Терехов В.М., Осипов О.И. - Система управления электроприводов (1057409), страница 32
Текст из файла (страница 32)
6.29, в). При этом вступают в работу отрицательные обратные связи по току статора с регулятором А3, обеспечивая за счет одновременного уменьшения частоты и напряжения статора АД до их минимальных значений 1;„„„и (1!»,„ограничение момента АД при со = 0 на уровне М», (линия 2 на рис.6.29, а), Минимальная синхронная скорость двигателя ю„„„„будет соответствовать значениям /!„„„и (/!„!„, а механическая характеристика — линии 3 (сл!. рис. 6.29, а). Рис.
6.30. Структурная схема системы ПЧ вЂ” АД с обратной связью по скорости Устойчивость и динамические показатели качества регулирования скорости АД определяются выбором параметров пропорциональной и интегральной составляющих передаточных функций регуляторов А5 и АЗ. На рис. 6.30 представлена структурная схема линеаризованной системы, функциональная схема которой приведена на рис. 6.28, при работе АД на участке механической характеристики в пределах значений абсолютного скольжения х, < х,. На схеме приняты следующие обозначения [81: !3 — модуль жесткости линеаризованной механической характеристики АД (!) = 2М„/(ого„„„з„.)); Т, — эквивалентная электромагнитная постоянная времени цепей статора и ротора АД, определяемая по формуле Т,= 1/(ого», „„„х,), гле ю...
„., — угловая скорость электромагнитного поля АД при его номинальной частоте питаниями»„= 50 Гц (соо»„.„, = 2я/!„„, = = 314 с '). Для АД общепромышленного исполнения ю, э 0,05 ... 0,5 (меньшие значения характерны для мощных двигателей), Т, и я (0,006...0,06) с; ггп„— передаточный коэффициент ПЧ (/гпч = Люо/Лире — — 2к Л~/ /(р,,Лире). При работе АД в зоне частот/! я/!„„, = 50 Гц и номинальном сигнале управления преобразователем и,п„„,„,соотношение ф,/Лире — — /!/ирпя„„,, Тя„— постоянная времени цепи управления ПЧ, которая при высоких частотах модуляции выходного напряжения промыппенных ПЧ (2...50 кГц) не превышает 0,00! с. Передаточная функция ПИ-регулятора скорости И'рс(1г) = Лире/Аи, = /грс -Р 1/(ТрсР). Передаточная функция цепи обратной связи по скорости дви- гателя При номинальном сигнале управления электроприводом, равном и„„.„, и соответствующей ему номинальной скорости АД /с„, = и„„„„/ю„„.
В соответствии со структурной схемой АД его результирующая передаточная функция по отношению к отклонению Лио В' (р) = Лоз/оооо = )((Т, Тор~ + Т,„р -ь 1). При Т„> 4Т, В", (р) = 1ДТоьр+ 1)(Тозр+ 1), где Если отнести постоянные Ум и Тп„к малым некомпенсируемым постоянным и в качестве оценки их влияния принять Т„= = Т„+ Т„ч, то при настройке электропривода на модульный оптимум постоянная интегрирования и коэффициент передачи пропорциональной части регулятора РС определятся в соответствии с (5.8) так: Тос = lг,, топча„Т„; /рос = Тм! Тгс Системы частотно-токового управления.
При частотно-токовом управлении АД питается от преобразователя частоты (ПЧТ), работающего в режиме источника тока. Подобный преобразователь может быть реализован на основе автономного инвертора тока (рис. 6.31, а), в состав которого входят управляемый выпрямитель УВ, обеспечивающий за счет отрицательной обратной связи по току нагрузки (датчик тока ДТ и регулятор тока РТ) совместно с фильтрующим дросселем Др режим управляемого источника постоянного тока, и инвертор тока ИТ, выполняющий функцию формирования требуемой частоты выходного тока. Реализация ПЧТ возможна и на основе преобразователей частоты с непосредственной связью НПЧ (рис.
6.31, о), в которых для каждой из вентильных групп имеется внутренний контур регулирования тока, а частота выходного тока НПЧ задается генератором частоты ГЧ. Контур регулирования тока ПЧТ, как правило, астатический, и параметры его ПИ-регулятора определяют так же, как и лля ПИ-регулятора тока в электроприводах постоянного тока. Отличительной особенностью ПЧТ является возможность двустороннего обмена энергией между питающей его сетью и двигателем с нереверсивным УВ за счет изменения направления противо-ЭДС инвертора и сохранения направления в нем выпрямленного тока.
198 Рис, 6.31. Функциональные схемы систем ПЧ вЂ” АД при питании от источников тока на основе автономного инвертора (а) и преобразоватсля частоты с непосредственной связью (б) Управление двигателем производится с помощью сигналов задания выходного тока и„и частоты и,г преобразователя ПЧТ. Оба сигнала, в свою очередь, зависят от общего сигнала управления и, При питании АД от источника тока вследствие размагничиваюшего действия тока ротора магнитный поток АД заметно изменяется при изменении абсолютного скольжения. Поэтому для стабилизации магнитного потока АД при изменении его нагрузки в канал задания тока ПЧТ вводится функциональный преобразователь ФП, определяющий задание тока статора Т, в функции абсолютного скольжения з,.
