Терехов В.М., Осипов О.И. - Система управления электроприводов (1057409), страница 27
Текст из файла (страница 27)
6.7. Схемы распределителя импульсов (а) и блока коммутации (б) паратуре на собственное время срабатывания до момента включения или отключения ключа коммутатора. Схема блока коммутации (для примера взят блок БК1) приведена на рис. 6.7, б, Конденсатор С создает необходимую задержку времени на включение оп Выходной сигнал и'«, равен единице в течение всего цикла РИ за исключением небольшого интервала задержки включения о, при ПВ = 1 или ЛВ = 1, когда и'„, = О. Как показано на рис. 6.7, а, монтажное И формирует сигналы Узел направления вращения (УНВ) формирует сигналы для РИ, опрелеляюшие чередование фаз на статоре для правого и левого вращения ротора двигателя.
При измерении датчиком модуля выходного тока коммутатора УНВ может выполнять дополнительную функцию формирования сигнала тока со знаком. Выходной сигнал УНВ формируется в зависимости от знака выхолного напряжения управления и, Алгоритм работы УНВ: 17В = ПВ«1пв (6.10) ЛВ= ЛВ,1„, (6.11) где ПВ, = з18пи„— сигнал задания правого вращения; ЛВ, = = гййпи„— сигнал задания левого вращения; 1пв и 1щ — сигналы наличия тока, или разрешения на ток, соответственно правого и левого вращения. При смене знака и, сохраняющееся некоторое время прежнее направление тока не совпадает с новым заданием вращения и согласно алгоритму (6.10) и (6.11) ПВ= ЛВ= О. При этом коммутатор запирается. Смена сигналов ПВ, ЛВразрешается УНВ, когда ток датчика тока (ДТ) спадает до близкого к нулю значения 1ят,„.
Пример выполнения УНВ на логических элементах приведен на рис. 6.8. Микросхема Р1 с памятью сохраняет сигнал 1 на выходе усилителя А2 до тех пор, пока ~1лт ~> 1л,,„ В состав силовой цепи ВД (рис. 6.9) входит коммутатор с транзисторными или тиристорными ключами, который совместно с обратным диодным мостом, блоком ограничения напряжения (БОН) и дросселем 1 образует инвертор напряжения или тока в зависимости от его питания от источника напряжения или тока. С питающей сетью переменного тока инвертор связан через мостовой трехфазный управляемый или неуправляемый Рис.
6.8. Схема узла направления вращения Рис. 6.9. Силовая цепь вецтильно- го двигателя выпрямитель. Наиболее простым и распространенным вариантом для ВД является неуправляемый диолный выпрямитель. В схеме на рис. 6.9 показан вариант измерения модуля входного тока инвертора с помощью электромагнитного датчика тока, работающего в режиме магнитного усилителя, токи входных обмоток которого подмагничивают его сердечник.
Когда двигатель оказывается в генераторном режиме, ток направлен встречно напряжению выпрямителя, выпрямленное напряжение У, растет, что приводит к включению транзисторного ключа УТО и подключению разрядного резистора А,. Механические хара кагерист ики ВД могут быть получены на основании математического описания синхронной машины с постоянным магнитом в осях а', д [8]. Примем допущения, что ротор неявнополюсный, пространственная магнитодвижущая сила изменяется синусоидально, параметры фаз одинаковы. С учетом допущений система исходных уравнений будет иметь вид: 1 А + — — Х~ — = б'„= б' соз(у — О); у~ = Ег',г + чг„ ав ут д ут а'Чг сИ г,А+ ч+и,,— =У, =(У яп(у — 0); ~р, = Т,гч; ггт й М М„= — = (ч ег', — у,/е) = чс„г„ Рл (6.12) где А, Е, У вЂ” соответственно активное сопротивление, индуктивность и амплитудное значение напряжения одной фазы в эк- 168 установившегося режима — = = О, получаем выражения ( Уч.
