2.3 Программа работы

1. Ознакомиться с оборудованием лабораторного стенда.

2. Изучить функциональную схему установки.

3. Освоить управление электроприводом с помощью пульта управления.

4. Освоить и изучить назначение каждого из параметров, доступных для изменения с помощью пульта управления.

5. Освоить способ получения осциллограмм сигналов с помощью ЭВМ.

6. Зарегистрировать зависимости, отражающие используемые законы управления.

7. Снять осциллограммы пуска, режимов перехода электропривода с одной частоты на другую – с меньшей на большую и наоборот, режимов наброса-сброса нагрузки (в перспективе).

8. Снять семейство статических электромеханических характеристик электропривода для 2-3-х значений частоты напряжения для каждого закона управления.

9. Составить отчет, в котором представить:

9.1. Функциональную схему стенда.

9.2. Функциональную схему системы управления, реализованной в стенде.

9.3. Структурные схемы, необходимые для расчета передаточных функций регуляторов контуров, и передаточные функции регуляторов в аналитическом и численном выражении.

9.4. Используемые законы частотного управления электроприводом.

9.5. Осциллограммы переходных процессов.

9.6. Статические механические характеристики (в перспективе).

9.7. Необходимые таблицы и расчетные данные.

2.4 Методика выполнения работы

Лабораторную работу рекомендуется выполнять в следующем порядке:

1. Ознакомиться с принципиальной схемой и расположением аппаратуры управления на лабораторном стенде.

2. В распредщите №2 должен быть включен автомат QF1 (380 B).

3. В соответствии с упрощённой схемой стенда (рис.2.4):

3.1. Включить автомат QF1 (380 В), подготавливающий цепь питания преобразователя частоты. Загорается лампочка HL1.

3.2. Включить автомат QF2, подающий питание 220 В на релейно-контакторную схему управления (РКСУ). Загорается лампочка HL2.

3.3. Нажать кнопку SB1, в результате чего включится контактор КМ1, подающий 380 В на силовые входы преобразователя частоты. Загорается лампочка HL3. С помощью вольтметра PV3 проконтролировать уровень напряжения сети.

3.4. Включить переключатель SA1, подающий 220 В на блок питания собственных нужд преобразователя частоты. На индикаторе пульта управления появится сообщение «= ЭПА =», которое затем сменится на «Р—off», свидетельствующее о том, что преобразователь готов к работе.

3.5. Включить преобразователь с помощью кнопки «Вкл./Выкл.» на пульте управления. На индикаторе пульта появится сообщение «P--on».

3.6. Нажать кнопку SB3, в результате чего включится контактор КМ2, подключающий двигатель к преобразователю частоты. Загорается лампочка HL4. Двигатель остается в заторможенном состоянии.

3.7. С помощью кнопок «», «» на пульте управления (см. рис.2.6) последовательно выбрать параметры (см. табл.2.2), войти в режим редактирования (кнопка «*»), и задать значения (кнопки «», «»):

– заданная частота, Гц (параметр Р--1) – от 0 до 50;

– время разгона до номинальной скорости с учетом заданной частоты, с (параметр Р--2) – от 0,2 до 999;

– время торможения с номинальной скорости до нуля с учетом заданной частоты, с (параметр Р--3) – от 0,2 до 999;

– запоминание последней рабочей скорости (параметр Р--4) – 0 или 1;

– тип реверса (с промежуточной остановкой или без нее) (параметр Р--5) – 0 или 1;

– источник задания на скорость (параметр Р--6) проконтролировать – должен быть установлен 0, что соответствует управлению с пульта;

– частота ШИМ (параметр Р--33) – 0 (2,5 кГц), 1 (5 кГц) или 2 (10 кГц);

– алгоритм управления (параметр Р--34) – установить в 0 (скалярное частотное управление);

– добавочный поток для частотного управления (параметр Р--35) – установить 0;

– время возбуждения, с (параметр Р--36) – установить равным 0,5.

Сохранение установленного значения и выход из режима редактирования параметра выполняется с помощью кнопки «*».

Остальные параметры изменять только с разрешения преподавателя!