Зависимость У, = г"(з,) и пропорциональ- 199 пчт та ву Рис. 6.32. Зависимость тока статора от абсолютного скольжения АД ная ей зависимость и„= Ф(и„) являются нелинейными функциями (рис. 6.32), которые на рабочих участках механических характеристик АД отвечают условию 1,' в з,. Кривые этих зависимостей симметричны относительно оси тока (задания тока), что определяется симметрией механических характеристик АД в двигательном и генераторном режимах его работы. Часто при технической реализации ФП пользуются линейной аппроксимацией зависимости 1, = 1(г,) (штриховая линия на рис.
6.32). Здесь значения 1, и и„„„, определяют максимально допустимый ток статора и сигнал его задания, а 1,„,„и и,„„„„— ток холостого хода АД и сигнал его задания. Известные положительные свойства АД при его питании от ПЧТ, такие как независимость электромагнитного момента АД от частоты и возможность при заданном токе статора и абсолютном скольжении, равном критическому, обеспечить больший момент, чем при питании от источника напряжения, могут быть реализованы лишь в замкнутой системе, контролирующей абсолютное скольжение и ток двигателя в функции нагрузки.
На рис. 6.33 представлена функциональная схема подобной системы частотно-токового управления АД. Источник тока реализован на основе управляемого выпрямителя УВ, ток нагрузки 1„которого задается выходным напряжением и,т регулятора тока РТ, пропорциональным разности напряжений и„на выходе ФП и и., датчика тока ДТ. Стабилизация скорости АД обеспечивается за счет регулятора скорости РС, на входе которого сравниваются напряжения задания скорости и„.
и обратной связи и., с выхода тахогенератора ТГ. Особенность схемы в том, что здесь автоматически формируются сигналы, пропорциональные абсолютному скольжению и заданию синхронной скорости АД. Сигнал, прог|орциональный з„формируется на выходе РС, поскольку и„. пропорционально заданию скорости го„идеального холостого хода АД, а и„— текущей скорости ротора го, т.е. 200 Рис. 6.33.
Функциональная схема замкнутой системы ПЧ вЂ” АД с частотно- токовым управлением ирс в (и„— и„) в (го„— го) = з,го,„.„. Если передаточный коэффициент формирователя частоты скольжения ФЧС выбрать таким образом, чтобы с учетом го„„,„его выходной сигнал иечс был пропорционален (ю„— го), то после суммирования этого сигнала с выходным сигналом исг согласующего устройства СУ, пропорциональным текущему значению го, на выходе сумматора ~, устройства задания частоты ЗЧ инвертора тока ИТ преобразователя ПЧТ будет сформирован сигнал % = лфчс + иск - =(юг го) + го = гов . В итоге на выхоле ЗЧ будет сигнал задания частоты выходного тока ПЧТ и,, в и„в го„, определяющий задание синхронной скорости АД.
Поскольку электромагнитный момент двигателя пропорционален квадрату тока статорной обмотки (Мж 1,'), который, в свою очередь, пропорционален абсолютному скольжению (1,' в з,), выходной сигнал РС пропорционален з., и является сигналом задания электромагнитного момента АД. Поэтому выходным напряжением иве блока ограничения БО на выходе РС можно воздействовать и на ограничение максимального момента АД. Перед пуском двигателя (и„= О, иге = О) сигнал задания частоты преобразователя и, = 0 и за счет характеристики ФП (и„,„,„~ 0) в АД задается постоянный ток, обеспечивающий поток намагничивания и режим динамического торможения АД. С увеличением и„ 201 возрастает сигнал задания частоты, ток статора становится переменным с заданной частотой и двигатель начинает врашение под действием максимального момента, установленного сигналом и„ Увеличение скорости будет происходить до тех пор, пока не сравняются сигналы задания и обратной связи по скорости двигателя.
После этого выходной сигнал РС при отсутствии статической нагрузки на валу АД вновь установится равным нулю, но за счет положительной обратной связи по скорости уже при и,/ м О. Поток холостого хода АД будет при этом создаваться переменным током 1,„,„(см. рис. 6.32). Для построения структурной схемы электропривода, показанного на рис. 6.33, определим передаточные функции его отдельных звеньев и условия, при которых момент АД будет однозначно зависеть от абсолютного скольжения. Перелаточная функция между заданной скоростью идеального холостого хода АД сам и сигналом задания частоты на входе ПЧТ иж определяется соотношением И/(Р) = Сттаоз/Стйзу = 2я/СГ/Ро (6.37) где йу — переда.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
