Цифровая система управления тиристорным электроприводом шахтной подъемной установки

• Автор: Модзелевский, Дмитрий Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Новокузнецк
• Количество страниц: 171 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ ШАХТНЫХ ПОДЪЕМНЫХ УСТАНОВОК

1.1 Функциональная структура электропривода шахтных подъемных установок

1.2 Система регулирования скорости электропривода шахтных подъемных установок

1.3 Тиристорные преобразователи в составе электропривода подъемной установки

1.4 Цифровые системы управления электроприводом шахтной подъемной установки

1.5 Дискретизация непрерывных систем

1.5.1 Связь преобразований Лапласа, г-преобразований и дельта-преобразований

1.5.2 Дискретизация методом структурно-топологического разбиения и обоснование интервала дискретизации

1.6 Выводы по главе

ГЛАВА 2 АЛГОРИТМИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ УПРАВЛЯЮЩИХ ОБЪЕКТОВ ТИРИСТОРНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА ШАХТНОЙ ПОДЪЕМНОЙ УСТАНОВКИ
2.1 Тиристорный преобразователь
2.1.1 Статическая характеристика тиристорного преобразователя
2.1.2 Математическое описание нелинейных процессов в тиристоре
2.1.3 Адекватность модели тиристора
2.1.4 Построение модели тиристорного преобразователя
2.1.5 Аналитический расчет переходных процессов для различных состояний тиристора
2.1.6 Анализ модели с целью классификации электроприводов по моменту и оценки области исследования
2.1.7 Исследование модели тиристорного преобразователя
2.1.8 Алгоритм управления шириной управляющего импульса при работе на индуктивную нагрузку большой мощности
2.2 Математическое описание объекта управления
2.2.1 Математическая модель двигателя
2.2.2 Математическое описание генератора
2.2.3 Статическая характеристика генератора
2.3 Система регулирования скорости
2.3.1 Контур напряжения генератора
2.3.2 Построение целевой функции
2.3.3 Контур ЭДС
2.3.4 Методика параметрического синтеза системы управления
2.3.5 Оптимизация контура ЭДС при различных способах выделения ЭДС
2.3.6 Структуры датчика ЭДС с применением гибкой обратной связи по напряжению
2.4 Задающее устройство
2.4.1 Задатчик интенсивности
2.4.2 Режим токоограничения
2.5 Выводы по главе
ГЛАВА 3 СТРУКТУРЫ И АЛГОРИТМЫ ЦИФРОВОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
3.1 Алгоритмы цифровых звеньев системы автоматического регулирования
3.1.1 Получение вычислительного алгоритма звеньев
3.1.2 Оптимизация вычислительной структуры звеньев системы автоматического регулирования
3.2 Алгоритм устройства импульсно-фазового управления
3.3 Алгоритмы управляющей программы
3.4 Методика преобразования алгоритмических структур в вычислительные алгоритмы
3.4.1 Структурные элементы
3.4.2 Преобразование алгоритмическая структура - граф - дерево - расчетный алгоритм
3.5 Формирование вычислительного алгоритма по структуре и графу аналитического описания тиристора
3.6 Выводы по главе
ГЛАВА 4 ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ШАХТНОЙ ПОДЪЕМНОЙ УСТАНОВКИ
4.1 Техническая структура цифрового устройства автоматического управления электропривода подъемной машины
4.2 Комплекс программ для проектирования, анализа и синтеза управления электроприводом
4.2.1 Структура и задачи комплекса программ
4.2.2 Объектная структура комплекса программ
4.2.3 Среда моделирования
4.3 Методика проектирования и модернизации систем электропривода с использованием системы моделирования
4.4 Применение полученных моделей в системе анализа объекта в реальном масштабе времени
4.4.1 Анализ работы каждого тиристора по кривой напряжения и тока, выявление
нештатных ситуаций
4.5 Практическое применение
4.6 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Участок Ь - с характеризует лавинообразный процесс включения тиристора [28]. Это статически неустойчивый процесс, поэтому он изображен штриховой линией. После этого процесса тиристор переходит в открытое состояние на характеристику й - е и, при наличии тока в тиристоре больше тока удержания 1Уд, будет находиться на ней, независимо от величины тока управления.
Точка с/ характеристики соответствует величине тока при отсутствии тока управления, при котором тиристор еще способен находиться в открытом состоянии. При уменьшении тока в тиристоре происходит рассасывание зарядов в полупроводниковой структуре, и тиристор переходит в закрытое состояние. Если при условии положительного напряжения (а это условие соблюдается, так как при протекании положительного тока в тиристоре, пусть даже меньше тока удержания, падение напряжения на нем положительно) в момент перехода в закрытое состояние на тиристор подать управляющий импульс достаточной амплитуды, то он снова перейдет на характеристику, соответствующую открытому состоянию. Таким образом, в этой ситуации состояние тиристора характеризуется его динамическими свойствами. На статической характеристике состояние тиристора в данном режиме находится в области, ограниченной фигурой а-Ь-с.
Исходя из приведенных характеристик, можно сделать вывод, что тиристор описывается нелинейным активным сопротивлением, зависящим от формы и величины тока /га и напряжения (7га на выводах анод-катод тиристора, тока управления /у и времени г, а также от внутреннего состояния 51 (0 - открыт, 1 - закрыт):
Пользуясь методом кусочно-линейной аппроксимации, можно описать работу тиристора при различных режимах по его статической характеристике. При таком описании временем переключения пренебрегаем, емкости и индуктивности, возникающие в полупроводниковой структуре, также считаем незначительными. Участки ВАХ тиристора а - Ь, а - / (обратная ветвь) и й - е считаем линейными. Ток управления считаем дискретным, изменяющимся мгновенно и равным либо нулю, либо току спрямления 1ус
Лга-ДИ/гаМ» г>х(/), г'у{г)>г,5)-
(2.1)
К-[ ~~ В-Закр > если іу$ 5= 0 или < О,
— ‘ ^а-Ь ~ ^Закр ’ ССЛII Оу5 — О М X = О,
КЛ-е = КОт«р, ЄСЛи иуз>0и іуЕ > 1уд и 5 - 1,
(2.2)
где 1га - ТОК в тиристоре,
[/га - напряжение на выводах анод-катод тиристора,
Іуд - ток удержания включенного состояния тиристора, Івкл - ток перехода во включенное состояние,