Герман-Галкин С.Г. - Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MatLab 6.0 (1057404), страница 30
Текст из файла (страница 30)
т5 15 (5.23) (15 1 — ' = сопи 'а, Компьютерное моделирование полупроводниковых систем Полупроводниковый преобразователь может быль спроектир ван как источник напряжения или как источник тока. Таким образом, число возможных вариантов построения сист, управления доходит до сорока. После выбора (экспертом) одного из 40 возможных вариант построения системы можно приступить к синтезу параметров рег, ляторов в этой системе с последующим анализом переходных „ установившихся процессов. Этот выбор в приводах псрегисинсгс тока является структурным синтезом.
Рис. 5.13. Классификация алектромеханических систем 5.5.2. Асинхронные эяекптроприао9ы со скапярным управпением Анализу различных способов скалярного управления в асинхр оя ных электроприводах посвящена работа (25). Такис способы упр „' ав. о о" ления использовались до появления работы (34), начиная с котор стали интенсивно развиваться векторные способы управления.
Скалярные способы управления обсспечивалн достижение требуемых статических характеристик и использовались в элсктроприводах со «спокойной» нагрузкой. На входе этих систем, как правило, включались задатчикн интенсивности, которые ограничивали скорость нарастания (убывания) входног о сигнала до такой величины, при которой процессы в системс можно считать установившсмися, то есть в уравнении (5.3) можно было бы прснсбрсчь слага- т1о5 г(от смым 3 —, так как (5' — «Мн) с(г Й Все законы скалярного управления базируются на математичсскоги описании асинхронной машины в установившемся режиме работы во вращающейся системе координат.
В этом случае г1п ц = соли, — = О, и = о~, вес просгранственныс векторы неподвижны г11 и неизменны по всличинс: гТ =(15 =сол5!, 1 =1, =сопи, ~'„=1„=соли ц7 =Ч', =сопи, — поэтому производныс от потокосцсплсний также равны нулю. Тогда уравнения (5.13) после прсобразования примут впд; тк О= — '1„+ 1'(тк = — '1„+ Р,.1„+,1Ч'„, ь ь где Ч'„, = х„,(15 + 1„), 13„= а„— рп — абсолютнос скольжегпге, хз = хз — х„,, л, = х„—.г„, — индуктивные сопротивления рассеяния статора н ротора в относительных величинах. Схема замещения асинхронного короткозамкнутого двигателя в установившемся режиме приведена на рис.
5.14. С использованием этой схемы замещения можно показать основныс скалярные законы управления машиной. Этих законов четыре: 2. Ч55 - сотгхг, 3.Ч5„, =со>мг, 4. Ч'к =сапы. Асинх онные злект оп Га ак !ХВО !хз, Овз! (5.24) ! 5 '~!Р! (5.25) 2. и!= (х, +х„) + —" 3, , ш= )2+ тк (5.26) (5.21) Компьютерное моделирование полупроводниковых систем Рис. 5.14.
Схема замещения АКЗ в установившемся режиме Выражения момента для перечисленных законов управления находятся из схемы замещения; з ! О г !Х, !Х,Д! ! !и= (!.! !к ~ ' .' ) ° —.— ' '5с ко ~ э На рис. 5.)5 приведены механические характеристики асинхронного короткозамкиутого двигателя для всех чстырех законов управления для линейной модели, не учитывающей насыщснис магнитопровода. Следует повторить, что псречислснныс законы управления широко использовались н хорошо себя зарскомсндовалн в элекзроприводах, где нс требуется быстродействия по управлению и нет резких изменений момента нагрузки.
Рис. 5.15. Механические характеристики АКЗ ври различнык законах управления Простейшим из перечисленных законов является первый: 5 — =соли. Этот закон при использовании инвертора'с синусои- зн а! дальной П!ИМ реализован практически во всех полупроводниковых преобразователях, которые выпускаются многочисленными фирмамн и предлагаются на рынке.
Удобство этого закона заключается в том, что элсктропривод может работать без отрицательной Щ обратной связи по скорости и обладать естественной жесткостью Ю механических характеристик в ограниченном диапазоне регулирования скорости. В электропрнводах со скалярным управлением для регулирования илн стабилизации скорости используются и иныс соотношения между частотой и напряжением. Выбор этого соотношения зависит от момента нагрузки и определяется из условий сохранения перегрузочной сгюсобности; дсинх онные элект оп иве ы М,„.,„ = сопаб Мн (5.28) и, (.
Мл ('лон ./пон )~ Млсд (5.29) цвх э зк ззе Компьютерное моделирование полупроводниковык систем где М„,„,„— максимальный момент АКЗ, ̄— момент нагруз. ки на валу машины. Закон изменения напряжения и частоты, удовлетворяющий тре. бованию (5.28) при допущении >; = О, установлен М. П. Костенко Этот закон имеет вид где (7 рн (н М номинальные значения, приводимые я паспортных данных машины. Если закон изменения момента заранес известен, то можно определить требуемое соотношения напряжения и частоты на выходе инвертора. Рассмотрим три классических вида нагрузок ла валу машины: М„=сонат, ( — =сопят); 7п = Мясо,„= соли, ( — = сонат); Хк ~Хк (5,30) М =/стл, ( — =сппаз).
1 ('з и ь у2 К Механические характеристики АКЗ при регулировании для раз. личных зависимостей момента от скорости приведены на рис. 5 (б ( В имеющихся на рынке преобразователях часто предусматривается возможность перестройки с целью обеспечения всех трех законов. Схема электропривода, реализующая рассмотренные за коны, показана на рис. 5.17. Функциональный преобразовател~ (ФП) реализует одну из зависимостей (5.30), опредсляемую харак тором нагрузки. Полупроводниковый преобразователь (ПП) вялю' чает в себя автономный инвертор и сто систему управления, за ет датчик интенсивности (ЗИ), как уже было отмечено, формиру медленно нарастающий входной сигнал.
В этом случае в электр приводе нарастание скорости не будет сопровождаться интснс наив пви ными колебаниями момента и тока, которые наблюдаются в прямолз пуске. Рис. 5.16. Механические характеристики разомкнутых асинхронных электропрнво- дов со скалярным управлением ИС.
5 с 5.17. Функциональная схема разомкнутого асинхронного электропривода со ска "алярным управлением Асинк онные элект оп иво ы (5.31) (5.32) ПП Компьютерное моделирование полупроводниковых систем При болсс сложных нагрузках используются иныс законы ск„ лярного регулирования, которые реализуются с использовали обратных связей. Эти законы рассмотрены выше на основании ан„. лиза работы асинхронной машины в установившсмся режиме. Рассмотрим ещб один скалярный закон управления, который используется при построении элекгроприводов с автономными ия верторами тока — это закон кт „=сова. Из схемы замсщени„ (рис. 5.14) нс трудно определить значсние тока статора: ! откуда можно найти зависимость между скалярными значениями тока статора потокосцсплснислз ротора и абсолютным скольже- ним: Реализация этой завнсилюстн в элсктроприводс показана иа функциональной схемс (рис.
5.18). Такие систсмы получили название частотно-токовых. Щ1 Рис. 5.18. Функциональная схема асинхронного электропривода Щ со скалярным управлением Блок ПП в системс может быть реализован двояким способом. В первом случае (рис. 5.18) он содержит управляемый выпрямитель, последовательный индуктивный фильтр и автономный инвсртор, Следует подчеркнуть, что индуктивный фильтр придает инвертору характеристику источника тока. Такой источник тока называется параметрическим. Подчеркнем одну характсрную особенность этой структуры.
благодаря наличию индуктивности, управляемый выпрямитель может быть переведен в режим ведомого сетью инвертора 1гл. 3). В этом случае, механическая энергия с вала асинхронной машины может быть рскуперирована в сеть. Таким свойством не обладают системы с АИН. В них для реализации рекуперации необходимо использовать отдельный сетевой инвертор.
Во втором случае, источник тока реализуется специальным управлением инвертора с реализацией, так называемого токового коридора. Идея управления, реализующая «токовый коридор», показана на рис. 3.42 (гл. 3). Это обычная двухпозиционная система, в которой используется инерционность (индуктивность) нагрузки и реактивный элемент с . петлей гистерезиса, равной 2Ь. 6 6.3. Асинхронные энектропривояы с векторным управлением в $.3.1. Посгпроенне часпзопзно-птоковоао аец ецнхронноао епекгпропрмвояа с векгпорным управаеннем %в Реализация рсжима источника тока в автономном инверторс осу- Щ ществляется, как это было описано выше (гл. 3), введением репей- 53Щ ных элементов, на вход которых подается разность управляющего сигнала и сигнала с датчика реального тока двигатсля. Функциональная схема элсктропривода с векторным управлением, реализующая такой режим работы, показана на рис.
5.19. Когда в инвсрторе реализуется режим источника тока, система уравнений (5.22) значительно упрощается, т. к. ток статора является задающим сигналом (параметром режима). Кроме того, на систему управления Асинх онные элект оп иво ы 1 lекгк1, = =(!+Т э)р „ Тк тектк'и — (Егк Ри )Рк (5,33) "' = "к*эта,'тх Т„,эи = т — тн.
(5.34) )ек гк Ь се„= ри+ —. 1)тк, 1 Компьютерное моделирование полупроводниковых систем инвертором можно наложить дополнительные функции. Потребу „ к чтобы, вырабатывая сигнал скорости вращения системы координ ' ось х была сориентирована по потокосцеплению ротора, т ~рк = ~(тк„, Чтк,. = О, тогда система уравнений (5.22) запишется в ви„' Рис. 5.19. Функциональная схема асинхронного электропривода с токовым управлением олжв' Требуемая скорость вращения координат в этом случае дол'"" енвея быть реализована в системе управления в соответствии с выражен Структурная схема АКЗ, которая управляется от инвертора тока с выходной частотой, определенной равенством (5.34), показана на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
