Терехов В.М., Осипов О.И. - Система управления электроприводов (1057409), страница 29
Текст из файла (страница 29)
6.19, б). Такой ток будет протекать в нагрузке, если Р51 и Ю2 открывать в каждый полупериод точно в моменты времени, соответствующие углу а = р. Если а > д, то ток и напряжение нагрузки будут определяться слелующими выражениями 120): 1 = — ~яп(ыг — у) — яп(а — ~р)ен — им~]. Н и= (1 з(пиг при а < юг<а+ ).; 1= 0 и и=О при а+ ).— я < а(< а.
Угол проводимости тиристоров ). зависит от а и р и может быть определен для 1= 0 при ыг = а и ен = а + Х из уравнения яп (а + «-Х вЂ” ~р) = яп(а — ~р)е х~а'. Отсюда максимальное значение угла проводимости равно я при а = ф, а минимальное равно 0 при а = я. При увеличении угла а 181 аз=30 аз=60 аз=90 Коз / с/ном 0,8 а4= 100 0,6 0,4 аз= ПО 0,2 ос= 120 20' 40' 60' 80' зр' М, М б 20' 40' 60' 80' зр' 0,2 0,4 0,6 0,8 183 182 от св до л среднее за полупериод значение напряжения нагрузки будет изменяться от наибольшего значения 2(/„/я до нуля. В общем случае отношение амплитуды первой гармоники напряжения нагрузки (/, к номинальному напряжению сети (/„, является функцией переменных а и сз (рис. 6.20, а).
Механические характеристики АД в разомкнутой системе для различных значений углов регулирования ТПН приведены на рис. 6.20, б. Предельные характеристики 1и 2 соответствуют ми- нимальномУ а,„= ср и и максимальномУ а значениЯм Угла Регулирования, естественная механическая характеристика 3 — условию а = сз, а характеристика 4 — промежуточному значению а„„„с а < а„„„. При постоянстве скольжения АД его электромагнитный момент пропорционален ((/,/(/„„)з. Поскольку индуктивная составляющая результирующей нагрузки 4„ТПН зависит от скольжения двигателя з, то и угол св является функцией скольжения. Зависимость сз(з) (рис. 6.20, в) взаимосвязана с механической характеристикой АД, и при постоянстве угла а и нагрузки на валу двигателя имеются одинаковые значения гр при разных значениях скольжения (точки 1, 2 и 3, 4 на рис.
6.20, а, в). Рис. 6.20. Зависимости выходного напряжения ТПН от его углов улравления и нагрузки (а), механические характеристики АД (б) и зависимость угла нагрузки от скольжения АД (в) Синтез регуляторов скорости и тока в замкнутой системе регулирования скорости АД целесообразно начинать из условий статики.
Статические регулировочные характеристики отдельных элементов электропривода, схема которого приведена на рис. 6.18, даны на рис. 6.21. Они представляют собой зависимости выходного напряжения регулятора скорости и,с от напряжения и„на выходе ЗИ (система координат и„, и„-), выходного напряжения регулятора тока ирг от напряжения и,с (система координат ирс, ирт) и угла регулирования ТПН а от напряжения и - (система координат и -, а).
При линейных регулировочных характеристиках РС, РТ, СИФУ и действий обратных связей по скорости и току АД угол регулирования ТПН а = /с„(и,„— /сртг/срс(и., — /с„со) — /с„(1, — 1,)1), (6. 33) где /с, — передаточный коэффициент СИФУ; /срт, /срс, /с„, /с„— коэффициенты усиления РТ, РС и обратных связей по скорости и току. Если в замкнутой системе регулирования скорости задается механическая характеристика двигателя с желаемой жесткостью , то коэффициент усиления РС без учета действия токовой гхел отсечки может быть определен исходя из (6.33) как а мах зР! (6.34) )с«/срг/с , (озз — озз) где со, — заданная скорость двигателя на его естественной механической характеристике 1 (см.
рис. 6.20, б) при а = соз,' озз— Рис. 6,21. Регулировочные характеристики элементов системы управле- ния электроприводом скорость на предельной характеристике 2 при а=а „(сгг = сг, + л (Мг Мг)/[)нсн) Подстановка (6.34) в (6.33) позволяет определить напряжение и„. для задаваемой скорости: 1 агпахсг1 — гр~ссг и /ссисм(гнг — са~) (6.35) гга с о.с СС псах Гр г Напряжение насыщения РС ин„= ирс„определяет значение а пн соответствующее граничной по максимальному моменту механической характеристике 3 (см.
рис. 6.20, б). Промежуточные точки механической характеристики 5для замкнутой системы регулирования скорости при полученных по (6.34), (6,35) значениях /с с и /с„определяются с помощью механических характеристик разомкнутой системы электропривода для ряда значений а в диапазоне от а „, до а„„„. По выбранному значению а с помощью регулировочных характеристик СИФУ, РТ и РС (см. рис. 6.21) определяются напряжение и„на входе РС и скорость сг = (и„— и,)/й„.
