Терехов В.М., Осипов О.И. - Система управления электроприводов (1057409), страница 31
Текст из файла (страница 31)
При регулировании скорости АД выше номинальной для привода механизмов, имеющих в данном диапазоне скоростей постоянную мощность нагрузки, напряжение питания АД сохраняется равным номинальному значению. При этом допустимый момент АД убывает в первом приближении обратно пропорционально увеличению частоты, а перегрузочная способность АД по моменту уменьшается обратно пропорционально частоте. Для ограничения токов и моментов АД при его пуске принято ограничивать темп изменения напряжения управления и„за счет включения в цепь управления задатчика интенсивности. В статическом режиме разомкнутая система частотного управления (см.
рис. 6.25) с приведенными выше соотношениями Ц//; пр актически обеспечивает сохранение номинальной перегрузочной способности АД в диапазоне изменения частоты не более (8 ...10): 1 при постоянной нагрузке и (10...25):1 — при вентиляторной ]14]. При сохранении же заданной точности регулирования скорости АД диапазон ее регулирования в разомкнутой системе частотного управления значительно меньше, при постоянной нагрузке и точности регулирования 10% он не превышает диапазона 3:1. Недостатком разомкнутой системы частотного управления является и отсутствие ограничений переменных электопривода (моментов, токов, напряжений) при возможных перегрузках со стороны рабочего механизма или отклонения х напряжения питающей сети.
Замкнутые системы частотного управления. Формирование треб емых статических и динамических свойств асинхронного частотно-регулируемого электропривода возможно лишь в замкну той Рис. 6.26. Функциональная схема замкнутой системы ПЧ вЂ” АД со скаляр- ным управлением системе регулирования его координат. Обобщенная функциональная схема подобной системы (рис, 6.26) кроме АД и управляемого преобразователя частоты (ПЧ) содержит регуляторы Р и датчики Д переменных электропривода.
Управляющими воздействиями и, на входе регуляторов могут быть сигналы задания любых координат электропривода — скорости, угла поворота ротора АД, тока статора, магнитного потока и т. п. Возмущающими воздействиями на электропривод могут быть моменты сил сопротивления М, на валу АД или колебания напряжения питающей электропривод сети 11,. Входными сигналами датчиков являются переменные АД, доступные для непосредственного их измерения (частота, напряжение и ток статора, скорость ротора, магнитный поток в воздушном зазоре АД) или определяемые расчетным путем с помощью математической модели АД (ЭДС, потокосцепления статора, ротора и т.
п.). Выходные сигналы регуляторов, зависящие от управляющих воздействий, сигналов обратных связей и., и принятых алгоритмов регулирования, являются сигналами управления частотой цл выходным напряжением и„и током и, преобразователя частоты. Рассмотрим примеры замкнутых систем скалярного управления, наиболее распространенных в промышленных электроприводах. Вариант функциональной схемы системы частотного управления АД с обратной связью по току статора представлен на рис. 6.27.
Здесь сигналы 1„и 1„, пропорциональные мгновенным значениям токов фаз А и С обмоток статора, с выхода датчиков тока ДТ, и ДТ„поступают в функциональный преобразователь тока ФТ, где формируются выходные сигналы 1, и 1„, пропорциональные соответственно действующему значению тока статора и активной составляющей этого тока. В узлах ~., и 2.,суммируются сигналы управления и обратных связей, поступающие с функциональных устройств А1, А2 и А3.
Устройство А4 обеспечивает прохождение сигнала 1, на вход АЗ лишь при его превышении на а 4'" 1пих Ф Рис. 6.27. Функциональная схема системы ПЧ вЂ” АД с обратной связью по у току статора а сумматоре ~:, сигнала 1,,„, пропорционального действующему значению максимально допустимого тока статора АД. Назначение каждого из контуров обратных связей и их влияние на свойство электропривода целесообразно рассмотреть в отдельности.
Так, при действии лишь положительной обратной связи по току со стороны А1 по мере увеличения момента статической нагрузки АД и соответствующего увеличения тока статора на вход сумматора 2., поступает дополнительный сигнал и„увеличивающий сигнал и, В итоге по мере увеличения тока статора увеличивается и выходное напряжение ПЧ. При этом его выходная частота, определяемая сигналом ил остается постоянной. Повышение напряжения на обмотках статора АД способствует компенсации падения напряжения на полном их сопротивлении и, в результате, увеличению потока намагничивания АД.
Степень компенсации определяется коэффициентом усиления к, цепи положительной обратной связи по току. Очевидно, чем больше )го тем больше будет поток при том же абсолютном скольжении. Предел увеличения )с, определяется условиями устойчивости замкнутой системы управления и допустимыми значениями потока намагничивания и напряжения питания АД. По мере снижения частоты питания полное сопротивление цепи намагничивания и, следовательно, падение напряжения в статоре АД уменьшаются. Поэтому для стабилизации и ограничения потока намагничивания в замкнугой по полному току системе степень компенсации падения напряжения, т.е.
