Работа №4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАМКНУТОЙ СИСТЕМЫ ПЧ-АД

 

Цель работы

 

Изучить работу частотного преобразователя в замкнутой системе. Изучить методику настройки контуров регулирования тока и скорости замкнутой системы электропривода. Снять экспериментальные характеристики замкнутой по скорости системы ПЧ-АД.

 

Программа работы

 

1. Изучить схему для снятия характеристик системы ПЧ-АД.

2. Подготовить преобразователь к работе.

3. Настроить ПИ-регулятор контура тока статора.

4. Настроить ПИ-регулятор контура скорости.

5. Исследовать замкнутую систему электропривода.

 

Пояснения к работе

 

В лабораторной работе используются следующие модули:

– модуль питания стенда (МПС);

– модуль питания (МП);

– модуль измерителя мощности (МИМ);

– силовой модуль (СМ);

– модуль преобразователя частоты (ПЧ);

– модуль тиристорного преобразователя (ТП);

Исследуемый асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором входит в состав электромашинного агрегата, включающего в себя собственно исследуемый двигатель M1, нагрузочную машину – двигатель постоянного тока независимого возбуждения – М2, импульсный датчик скорости М3.

Перед проведением работы при выключенных автоматических выключателях QF1 и QF2 модулей МПС и МП привести модули в исходное состояние:

– переключатель " Сеть" модуля ТП перевести в нижнее положение, тумблер SA3 – в положение «Руч», SA4 – в положение «НМ», SA6 – в нижнее положение, SA5 – в среднее положение;

– переключатель SA1 модуля ПЧ перевести в среднее положение, SA2 – в положение «Скорость», потенциометр RP1 – в крайнее положение против часовой стрелки, установить перемычку между клеммами XS1 и XS2 модуля, соединить специальным кабелем разъемы «ДС» модуля ПЧ и XI силового модуля.

Схема для снятия характеристик системы ПЧ-АД приведена на рисунке 4.1.

Двигатель постоянного тока (ДПТ) подключается к модулю тиристорного преобразователя (ТП). Якорная обмотка присоединяется к регулируемому источнику постоянного тока модуля ТП, Обмотка возбуждения – к выходам нерегулируемого источника напряжения =220В модуля ТП.

Тиристорный преобразователь должен быть переведен в режим регулирования момента (Приложение А).

Статорная цепь асинхронного электродвигателя подключается к преобразователю частоты.

Преобразователь частоты запитывается напряжением 3x380В от модуля питания через трехфазный измеритель мощности (МИМ).

 

4.1 Подготовка частотного преобразователя для работы в замкнутой системе

 

В режиме замкнутой по скорости системы преобразователь частоты держит заданную частоту вращения электродвигателя, изменяя выходную частоту и напряжение в соответствии с сигналом по скорости, поступающим с импульсного датчика скорости, установленном на валу двигателя.

Для переведения ПЧ в данный режим необходимо:

– установить переключатель SA3 «Разрешение» в положение 0;

– в параметре 0.00 вести значение 1233 (сброс параметров ПЧ на заводские настройки);

– установить значение параметра 0.00 на 1253 (разрешение на изменение работы преобразователя);

– установить значение параметра 0.48 на CL.VECT (выбор режима работы преобразователя как замкнутой системы);

– нажать кнопку «Стоп-Сброс».

Ввести паспортные данные подключенного электродвигателя:

– число полюсов (0.42);

– номинальный коэффициент мощности (0.43);

– номинальное напряжение двигателя (0.44);

– номинальная скорость (0.45);

– номинальный ток двигателя (0.46);

– номинальная частота питающего двигатель напряжения (0.47).

Для просмотра всех параметров меню необходимо занести в параметр 0.49 значение L2, нажать кнопку «Стоп-Сброс»;

В параметр 03.34 занести количество импульсов на один оборот датчика скорости (500 имп/об).

Параметр 3.40 установить в «0».

После записи этих параметров необходимо произвести автонастройку ПЧ:

– в параметр 0.40 ввести значение «2»;

– подать разрешение на работу ПЧ (тумблер SA3);

– выбрать направление вращения (переключатель SA1) – преобразователь начнет процедуру самонастройки. Если появится сообщение tunE2, убрать разрешение на работу ПЧ и поменять местами фазы А и В электродвигателя, после чего нажать кнопку «Сброс». Повторить автонастройку. В случае успешного проведения процедуры параметр 0.40 устанавливается в «0».

После процедуры автонастройки установить режим быстрой рампы (2.04=FAST).