Затем полученное значение сг отмечается на механической характеристике 4, соответствующей данному углу а(см. рис, 6.20, б). При 1) 1„„, начинает действовать отрицательная обратная связь по току статора, поддерживая его на уровне 1„, за счет снижения выходного напряжения ТПН (электромеханические характеристики 1, 2, 3, 4на рис. 6.22, а).Линия l парис. 6.22, ботражаст вид механической характеристики двигателя при 1, = сопвп Точки пересечения этой линии с механическими характеристиками электропривода при различных напряжениях задания скорости и„„и„„ и„„и„, соответствуют точкам пересечения линии постоянства 1„, с электромеханическими характеристиками АД при тех же заданиях скорости (см, рис.
6.22, а). Как видно на рис. 6.22, б, пусковой момент АД М„, соответствующий режиму токоограничения двигателя, меньше пускового момента Мп,для естественной мс- Мн о Мп.с ггр Рис. 6.22. Элсктромехаргическис (и) и механические (б) характеристики АД при 1> 1„, 184 ханической характеристики АД. Определить скорость АД сс,,р, при которой начинает действовать обратная связь по току, можно на основании регулировочных характеристик СИФУ преобразователя (см. рис. 6.21).
При сг < сг., и 1> l„„угол открывания тиристоров в соответствии со схемой на рис. 6.18 и статическими характеристиками на рис. 6.21 а = а, й йрт(ирс lс ь1) = а пам )с )срт/с . А1. Здесь а„= а,„— /с„гсртирс; А1= Ьа/)с /срт)с,п, где Ы вЂ” отклонение тока статора от заданного тока 1„„, Относительная ошибка стабилизации 1„„определяемая как Ь1/1„, = Аа/(/с,гср и.„), при )с /с т» 1 весьма мала, и при постоянстве заданного значения 1.„ момент АД в режиме токоограничения г Могр ™и 1 огр/1 ном где М, — пусковой момент АД при номинальном напряжении питания АД. Значение )срт может быть определено по заданному желаемому статизму токовой отсечки (Ь1/1огс)нсх: Аа /с, и„, (гл1/1„, ) Полученные по условиям статики значения ганс и )с - затем должны быть проверены по условиям динамики электропривода.
Как динамический объект ТПН может быть представлен инерционным звеном с коэффициентом перелачи /с„н = с((/г/с(иг,с и постоянной времени Тн „, связанной с дискретностью фазового управления тиристорами преобразователя [5). В общем случае к„. является функцией углов а, сг и скольжения двигателя к Угол ср заметно меняется от скольжения лишь при з < з, (з„— критическое скольжение), а в диапазоне з„< р < 1, в котором в основном и осуществляется регулирование скорости АД, изменения гр незначительны.
Тогда при линейной зависимости а =/(ирт) (см. рис, 6.21) может быть вполне линеаризована и зависимость (/г =/(ирг) с коэффициентом передачи [8): )с~н = л 1/г/Аирт =~~нам/ирт.ном где (/,„,н и ирт„„„— соответственно номинальные значения первой гармоники выходного напряжения ТПН и напряжения управления преобразователем. Постоянная времени цепи фазового управления ТПН для приведенного на рис. 6.18 варианта его силовой части определяется максимальным временем запаздывания т, = уп„= 0,033 с [5). Асинхронный двигатель даже при упрогценном его математическом описании (без учета влияния электромагнитных переход- мГ! '"г ~2 отк ном 1ном АМ = )го. ЬЦ вЂ” (г„Аа = УрЛа. Усм = Р = 2М,/аономх,. 186 187 ных процессов в цепях статора и ротора) и изменении лишь напряжения питания статора осоо Х "о тается нелинейным динамичен 2 ским объектом, поскольку его ~к электромагнитный момент зависит и от напряжения питания, и от скорости двигателя, т.е.
М=/(Уп а). Примем, что для механической характеристики АД (рис. 6.23) при напряжении питания (/и точка установившегося режима характеРис. 6.23, Механические характе- Ризуется координатами 6',, = (/и, ристики АД оз„М„. Если придать приращение дб; напряжению питания АД в окрестности этой точки, то возникнут приращения момента АМ и скорости оа. Тогда результирующий момент АД в центре разложения механической характеристики АД в ряд Тейлора = Мг +/гмоа+ ход(/~ ™г +дМ +дМи.
Здесь ДМ„= Л„.Да и АМо= /годЦ вЂ” прирашения момента двигателя, вызванные соответственно приращением его скорости и напряжения питания; )г„ = -дМ/да — коэффициент изменения момента двигателя при отклонении его скорости при Ц = сопя, А бг, = О; )го — — дМ/дУ вЂ” коэффициент чувствительности момента АД к напряжению питания статора при а = сопзг, Ла = О.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