3.8. Запустить электропривод нажатием кнопки «Пуск/Стоп» на пульте управления. Работа АД контролируется по приборам PV1, PV2 (линейные напряжения на статоре двигателя), РА1, РА2, РА3 (фазные токи статора двигателя) и показаниям индикатора пульта управления (см. табл.2.3). Изменение индицируемой переменной выполняется с помощью кнопок «», «» на пульте управления.

Изменение текущего сигнала задания на скорость при работе электропривода выполняется нажатием кнопок «», «».

Нажатием кнопки «Пуск/Стоп» на пульте управления выполняется останов двигателя с заданным замедлением.

Кнопка реверса «» приводит к реверсированию двигателя с остановкой на нулевой скорости или без остановки, в зависимости от значения параметра Р--5.

3.9 Изменить значения параметров Р--1 (заданная частота, Гц), Р--2 (время разгона, с) и Р--3 (время торможения). Выполнить разгон и торможение электропривода.

4. Освоить методику получения осциллограмм переходных процессов.

4.1. Включить персональный компьютер (кнопка доступна изнутри панели, включается преподавателем).

Запустить программу Serial_RTDX с помощью ярлыка на рабочем столе (см. рис.2.7). Для начала работы с переменными необходимо установить переключатели Data source и Data source2 в положения Variable и Variable2.

ВНИМАНИЕ!!! Запрещается считывать информацию с контроллера при переключателях установленных в положения Fixed address и Fixed address2. Чтение некоторых адресов может привести к остановке выполнения программы контроллером и вызвать неконтролируемый режим работы системы.

Задать параметр Reading time (интервал времени чтения данных) в диапазоне от 0,1 с до 20 с.

В соответствии с табл.2.4 выбрать переменные для отображения (поля программы Data source и Data Source2) и соответствующий формат отображения данных (Showing format, graph1 и Showing format, grarh2 соответственно).

4.2. Повторить операции по пп. 3.8, 3.9, запустив процесс чтения данных с помощью кнопки «Tracing». Записать полученные данные на жесткий диск в m-файл, нажав клавишу «Save data». Изменить набор отображаемых переменных, повторить п.3.11.

4.3. Запустить Matlab 6.1 с помощью ярлыка на рабочем столе.

Выполнить содержимое ранее сохраненного m-файла, в результате чего переменные попадут в рабочую область (Workspace) программы Matlab (имена переменных соответствуют указанным при выполнении п.3.11). Теперь их изображение можно получить с помощью любой графической команды Matlab, например, plot.

5. Исследование закона скалярного частотного управления.

5.1. Проконтролировать значение параметра Р--34 (закон управления) – должен быть установлен в 0, что соответствует скалярному частотному управлению.

5.2. Разогнать электропривод до произвольной скорости. Изменяя значение заданной скорости, с помощью вольтметров PV1, PV2 и показаний индикатора пульта управления снять характеристику, соответствующую закону управления. Данные рекомендуется занести в таблицу (табл.2.5).

Табл.2.5. Данные опыта снятия закона управления

Величина	Прибор	Показания
fS.З, Гц	ПУ	0	5	10	…	…	…	50	…
Г	PV1, PV2
, рад/с	ПУ

5.3. Снять осциллограммы переходных процессов при разгоне электропривода, переходе на пониженную (повышенную) скорость, реверсировании, торможении.

Рекомендуемый минимальный перечень выводимых переменных (табл.2.4):

– действительная скорость , ошибка отработки скорости _;

– потокообразующая i_Sd и моментообразующая i_Sq составляющие тока статора по вращающейся системе координат;

– составляющие u_S, u_S напряжения статора в неподвижной системе координат.

Сделать выводы о характере изменения и взаимосвязи указанных переменных.

6. Исследование закона стандартного векторного управления.

6.1. Выполнить расчет параметров регуляторов системы. При этом рекомендуется составить структурную схему каждого из синтезируемых контуров, с использованием известных методов синтеза вывести передаточные функции регуляторов тока, скорости. В полученные аналитические выражения следует подставить числовые данные и выделить пропорциональные и интегральные составляющих передаточных функций.

