Терехов В.М., Осипов О.И. - Система управления электроприводов (1057409), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Задачу исключения токовой связи в зоне рабочих нагрузок и введения сильного токоограничения в зоне больших нагрузок выполняет так называемая токовая отсечка. Схема узла токовой отсечки приведена на рис. 5.8. Характеристика обратной связи по току (рис. 5.9, а) имеет зону нечувствительности, создаваемую стабилитронами с напряжением и (см. рис.
5.8). Характеристика двигателя с узлом токовой осечки (рис. 5.9, б) кроме рабочего участка 1 содержит участок токоограничения 2. Напряжение токовой связи и„на входе суммирующего усилителя определяется различно для разных участков изменения тока: и иот = О для !1„1 < 11„,~. Здесь 1с., — передаточный коэффициент датчика тока, Ом; 1.„— ток отсечки, А, 1.м = и,ь 1/с„.
у) (йо Рис. 5.8. Схема узла токовой отсечкгс Дт — датчик тока; У вЂ” суммирующий усилитель; УП вЂ” упрааляемый пре- образователь !1б Рис. 5.9. Характеристики токовой отсечки (а) и злектропривода с токо- вой отсечкой (б) Найлем коэффициент усиления по замкнутому контуру тока и коэффициент обратной связи при заданных значениях токов отсечки 1.„и стопорения 1си Для режима стопорения можно записатгк пз =- О; 1„= 1„; Е„= 1„Л„= лук„(и,л — 1с„(1„— 1„,)), тле Е, — ЭДС управляемого преобразователя, В; и,т — задающее напряжение, определяющее уровень тока, В.
Тогда коэффициент усиления по контуру тока (5.42) )(я 1ст — 1отс где 1„— расчетный ток КЗ якорной цепи, А, при линейных характеристиках У и УП, 1 = 1еу)е„—" . л Введя обозначение )с„„= 1„„/1см получим из (5.42) выражение для коэффициента отсечки: кя (5.43) Из (5.43) следует, что отсечка обеспечивает статическое регулирование тока со статизмом ст ото 1 1 ( кт 1) 1ст ~~т 1ст который стремится к нулю, когда к, -+:с.
Недостатком токовой отсечки в электроприводах с тиристорным преобразователем является возможность превышения мгновенным током стопорного значения в начале процесса пуска. Действительно, за счет нечувствительности тиристорного преобразователя к изменению управляющего сигнала на интервале прово- 117 Рис. 5.10. Схема узла упреждающего токоограничения: д — электродвигатель; Тà — тахогенератор; У вЂ” сулсмируюший усилитель; УП вЂ” управляемый преобразователь 1ст /су/си д ! а и он и (5.47) (Твр+1)! = усу!си и (5.44) и в установившемся режиме (5.45) !18 119 димости при малой инерционности якорной цепи ток может успеть возрасти до величины, превышающей стопорное значение.
Свободно от этого недостатка так называемое упреждающее токоаграничение. Идея упреждающего токоограничения заключается в том, что соответствующий заданному допустимому уровню тока управляющий сигнал подается одновременно с задающим сигналом, Это осуществляется подачей на вход преобразователя управляющего сигнала, возрастающего одновременно с ростом скорости за счет положительной связи по скорости. Схема узла упреждающего токоограничения приведена на рис. 5.! О. В соответствии со схемой можно записать для безынерционного преобразователя /сук„(и„+ lс„,со) = еи = — со+(Тр+1)с„)с„, 1 где А;. — коэффициент усилителя; /с„— коэффициент усиления ТП; /с„— коэффициент положительной обратной связи по скорости, В.
с/рад, сс„= /сп-, 1; — передаточный коэффициент двигателя, рад/(В. с). Пусть /с„)с,'ки/с., = /с, = 1, тогда 1„= 1„= lс,)с„—" = сопзц я Коэффициент усиления усилителя )'ос 1!ос вявя! яяая2 + )1тг Вместо связи по скорости может использоваться положительная связь по напряжению (/= Еи — 1,рси: (и„+ lс, „Е, — /с,лК1„)/су)с„= Еи, (5.46) где гс„— коэффициент обратной связи по напряжению. Принимая характеристику управления УП на начальном участке линейной и выполняя условие /су/с„)с„„= 1, получаем выражение для стопорного тока Охваченный положительной обратной связью по напряжению с критическим значением коэффициента !с„, = 1/(!с,/си) преобразователь приобретает свойства управляемого источника тока. Внешняя характеристика преобразователя, построенная на основании выражения (5.46) с учетом нелинейной зависимости Е„от и„, изображена на рис.
5.! 1. Штрихпунктирными линиями со стрелками пояснено определение значения Е„для некоторого значения тока 1н Значение стопорного тока сугцественно зависит от зоны нечувствительности и гистерсзиса в характеристике преобразователя, дрейфа нуля усилителя, а также от значений Я„и А„, которые не остаются постоянными при изменении температуры. Это является недостатком рассмотренного способа токоограничения. К его достоинствам можно отнести предупреждение пиков мгновенного тока и простоту реализации. Так, с помощью одного тахогенератора можно обеспечить в электроприводе как токоограничение, так и стабилизацию скорости. Рассмотрим совмещенный узел с отсечками по скорости и току (рис.