коэффициент 1с„надо уменьшать по мере снижения частоты выходного напряжения ПЧ. Подобный недостаток отсутствует при использовании обрат- ной связи по активной составляющей тока статора. Если в каче- 192 7 терехо 193 стве сигнала обратной связи принять активную составляющую тока статора, как показано на рис. 6.27, то постоянство потокосцепления статора будет сохраняться при неизменном коэффициенте Гг,. При частотном управлении АД с подобной обратной связью по току возможна реализация механических характеристик электропривода с повышенной перегрузочной способностью по моменту и жесткостью, близкой к естественной лишь в небольшом диапазоне регулирования скорости. Влияние положительной обратной связи по току со стороны устройства А2 связано с одновременным воздействием на выходные частоту и напряжение ПЧ.
За счет одновременного их увеличения при росте нагрузки на валу АД соответственно увеличивается скорость идеального холостого хода АД, обеспечивая тем самым стабилизацию его скорости, и сохраняется постоянство перегрузочной способности АД по моменту. Увеличение коэффициента усиления к, устройства А2, способствующее повышению жесткости механической характеристики АД, ограничено условиями устойчивости замкнутой системы управления и допустимыми значениями частоты и напряжения питания АД.
Совокупность положительных обратных связей по току с использованием устройств А! и А2 за счет стабилизации скорости последними позволяет заметно повысить жесткость механических характеристик АД и при постоянной статической нагрузке увеличить диапазон регулирования скорости вниз от номинальной до 10:! [! 4!. Достоинство подобных систем заключается в отсутствии тахогенератора на валу АД.
Для защиты преобразователя частоты и двигателя от перегрузок по току используется режим токовой отсечки с помощью сумматора ~, и устройства А4 (см. рис. 6.27). Г1ри 1, > Г,,„на вход ПИ- регулятора тока отсечки АЗ поступает сигнал превышения тока статора выше допустимого. Выходной сигнал АЗ и.„может воздействовать как на уменьшение выходного напряжения ПЧ (узел ,Е,), так и одновременно на уменьшение частоты питания АД (узел 2.,). При воздействии только на выходное напряжение преобразователя, при условии, что регулятор АЗ имеет интегральный канал регулирования, за счет отрицательной обратной связи по току преобразователь ПЧ из источника напряжения переходит в режим источника тока.
Тогда при постоянстве тока статора АД за счет большего коэффициента обратной связи регулятора АЗ (для ПИ-регулятора — бесконечно большого), чем устройства А1, при снижении скорости будут уменьшаться поток и момент двигателя, вызывая опрокидывание механической характеристики АД. Подобный режим работы отсечки используется лишь совместно с одновременным воздействием на выходную частоту преобразователя. !94 За счет поступающего на сумматор ~, сигнала отрицательной обратной связи по току статора (более сильного, чем со стороны устройства А2) совместно со стабилизацией тока осуществляется снижение его частоты и, следовательно, скорости идеального холостого хода АД.
Тем самым обеспечивается постоянство магнитного потока, абсолютного скольжения и, в итоге, момента двигателя. Однако статическая и динамическая точности стабилизации указанных переменных ограничены условиями устойчивости замкнутых контуров регулирования. Увеличение диапазона регулирования по скорости АД можно получить за счет введения в рассмотренную систему управления отрицательной обратной связи по скорости. Функциональная схема подобной системы при питании от ПЧ как источника напряжения привелена на рис. 6.28.
Здесь канал отрицательной обратной связи по скорости включает в себя тахогенератор ТГ как датчик обратной связи, узел ,'Г, суммирования напряжений управления скоростью АД и„и обратной отрицательной связи по скорости и„, регулятор абсолютного скольжения А5, блок БО ограничения его выходного напряжения и„„а также узел Х4 суммирования напряжения и„с и результирующего напряжения и„с выхода сумматора Х,. По мере увеличения нагрузки на валу АД (от момента М, до момента М, на рис. 6.29) за счет уменьшения скорости АД и, следовательно, сигнала и., увеличивается сигнал рассогласования б, = и„— и., - =ым — о =- з„, пропорциональный абсолютному скольжению двигателя. Здесь а„— заданная скорость идеального холостого хода АД, соответствующая исходному сигналу управления и,л Рис. 6.28.
Функциональная схема системы ПЧ вЂ” АД с обратной связью по скорости 195 АЛ гг! Л »о! »о! ц!о 1!о "Г! Мг Кпах яре Рис. 6.29. Механические характеристики (а), зависимости выходных напряжения и частоты ПЧ (б), а также напряжения регуля'»'"р' !! стеме ПЧ вЂ” АД с обратной связью по скорости "рс АГ! г!тг тт»ах И'„,(р) = Ли„,/Лро = Iс„. 196 197 со — реальная скорость АД при заданной нагрузке на его валу. При б, » 0 сигнал и с на выходе регулятора скольжения, суммируясь с сигналом ин = и,(при 1 < 1„„,), за счет интегральной составляющей передаточной функции регулятора А5 обеспечивает такое приращение сигнала управления и~ преобразователем частоты, при котором частота выходного напряжения ПЧ становится равной/!о(1+ я,).
Одновременно с изменением частоты за счет функционального преобразователя ФП меняется по сравнению с начальным напряжением (/о и выходное напряжение преобразователя (/! (см. рис. 6.29, б). При этом скорость двигателя восстанавливается до заданного значения юо„т. е. обеспечивается абсолютная жесткость механической характеристики АД (линия 1 на рис. 6.29, а). При превышении максимально допустимого тока статора АД (1, > 1, „и, соответственно, М > М„„„), регулятор скольжения должен быть исключен из работы, например, путем ограничения его выходного сипгала и,с на уровне ир»„, (см. рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