 

4.2. Настройка ПИ-регулятора контура тока статора

 

Настройка замкнутого контура регулирования тока (КРТ) статора выполняется при заторможенном роторе электродвигателя. Торможение двигателя осуществляется путем установки металлического стержня полумуфту электромашинного агрегата.

 

4.2.1 Настройка П-регулятора контура тока

 

Настройку производить по переходной функции замкнутого контура, начиная с минимального значения коэффициента усиления пропорционального канала РТ.

Для оценки параметров переходного процесса тока статора необходимо подключить осциллограф (в комплект поставки не входит) к выходу XS6 (Момент) модуля ПЧ. Аналоговый выход настроен так, что 10В на выходе соответствуют 1.5 М_н преобразователя.

Последовательность действий следующая:

– установить значение параметра 04.11 на 1 (разрешение регулирования момента);

– установить значение параметра 04.08 на 0 (задание момента в КРТ);

– установить значение параметра 04.14 на 0 (коэффициент усиления И-канала звена регулятора тока);

– установить значение параметра 04.13 на 50 (минимальный коэффициент усиления П-канала регулятора);

– включить переключатель SA3 «Разрешение» на лицевой панели модуля в положение «1»;

– включить переключатель SA1 в положение «Вперед»;

– установить значение параметра 04.08 на 100, задавая, таким образом, скачок задания на вход контура тока;

– на экране осциллографа наблюдать процесс нарастания момента (активного тока) двигателя;

– установить значение параметра 04.08 на 0;

– повторить пункты, установив другое значение параметра 04.13;

Критерием оптимизации переходной функции принимается минимум перерегулирования и максимум быстродействия контура регулирования тока.

Зафиксировать полученные в ходе настройки оптимальные значения П-регулятора тока. Снять осциллограмму I_Я(t) при скачке задания тока.

 

4.2.2 Настройка И-регулятора контура тока

 

Настройку производить по переходной функции замкнутого контура.

Последовательность действий следующая:

– установить значение параметра 04.08 на 0 (задание момента в КРТ);

– установить значение параметра 04.14 на 100 (минимальный коэффициент усиления И-канала регулятора тока);

– установить значение параметра 04.08 на 100, задавая, таким образом, скачок сигнала задания на вход контура тока;

– на экране осциллографа наблюдать процесс нарастания момента (активного тока) двигателя;

– установить значение параметра 04.08 на 0;

– повторить пункты, установив другое значение параметра 04.14.

Зафиксировать полученные в ходе настройки оптимальное значение. Снять осциллограмму I_Я(t) при скачке задания тока.

Переключатель SA3 «Разрешение» перевести в нижнее положение, SA1 – в среднее положение.

После настройки контура тока из агрегата удалить металлический стержень и установить параметр 04.11=0.

 

4.3. Настройка ПИ-регулятора контура регулирования скорости (частоты) вращения

 

Настройка контура скорости производится на холостом ходу.

Настройка замкнутого контура регулирования скорости сводится к экспериментальному подбору оптимальных величин параметров П-регулятора и И-регулятора.

Значение частоты вращения наблюдать на экране осциллографа, подключенного к выходу ПЧН силового модуля, либо выходу XS5 (Скорость) ПЧ.

4.3.1 Настройка П-регулятора контура скорости

 

Настройку производить по переходной функции замкнутого контура,  начиная с минимального значения коэффициента усиления пропорционального канала РТ.

Последовательность действий следующая:

– в параметре 6.01 установить значение COAST (торможение на выбеге);

– установить значение параметра 03.16 на 0;

– установить значение параметра 0.08 (03.11) на 0 (коэффициент усиления И-канала регулятора скорости);

– установить значение параметра 0.09 (03.12) на 0 (коэффициент усиления Д-канала звена);

– установить значение параметра 0.07 (3.10) на 0.0010 (коэффициент усиления П-канала регулятора скорости);

– установить значение параметра 0.03, 0.04 на 0 (время разгона и торможения привода);

– включить переключатель SA3 «Разрешение» в положение «1»;

– включить переключатель SA1 в положение «Вперед»;

– потенциометром RP 1 установить скорость вращения вала электродвигателя 0, 1 – 0, 2 от номинальной;

– на экране осциллографа наблюдать процесс нарастания скорости двигателя. Подавая и снимая скачок задания скорости переключателем «Вперед», снять переходные процессы системы электропривода;

– подобрать и запомнить оптимальный коэффициент усиления П-канала звена PC с заданным уровнем вращения двигателя параметр 0.07 (3.10);

Зафиксировать в ходе настройки различные значения П-канала. Снять осциллограмму n(t) при скачке значения скорости.