При расчетах следует принять:

мс;;.

Полученные результаты расчетов сверить с преподавателем.

6.2. Установить параметру Р--34 (закон управления) значение 2, что соответствует стандартному векторному управлению.

6.3. В соответствии с данными расчетов по п.6.1 задать параметры регулятора тока (табл.2.2), установив значения коэффициентов усиления его пропорциональной (параметр Р--51) и интегральной части (параметр Р--52 – следует учесть, что внутри контроллера параметр умножается на 100!).

6.4. В соответствии с данными расчетов по п.6.1 задать параметры регулятора скорости (табл.2.2), установив значения коэффициентов усиления его пропорциональной (параметр Р--53) и интегральной части (параметр Р--54).

6.5. После разгона электропривода до произвольной скорости, изменяя значение заданной скорости, с помощью вольтметров PV1, PV2 и показаний индикатора пульта управления снять характеристику, соответствующую закону управления. Данные рекомендуется занести в таблицу, аналогичную табл.2.5.

6.6. Снять осциллограммы переходных процессов при разгоне электропривода, переходе на пониженную (повышенную) скорость, реверсировании, торможении.

Рекомендуемый перечень выводимых переменных (табл.2.4):

– действительная скорость , ошибка отработки скорости _;

– потокообразующая i_Sd и моментообразующая i_Sq составляющие тока статора по вращающейся системе координат, ошибки _Id и _Iq их отработки;

– составляющие u_Sd, u_Sq и u_S, u_S напряжения статора во вращающейся (d, q) и неподвижной (, ) системах координат;

– заданное значение потокосцепления ротора

Сделать выводы о характере изменения и взаимосвязи указанных переменных.

6.7. Повторить операции по п.6.6, изменив настройку регуляторов системы (по указанию преподавателя).

7. Исследование закона улучшенного векторного управления (выполняется по указанию преподавателя).

7.1. Установить параметру Р--34 (закон управления) значение 1, что соответствует улучшенному векторному управлению.

7.2. Для выявления различий улучшенного закона управления от стандартного установить темпы разгона (параметр Р--2) и торможения (параметр Р--3) таким образом, чтобы регулятор скорости заходил в насыщение.

7.3. Проконтролировать значение параметра Р--20 (величина компенсации мертвого времени) – должно быть установлено значение 16.

7.4. Снять осциллограммы переходных процессов при разгоне электропривода, переходе на пониженную (повышенную) скорость, реверсировании, торможении, аналогичные выполняемым по п.6.6, обратив особое внимание на характер изменения токов статора двигателя в разных системах координат.

7.5. Изменить значение параметра Р--20 (величина компенсации мертвого времени), повторить операции по п.7.4.

Результаты пп.7.4, 7.5 сравнить с полученными ранее, сделать выводы о преимуществах, привносимых законом улучшенного векторного управления.

7.6. Восстановить параметрам Р--2, Р--3, Р--20 значения, используемые по умолчанию.

8. Снятие статических характеристик (в перспективе).

8.1. Установить параметру Р--34 (закон управления) значение 1, что соответствует стандартному векторному управлению.

8.2. Включить автомат QF3, подготавливающий цепь питания тиристорного преобразователя обмотки возбуждения нагрузочной машины М2. Загорается лампочка HL5.

8.3. Нажать кнопку SB5, в результате чего включится контактор КМ3, подающий 380 В на входы тиристорного преобразователя БТУ. Загорается лампочка HL6.

8.4. Включить тумблер SA3, чем замыкается якорная цепь нагрузочной машины.

8.5. Изменяя напряжение возбуждения нагрузочной машины, выполнить последовательное нагружение исследуемой машины, в результате чего получить 5 – 6 точек статической характеристики.

Получить статические характеристики еще для 2 – 3 значений заданной частоты.

Данные эксперимента рекомендуется занести в табл.2.6.

Табл.2.6 – Экспериментальные данные

Точки		1	2	…	10…12
I1	дел.
	А
I2	дел.
	А
	дел.
	с^-1
М	Нм

; ;.

9. Привести все параметры преобразователя в соответствии с указанными по умолчанию (см. табл.2.2).