PROJEKTIRANJE PARAMETARA REGULATORA U SUSTAVU REGULACIJE BRZINE VRTNJE ISTOSMJERNOG MOTORA

KOLEGIJ: ELEKTRINI POGONI

STUDENT: Bojan Jakovljevi, LV-2 D-816

Osijek, 2015.

PRVI DIO VJEBE Modeliranje istosmjernog nezavisno uzbuenog motora

Na temelju danih parametara, u Matlabu-u je nainjen model motora.Grupa 8:

6001712000.38154.010751.91.00.05

Jednadbe koje opisuju istosmjerni motor:

1. Sluaj: Skokovita promjena napona armature na ulazu (Mt=0):

Slika 1. Model istosmjernog motora sa STEP funkcijom na ulazu

smo dobili iz: Vrijeme simulacije je postavljeno na 10 sekundi. Moment tereta je postavljen na nulu.

Slika 2. Skokovita promjena napona armature

Slika 3. Struja armature za skokovitu primjenu napona armature u t=1s

Slika 4. Promjena brzine vrtnje uz skokovitu promjenu napona

Iz slike 2. moe se vidjeti da smo pomou STEP funkcije na ulazu dobili skokovitu promjenu napona armature do nazivne vrijednosti. Na slici 3. Se vidi da je struja armature skokovito porasla do 1224 A te je pala na nulu u trenutku kada je motor postigao svoju nazivnu brzinu vrtnje.

2. Sluaj: Linearna promjena napona armature od 0V do nazivne vrijednosti 600V:Linearnu promjenu napona dobit emo postavljanjem rampe na ulazu:

Slika 5. Model istosmjernog motora s rampom na ulazu

Slika 6. Linearna promjena napona armature od 0V do nazivne vrijednosti za 5 s

Slika 7. Odziv struje armature za linearnu promjenu napona od 0V do nazivne vrijednosti

Slika 8. Odziv brzine vrtnje za linearnu promjenu napona od 0V do nazivne vrijednosti3. Sluaj: Nakon zaleta skokovito optereenje motora od 0 do nazivnog momenta:

Slika 9. Skokovit napon armature i skokovito optereenje motora u t=7s

Slika 10. Promjena brzine vrtnje za skokovito optereenje motora u t=7s

Slika 11. Promjena struje armature za skokovito optereenje motora u t=7s

U sluaju linearne promjene napona armature (pomou rampe), vidimo da struja armature ima blai skok nego kod skokovite promjene, zbog sporije promjene brzine vrtnje. Brzina vrtnje pri linearnoj promjeni napona armature kasnije dosee nazivnu vrijednost nego kod skokovite promjene napona armature. Vidimo da se zalet motora odvija puno dulje nego kod skokovite promjene. U modelu smo dodali dvije rampe. Drugu rampu smo dodali jer brzina vrtnje raste konstantno, te ju nakon zaleta motora iskljuujemo. Obje rampe imaju jednake vrijednosti, ali su suprotnog predznaka.Prilikom optereenja motora vidimo da dolazi do opadanja brzine vrtnje motora a da struja armature naraste na nazivnu vrijednost od 17A.

DRUGI DIO VJEBE Kaskadna regulacija istosmjernog nevisno uzbuenog motoraNa temelju dane sheme sustava regulacije brzine vrtnje istosmjernog motora te odreenih parametara regulacije struje i regulatora brzine vrtnje nainjen je simulacijski model.Tehniki optimum:

Slika 12. Model istosmjernog motora s regulatorom struje armature parametriranom po tehnikom optimumu

Slika 12. Odziv struje armature uz step pobudu bez predfiltra

Slika 13. Model istosmjernog motora s regulatorom struje armature parametriranom po tehnikom optimumu s predfiltrom

Slika 14. Odziv struje armature s ugraenim predfiltrom

Vidimo da odziv s predfiltrom slijedi referentnu veliinu, tj. iznos struje u stacionarnom stanju je jednak iznosu referentnog signala.

Simetrini optimum:

Slika 15. Model istosmjernog motora s regulatorom brzine vrtnje i podsustavom unutarnjeg regulacijskog kruga struje bez predfiltra

Slika 16. Odziv brzine vrtnje bez predfiltra

Slika 17. Odziv Krune brzine bez predfiltra

Slika 18. Model istosmjernog motora s regulatorom brzine vrtnje i podsustavom unutarnjeg regulacijskog kruga struje sa svim potrebnim filtrima

Slika 19. Odziv brzine vrtnje s ugraenim predfiltrima

Slika 20. Odziv Krune brzine s predfiltrimaIz dobivenih odziva zakljuujemo da krug podeen po simetrinom optimumu bre regulira poremeaj i ima manje dinamiko odstupanje u odnosu na krug podeen po tehnikom optimumu. Negativna strana simetrinog optimuma je veliko nadvienje koje se ispravi pomou predfiltra.

TREI DIO VJEBE Ispitivanje kvalitete regulacije istosmjernog nezavisno uzbuenog motora

Simulacija zaleta motora u praznom hodu i nominalno optereenog motora od brzine 0 do nominalne brzine za skokovitu promjenu referentnog signala:

Slika 21. Model istosmjernog motora s regulacijom struje armature i brzine vrtnje

1. Snimanje struje armature i brzine vrtnje kod zaleta motora u praznom hodu

Slika 22. Odziv brzine vrtnje kod zaleta motora u praznom hodu

Slika 23. Odziv krune brzine kod zaleta motora u praznom hodu

Slika 24. Odziv struje armature kod zaleta motora u praznom hodu

2. Snimanje struje armature i brzine vrtnje kod zaleta motora pri optereenju u t=7s:

Slika 25. Model istosmjernog motora s regulacijom struje armature i brzine vrtnje pri optereenjuBudui da je teko vidjeti propad brzine vrtnje i porast struje kada poraste optereenje na iduim slikama je prijelazna pojava prikazana uveano. Skokovito optereenje nastupa u trenutku t=7s

Slika 26. Prijelazna pojava brzine vrtnje kod zaleta motora pri skokovitom optereenju

Slika 27. Prijelazna pojava krune brzine kod zaleta motora pri skokovitom optereenju

Slika 28. Prijelazna pojava struje armature kod zaleta motora pri skokovitom optereenju

Iz dobivenih odziva vidimo da sustav uspjeno regulira poremeaj te zadrava brzinu vrtnje motora konstantnom uz kratkotrajan propad. Poveanjem optereenja dolazi do opadanja brzine koja se zatim izregulira. Struja naraste na nazivni iznos struje.

Simulacija djelovanja sustava za skokovite promjene referentnog signala malog iznosa (do 10% promjene brzine vrtnje motora):

Slika 29. Promjena referentnog signala za 10%

Slika 30. Odziv struje armature za skokovitu promjenu referentnog signala za 10%

Slika 31. Odziv brzine vrtnje za skokovitu promjenu referentnog signala za 10%

Slika 32. Odziv kruzne brzine za skokovitu promjenu referentnog signala za 10% Iz dobivenih odziva vidimo da je odziv brzine vrtnje 90% manji od referentnog signala, te da struja armature ima amplitudu vrijednosti 10% od one koju je imala u praznom hodu.

Simulacija djelovanja sustava za sluaj prekida unutranje povratne veze:

Slika 33. Odziv struje armature pri prekidu unutarnje povratne veze

Slika 34. Odziv brzine vrtnje pri prekidu unutarnje povratne vezeIz dobivenih odziva vidimo da kod prekida unutarnje povratne veze sustav ide u nestabilnost.

Simulacija djelovanja sustava za sluaj prekida vanjske povratne veze:

Slika 35. Odziv struje armature kod prekida povratne veze po brzini vrtnje

Slika 36. Odziv brzine vrtnje kod prekida poratne veze po brzini vrtnjeVidimo da kod prekida povratne veze po brzini vrtnje brzina vrtnje eksponencijalno raste u beskonanost. U stvarnosti e ona rasti do vrijednosti ograniene realnim naponskim izvorom. Takoer se vidi i da struja armature u vrlo kratkom vremenu dosegne velike iznose.Ako je promjena struje armature puno bra od promjene brzine vrtnje tada se promjenom e ne mijena. PI regulator se projektira uz pretpostavku da se protuelektromotorna sila moe smatrati sporim vanjskim poremeajem gdje regulator struje svojim integralnim djelovanjem kompenzira spore promjene inducirane protuelektromotorne sile. Iz odziva vidimo da se ukljuenjem utjecaja e ne mijenja odziv struje armature i brzine vrtnje.