5.12, а). Сигнал и.,после датчика тока и стабилитрона подается на вход усилителя У2. Предположим, что усилитель У1 насыщен, т.е. и, = и„„(рис. 5.12, б). Тогда по заданным значениям 1ом и 1„согласно выражению (5.42) можно определить коэффициент усиления по контуру тока /с,. Для линеаризованных характеристик управления усилителя, преобразователя и обратной связи с отсечкой электромеханическая характеристика электропривода пРи блокиРованной обРатной свЯзи по скоРости (иу > и;1 Рис.
5.11. Рсгулировочная (1) и внешняя (2) характеристики преобразо- вателя Рис, 5,13. Внешние характеристики электропривода с совмещенным уз- лом с отсечками по скорости и току Рис, 5.12. Схема совмещенного узла с отсечками по скорости и току (а) и характеристика отсечки по скорости (б) оэ < — (и„— и„) = оэ. ) имеет вид, показанный на рис. 5.13. При 1 о.е действии отрицательной связи по скорости получим семейство характеристик для различных значений текущего напряжения и„= сопзг (и„„и„,, и„о). Характеристики имеют три участка: 1 — действует отрицательная связь по скорости в интервале от оэо до оэ(1.„) (1< 1.„; го > и„,); 2 — действует связь по скорости и токовая отсечка в интервале скоростей от оэ(1.„) до го„,(1> 1.„, го > оэ.„); 3 — действует только токовая отсечка (1> 1„„оэ < го.„). Зная значения Е„,„и 1.„, можно найти граничное значение задающего напряжения, которому соответствует совмещение отсечек по скорости и току (точка Ь„для и„, на рис.
5.13): (5,48) При этом значении задающего напряжения электромеханическая характеристика привода имеет только два участка, на одном из которых действует только связь по скорости, а на другом— только связь по току. При больших значениях и„(и„, на рис. 5.13) на электромеханической характеристике появляется средний участок, где 1„< 1.„и го < ьэ,, т.е. не действуют обе связи. Таким образом, совмещенный узел двух отсечек, обеспечивая жесткие механические характеристики в зоне рабочих нагрузок, выполняет одновременно функцию токоограничения при больших нагрузках, когда 1„> 1„,. 120 В переходных процессах при выходе электропривода на участок 1, где действует отрицательная связь по скорости, возможен резко колебательный режим. Для демпфирования колебаний могут быть применены дополнительные обратные связи, которые настраиваются как модальный регулятор на требуемые динамические показатели, как это было описано в подразд.
5.1. 5.3. Системы управления с подчиненным регулированием координат 5.3.1. Принципы оптимизации в системе подчиненного регупирования В теории автоматического управления для замкнутого контура с передаточной функцией ао+ ~а,р' )4;(р) = — „= (5.49) до+ л~' д р' гм известны различные критерии оптимизации с помощью настройки регулятора, последовательно включенного с объектом управления. Широкое применение для электроприводов нашел динамический оптимум, так называемый Вегга8зорГппшп — модульный оптимум (МО), означающий следующее [28): замкнутый контур динамически оптимален, есви он одинаково передает на выход разначастатиые входные сигналы на возможно большем интервале частот, т.е, на этом интервале модуль АЧХзамкнутага контура 121 /с„ И о.у(Р) к (Ьо «-2 Ь,Р,)(Т»Р«-1) (5.53) с/~И",(усо)( о -»о с/со (5.5!) с=! (5.54) (5.52) 2 откуда Т, 27, /Оо у (5.57) А(а) =~ясбоз)! 123 122 ~ И~(/оз) ~ = сопя!.
(5.50) Условие (5.50) выполняется, если при со> 0 возможно большее число производных модуля АЧХ по частоте стремится к нулю, т.е. Условию (5.51) соответствуют определенные соотношения коэффициентов числителя и знаменателя передаточной функции замкнутого контура (5.49): (а,' — 2аоаз)с/о = (с/!~ — 2асос/з)аоз (азз — 2а,аз + 2аоа«)с/о = (с/з 2с/!с/з + 2с/ос/4)ао (а,' » 22.(-1)са„,ао„)с/оз =(с/„'+ 2~( 1)сс/,,/ )аз ~.-.! с=! В формулировке модульного оптимума есть некоторая неопределенность, выраженная словами «возможно большем...». Теоретически МО может дать бесконечно большую полосу пропускания контура (со»о — з о), если в выражении (5.49) ас = п и а, = с/! (рис. 5.14).
Однако практически это недостижимо из-за ограниченных возможностей реальных регуляторов и конечной полосы пропускания датчиков. Поэтому модульный оптимум называют также практическим или техническим оптимумом. Оптимизация на максимум полосы пропускания является также и оптимизацией по быстродействию. Чем шире полоса пропускания, тем меньше время переходного процесса контура. В инерционном контуре регулирования можно выделить две части — с большой инерционностью и с весьма малой инерционностью, обусловленной фильтрами латчиков и преобразователей сигналов и характеризуемой некоторой малой постоянной време- о оуо.о! озо о? оз Рис. 5.14, Амплитудно-частотные характеристики (/ — 3) замкнутого кон- тура регулирования ни Т„. Передаточная функция объекта управления с учетом Т» имеет вид где /с,„— коэффициент усиления объекта управления.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