Критерием оптимизации переходной функции принимается минимум перерегулирования и максимум быстродействия контура регулирования скорости.

 

4.3.2 Настройка И-регулятора контура скорости

 

Настройку производить по переходной функции скорости замкнутого контура.

Последовательность действий следующая:

– установить значение параметра 0.08 (03.11) на 0.10 (коэффициент усиления И-канала регулятора скорости PC);

– подавая и снимая скачок задания скорости переключателем «Вперед», снять переходные процессы системы электропривода;

Зафиксировать в ходе настройки различные значения ПИ-регулятора. Снять осциллограмму n(t) при скачке значения скорости.

 

4.4 Регулировочные характеристики замкнутой системы

 

Регулировочные характеристики настроенной замкнутой системы электропривода снимаются при фиксированном моменте статической нагрузки М_с = const.

Экспериментально снять следующие характеристики в зависимости от сигнала задания:

– частоты вращения АД ;

– тока статора I_C=f(U_З);

– напряжение статора U_С=f(U_З);

В преобразователе частоты наблюдать следующие параметры:

– 4.02 (активный ток статора);

– 4.17 (ток намагничивания);

– 5.01 (частота задания);

– 5.02 (напряжение статора);

– 7.01 (величина сигнала задания по скорости ПЧ).

 

Опыт проводится в следующей последовательности:

– тиристорный преобразователь перевести в режим регулирования момента (Приложение А);

– SA3 «Разрешение» модуля ПЧ перевести в верхнее положение;

– переключателем SA1 модуля ПЧ выбрать направление вращения;

– потенциометром RP1 задать выходную частоту 50 Гц;

– включить кнопку «Сеть» модуля ТП, SA6 «Разрешение» перевести в верхнее положение;

– переключателем SA5 модуля ТП выбрать направление вращения;

– потенциометром RP1 модуля ТП задать ток нагрузки 0, 5... 1 А;

– изменяя потенциометром RP1 модуля ПЧ частоту задания, снять характеристики.

Данные опыта занести в таблицу 4.1.

 

Таблица 4.1
Iя =
UЗ
Ic, A
Ia, A
Iµ, А
Uc, B
n, рад/с

 

После проведения опыта убрать нагрузку, SA5 модуля ТП перевести в среднее положение, SA6 «Разрешение» – в нижнее положение. Снять частоту задания ПЧ, SA1 перевести в среднее положение, SA3 в нижнее положение.

 

 

4.5 Механические характеристики замкнутой системы

 

Механические и электромеханические характеристики в настроенной системе электропривода снимаются как в двигательном, так и в рекуперативном режимах работы АД. При работе АД в двигательном режиме ДПТ включается на направление вращения встречно вращению АД, при работе АД в режиме рекуперативного торможения - согласно с вращением ДПТ. Характеристики снимаются при двух сигналах задания, величина которых задается преподавателем.

Экспериментально снять статические характеристики электропривода:

– механическую n = f(M_c);

– электромеханическую n = f(I_c);

– внешнюю U_c = f(M_c);

Опыт проводится в следующей последовательности:

– переключатель SA3 модуля ПЧ перевести в верхнее положение;

– выбрать направление вращения и задать частоту вращения (указывается преподавателем);

– переключателем SA5 модуля ТП выбрать направление вращения;

– с помощью потенциометра RP1 модуля ТП задавать момент нагрузки, фиксируя показания в таблице 4.2.

– тумблером SA5 модуля ТП изменить направление вращения и повторить опыт.

 

Таблица 4.2

 

После проведения опыта убрать нагрузку, SA5 модуля ТП перевести в среднее положение, SA6 «Разрешение» – в нижнее положение. Снять частоту задания ПЧ, SA1 перевести в среднее положение, SA3 в нижнее положение.

 

Расчетные данные.

Момент статический,

где U_H – номинальное напряжение ДПТ (Приложение В);

ω ₀ – синхронная частота вращения ДПТ (Приложение В).

Частота вращения электродвигателя, 1/с

После проведения опытов установить все переключатели модулей в исходное состояние.

Отключить автоматы QF2 и QF1 модулей МП и МПС соответственно.

 

Контрольные вопросы

 

1. В чем разница разомкнутой и замкнутой вариантов реализации систем регулирования?

2. Что такое система подчиненного регулирования?

3. Какие контуры регулирования в настраиваемой системе регулирования существуют?

4. В каком порядке выполняется настройка замкнутой системы регулирования?

5. Для чего предназначен П-канал регулятора? И-канал? В чем разница в их настройке?

6. Что можно сказать о соотношении качественных показателей контура регулирования тока и скорости?

 

 

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться: