Синхронный электропривод дверей кабины лифта

Разработка и исследование электроприводов синхронных двигателей с векторным управлением. Исследование электропривода будет произведено с учетом ШИМ преобразователя и квантованием сигналов управления и регуляторов во времени.

ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………………………………………….. 9
1. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ
СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ В
СРЕДЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ MATLAB SIMULINK. ………………………………… 14
1.1. Описание двигателя в неподвижной системе координат АВС ……… 14
1.2. Математическое описание двигателя в системе координат (d, q) …. 20
1.3. Моделирование СДПМ. …………………………………………………………….. 22
1.4 Реализация системы управления. ………………………………………………… 24
1.4.1 Математическое описание ШИМ. ……………………………………………… 24
1.4.2 Реализация блока ШИМ……………………………………………………………. 27
1.4.3 Разработка координатных преобразователей. …………………………….. 31
1.4.4 Описание модели датчика положения. ………………………………………. 35
1.4.5 Реализация модели датчика положения. …………………………………….. 36
1.4.6 Реализация модели декодера. ……………………………………………………. 41
1.4.7 Математическое описание регуляторов ……………………………………… 46
1.4.8 Разработка регуляторов тока …………………………………………………….. 46
1.4.9 Разработка регулятора скорости………………………………………………… 52
2. ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛИ ……………………………………………………………….. 58
2.1 Преобразование расчетов в IQ-математику …………………………………. 58
2.2 Исследование влияния частоты расчета контуров ……………………….. 60
2.3 Исследование влияния параметров настройки регуляторов ………….. 63
3. РАБОТА С ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКОЙ ……………………….. 68
3.1 Описание работы двигателя ……………………………………………………….. 70
3.2. Описание контроллера привода двери ……………………………………….. 71
4. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ…………………………………………………………………………. 75
4.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения
научных исследований с позиции ресурсоэффективности и
ресурсосбережения …………………………………………………………………………. 76
4.2 Планирование научно-исследовательских работ ………………………….. 88
4.3 Определение трудоемкости выполнения работ ……………………………. 90
4.4 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) ……………………… 95
Выводы по главе …………………………………………………………………………… 102
5. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ………………………………………………. 104
5.1 Производственная безопасность ……………………………………………….. 104
5.2 Анализ опасных производственных факторов и обоснование
мероприятий по их устранению ……………………………………………………… 105
5.3 Анализ вредных производственных факторов и обоснование
мероприятий по их устранению ……………………………………………………… 106
5.4 Экологическая безопасность …………………………………………………….. 109
5.5 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ………………………………….. 110
5.6 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 112
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………………………………………………………………… 114
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………………………………….. 116
Приложение A ……………………………………………………………………………………….. 120
Приложение Б ………………………………………………………………………………………… 143
Приложение В………………………………………………………………………………………… 144

В процессе работы была разработана и исследована имитационная модель
микропроцессорной системы управления синхронным двигателем с
постоянными магнитами. Имитационная модель содержит:
 Модель двигателя;
 Модель трехфазного IGBT-моста инвертора;
 Модель ШИМ-модулятора;
 Модель прямого и обратного преобразования Кларка;
 Модель прямого и обратного преобразования Парка-Горева;
 Модель датчика положения (резольвер);
 Модель обработчика сигнала с резольвера;
 Модель ПИ-регуляторов тока по осям D и Q;
 Модель ПИ-регулятора скорости;
В работы представлена разработка идеальной имитационной модели
(частоты расчета контуров 1 Мгц, расчеты с плавающей запятой) создание
такой модели в реальности приведет к очень большим экономическим затратам,
поэтому далее был представлен переход от идеальных условий к реальным
(преобразование кода в расчет с фиксированной запятой, уменьшение частоты
расчета контуров до реальных), что позволило более реально оценить влияние
параметров настройки регуляторов на качество переходных процессов и
позволило решить такие насущные проблемы реальных систем как:
1. Ухудшение качества переходных процессов вследствие шумов
сигналов и электромагнитных помех.
2. Колебательность системы при настройке «по умолчанию».
3. Уменьшение и нахождение оптимального времени переходного
процесса без потери качества самого переходного процесса.
В процессе исследования было показано, что для решения
вышеперечисленных проблем необязательно использовать дорогостоящие DSP
– процессоры, предназначенные для расчетов в режиме «с плавающей запятой»,
достаточно поварьировать коэффициенты регуляторов для достижения
желаемого переходного процесса. Также в процессе исследования было
выяснено что изменение постоянной времени регулятора контура в более
значительной степени влияет на качество и характер переходных процессов,
чем изменение коэффициента пропорциональности.
Данные исследования планируется применять в учебном процессе и для
дальнейших исследований с более мощными и скоростными двигателями.