бу. ( Й Й для г',=1,и М: 7 -'-(Яп -"" )- ' ч А(1+ Тгаг) г М (яви — Ттлсоз р) — р — 'сг М— А 1+ Тгтлг (6.13) (6.!4) Здесь <р = у — О; ег = —; Т= 17 А; М = р — х~ . Ю,, У ~ут ' т и А в При сделанных допущениях л ~Р Фср = сопя = 2 ч гтрк~ где Л8г,. — угол смешения коммутации ключей инвертора, соот- ветствующий углу смещения щеток с нейтрали в двигателе посто- янного тока (Л8г„= 0 — коммутация на максимальный момент, «щетки» ВД на нейтрали; Лд, > 0 — сдвиг по ходу ротора, отста- ющая коммутация; Лчг,. < 0 — сдвиг против хода ротора, опережа- ющая коммутация).
С учетом (6.15) выражение для момента получает вид: Ч~ М (созда„ч. Тсгяпд~р,) — р„— 'ег М= 1+ Тгиг В режиме короткого замыкания, когда цг = О, (6.16) М„, = М созЛсг„ (6.17) в режиме идеального холостого хода, когда М= О, М создд„ р — М.Тейп да. ' (6.18) г Ро=р А При условии Лд, = 0 имеет место наибольший момент короткого замыкания (М„, = М ). При этом М вЂ” (1(о (6.20) 1 + Тгьгг где 169 вивалентном двУхфазном пРедставлении двигателЯ; 1е, 8~е — ток и потокосцепление по продольной оси; ге, чг — ток и потокосцепление по поперечной оси; чт, — потокосцепление постоянного магнита ротора; М вЂ” момент на валу ротора с учетом числа пар полюсов р, двигателя. Решая систему уравнений (6.12) относительно г, для условия М (7 що = ))о Фв (6.21) При скоростях го, = гоо 1+ 1+, имеют место два экст! Т що Мкз нооз~ (6.22) т.е.
при малой индуктивности якоря механическая характеристика ВД приближается к прямолинейной идеализированной характеристике двигателя постоянного тока с независимым возбуждением. Как следует из формул (6.16) — (6.21), регулировать момент и скорость ВД можно следующими способами: Лгр„= уаг при неизмешюм напряжении или токе автономного инвертора ((7 = сопя( или Тл= сопзг); Рис. 6.!О.
Механические характеристики вентильного двигателя; ! — прн отсутствии смещсння угла коммутации (пд„= 0) н Оез учета олвктромвгнитной постоянной времени у= О), 2 — прн пд,. = 0 н с учетом злвктромвпянгной постоянной врвменн (Т» О); 3 — прн смещений угла коммутации по нвправленню врашення ротора (пд„> 0) н Тв 0; 4 — при смешения против направлення врвщсння ротора (По„< 0) н Т я 0 170 ремальных значения момента — М,„при отрицательной скорости и М,„,„при положительной скорости. Выражение (6.16) для механической характеристики ВД определяет нелинейную взаимосвязь момента и скорости двигателя (рис.
6.10). Нелинейность вносит индуктивность, входящая в параметр Ти обусловливающая реакцию якоря синхронного двигателя, более существенную, чем в двигателе постоянного тока. Но при Т(о« 1 (7„= уаг за счет применения управляемого выпрямителя; (7 = уаг при (7, = сопя( за счет применения широтно-импульсного модулирования напряжения или тока. Однако при изменении указанных величин регулировочные механические характеристики остаются неблагоприятными по форме — в них отсутствуют участки со стабилизацией скорости и с ограничением момента на необходимом уровне.
Для получения желаемых статических и динамических характеристик требуется система управления вентильным двигателем, формирующая необходимые характеристики. 6.1.2. Система управления электропривода с вентильным двигателем Для управления вентильным двигателем применима двухконтурная структура электропривода постоянного тока с контурами тока и скорости.
Задача контура тока — обеспечить постоянство тока инвертора и, следовательно, постоянство среднего момента двигателя в заданном диапазоне скоростей и в пределах допустимого значения тока. Контур скорости должен обеспечить необходимую жесткость механической характеристики ВД и требуемые динамические показатели электропривода. Данная двухконтурная система управления может строиться по принципу подчиненного регулирования.
