Устройство электропривода .. 11

Принцип действия электропривода.. 12

1.3 Основные параметры и требования к электроприводам.. 12

Выбор разрабатываемого узла.. 13

2 ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ.. 14

Исходные данные объекта управления.. 14

2.2 Технические требования к системе автоматического управления.. 15

2.3 Технические требования к микропроцессорной системе управления.. 15

3 РАСЧЕТ СИЛОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ.. 16

Условия охладителя преобразователя.. 16

3.1.2 Расчетный ток нагрузки.. 16

Параметры цепи нагрузки. 17

3.1.4 Схема преобразования. 17

Выбор вида связи выпрямителя с сетью 17

Выбор согласующего трансформатора или токоограничивающего реактора.. 17

3.4.1 Выбор и проверка согласующего трансформатора. 17

Расчет регулировочной характеристики.. 20

Внешние характеристики управляющего выпрямителя.. 21

Необхадимая индуктивность цепи нагрузки. 21

Построение внешних характеристик. 21

3.7 Расчет рабочих и аварийных режимов работы... 25

Рабочий режим работы преобразователя. 25

Сетевая обмотка трансформатора. 26

Фазовый вентиль. 26

Аварийный режим работы преобразвателя. 27

Выбор и проверка вентилей силового преобразователя.. 29

Выбор и расчет диодов и тиристоров. 29

Выбор вида и подвида полупроводникового преобразователя. 29

Выбор номинального тока вентиля. 29

Выбор класса вентиля по рабочему напряжению 29

Выбор типа охладителя. 30

Проверка фазных полупроводниковых приборов. 30

Проверка по нагреву рабочим током.. 30

Проверка по аварийному току. 31

Проверка покоммутационным параметрам.. 32

Расчет дополнительных рабочих перегрузок преобразователя по току. 32

Выбор аппаратов и элементов защиты выпрямителя.. 35

Защита от аварийных перегрузок автоматическим воздушным выключателем.. 35

Защита вентилей от перенапряжений. 37

Защита вентилей при большой скорости нарастания прямого тока. 39

Энергетические характеристики преобразователя.. 39

Особенности несемметричной схемы.. 39

Коэффициент полезного действия. 40

Коэффициент мощности. 42

Разработка системы управления преобразователем.. 45

Определение парметров управляющих импульсов. 45

Разработка системы управления преобразователем.. 45

Вывод.. 48

4 СИНТЕЗ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ.. 50

Математическое описание объекта управления.. 50

Оценка динамических и статических характеристик объекта управления.. 53

Синтез регулятора состояния и исследование качества ПП САУ.. 59

Синтез регулятора состояния без астатизма. 59

Синтез регулятора состояния с астатизмом 1 степени. 61

Цифровая реализация одного из динамических регуляторов и исследование качества процессов цифровой сау.. 64

Вывод.. 67

5 РАЗРАБОТКА МИКРОПРОЦЕССОРНОГО БЛОКА.. 68

5.1 Описание и состав функциональной схемы... 68

5.2 Описание и состав принципиальной схемы... 69

Описание микроконтроллера STM32F103ZF.. 6 9

Связь с внутренним устройством по интерфейсу USB.. 7 1

Блок АЦП.. 73

Схема подключения клавиатуры.. 76

Подключение индикации. 77

Подключение SD- карты по интерфейсу SDIO.. 79

Внешние прерывания. 80

Схема системы управления силовым преобразователем.. 80

Разработка блока питания.. 83

Вывод: 83

6 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ПРОГРАММЫ... 84

Вывод: 87

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.. 88

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.. 90

Приложения:

Приложение А. Листинг программы

Приложение Б. Перечень элементов к схеме электрической принципиальной по СЭ

Приложение В. Перечень элементов к схеме электрической принципиальной блока микропроцессорного

Приложение Г. Силовой преобразователь. Схема электрическая принципиальная

Приложение Д. Модель системы управления и результаты моделирования

Приложение Е. Блок микропроцессорный. Схема электрическая принципиальная

Приложение Ж. Алгоритм работы программы. Функциональная схема управления

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

САУ МКУ	Система автоматического управления Микрокотнроллерное устройство
ЭП	Электропривод
СП	Силовой преобразователь
ЭМП	Электромеханический преобразователь
МП	Механический преобразователь
ИО ЭД РО ИН ИТ ИМ ИС АЦП КПД СИФУ ОУ ПП РС АФЧХ ЭМС	Исполнительный орган Электродвигатель Рабочий орган Измеритель напряжения Измеритель тока Измеритель момента Измеритель скорости Аналого-цифровой преобразователь Коэффициент полезного действия Система импульсно-фазового управления Объект управления Переходный процесс Регулятор состояний Амплитудно-фазовая частотная характеристика Электромеханическая система
МК	Микроконтроллер

 

 

ВВЕДЕНИЕ

       На сегодняшний день крановое электрооборудование является одним из основных средств комплексной механизации всех отраслей экономики России. В настоящее время грузоподъемные машины выпускаются большим числом заводов. Эти машины используются во многих отраслях народного хозяйства, металлургии, строительстве, при добыче полезных ископаемых, машиностроении, транспорте и в других отраслях.

       Задачей выпускной квалификационной работы является разработка микроконтроллерного устройства для управления электроприводом механизма передвижения тележки крана. Основные требования, предъявляемые к электроприводу: высокая надежность, бесперебойность работы, поддержание заданной скорости и заданного ускорения и замедления, регулирование угловой скорости двигателя в широких пределах, реверсирование электропривода и обеспечение его работы как в двигательном, так и в тормозном режиме.

       Перемещение будет осуществляться при помощи управления электродвигателем с реверсом для передвижения тележки в обе стороны. Силовой преобразователь может быть выполнен по трехфазной нулевой схеме выпрямления. Он преобразует переменное трехфазное напряжение сети в постоянное. Данная схема позволяет управлять выпрямленным напряжением, подаваемым на двигатель, скорость вращения которого зависит от этого напряжения. Микропроцессорная система управления предназначена для поддерживания технических требований САУ и заданного параметра управления – скорости вращения электропривода. Другими задачами МКУ являются: управление углом отпирания тиристоров мостовой схемы выпрямления, обработка сигналов прерываний, обработка информации с датчиков тока, напряжения, момента и скорости.