При этом задание на ток поступает с выхода регулятора скорости РС. Для ВД с постоянным магнитом и питанием от сети через неуправляемый выпрямитель, что характерно для электроприводов небольшой мощности, регулятор тока отличается от традиционного ПИ-регулятора, используемого в электроприводе постоянного тока. Достаточно простым и обеспечивающим практически астатическое регулирование тока является релейный регулятор тока РРТ, Двухконтурная система управления с РРТ для электропривода с ВД приведена на рис. 6.11. В качестве регулятора скорости может использоваться аналоговый П- или ПИ-регулятор, на вход которого поступает разность сигналов задания скорости и„и обратной связи. Сигнал обратной связи подается с датчика скорости ВВ.
Схема дополнена узлом фазосмещения ФСУ, осуществляющим автоматическое опережающее смешение угла коммутации ключей в области высоких скоростей для уменьшения пульсаций динамического тока в двигателе. Сигналы с выхода распределителя импульсов РИ подаются через ключи 2)1 и Р2 на формирователь импульсов ФИ. Выходные сигналы ФИ поступают на плечи автономного инвертора АИ, подключенного к источнику питания ИП с выпрямленным напряжением (Тю 171 Г 1 ! ! 1 ЛВ ПВ (6.
23) ~, — А7„„< 1 < ~, + А~~„. икю1 юкм 172 173 Рис. 6.11. Система управления вентильным двигателем Рассмотрим контур тока с РРТ. Регулятор тока, управляя ключами инвертора, поддерживает релейным способом заданное значение тока в пределах Условие (6.23) выполняется за счет соответствующей коммутации ключей инвертора, создающей чередование трех режимов инвертора: Р2 — коммутация всех ключей обеих групп коммутатора для ПВ или ЛВ (потребление тока двигателем); РΠ— запрет на комл1утацию обеих групп (ток от двигателя через обратный мост направлен встречно напряжению выпрямителя, его энергия расходуется на подзарядку конденсатора и в раз- рядном резисторе — кратковременный генераторный режим с возвратом энергии); Р1 — запрет на коммутацию ключей одной группы (цепь тока замыкается накоротко через работающую группу и обратный мост — режим динамического торможения).
Алгоритм РРТ построен таким образом, что при 1= 1, включается режим Р1. Через небольшую временную задержку т, = 1 мс происходит переключение с режима Р1 на режим Р2, если 7,— — АТ„„, < 1< („или на режим РО„если Т, — АУю.„> 1> 7,. Промежуточный режим Р1 может быть и очень кратковременным, если ток за меньшее, чем тн время т„„,„= 0,3 мс достигает граничного значения 1, — М,.„или Т, + д1,.„. Данное переключение режимов коммутатора в функции тока релейным способом позволяет поддерживать заданное значение тока в допустимых пределах. Релейный регулятор тока состоит из двух блоков (рис.
6.12)— выбора режимов коммутатора (БРК) и управления ключами коммутатора (БУК). Входной аналоговый сигнал пи = и„— идт преобразуется блоком БРК в два логических сигнала — и„соответствуюший режимам Р2 для ПВ и РО для ЛВ, и иь соответствующий режимам РО для ПВ и Р2 для ЛВ. Выходной логический блок БУК преобразует сигналы и, и и, с учетом заданного направления врашения в два выходных управляющих сигнала ин и и„ь Алгоритм работы РРТ представлен в виде табл.
6.1. Диаграмма отработки контуром тока задания на ток и„представлена на рис. 6.13. Быстродействие контура тока с РРТ можно приближенно оценить по минимальному периоду отработки циклового задания на ток 7клпаю 2(~1ююь + т~ + тю + ~дт) где т„— время задержки при переключении направления враще- ния, мс; тдт — временная задержка сигнала датчика тока, мс. Рис. 6.12.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
