Терехов В.М., Осипов О.И. - Система управления электроприводов (1057409), страница 35
Текст из файла (страница 35)
+а12 — '; 2 2211х . (6.54) У,, = Е, +(Я, +гг2Я2)1, ->аЕ, — ' > У 2>Г или в операторной форме (1гх(р) + Е,х(р) = Я„(1 + 7;,р)1„(р); (12 (р) — Е, (р) = Я,х(1-> Т„р)1,,(р), (6.55) где ߄— эквивалентное активное сопротивление цепи статора, Я„= Я, + >т2'Я2'; ҄— электромагнитная постоянная времени этой цепи, Т„= пЕ>>>Я,>.
Для цепи ротора уравнения (6.51) в операторной форме будут иметь вид 1 2х (Р) 122 1х (Р) (1 +Т>Р) ( „(Р) — р. (Р))Ч'зх(р) = —.,' 1,(р), 2 где Т2 — электромагнитная постоянная времени цепи ротора, Т, = = Е'21Я2. В соответствии с выражением (6.42) электромагнитный момент АД при ориентации Ч', по оси х в операторной форме определится так: 3 2 Рх>г>Ч 2х(р)11>(р) С учетом уравнения движения электропривода ЛХ(р) — М,(р) = Ура>(р). Структурная схема АД, соответствующая уравнениям (6.53) (6,56), представлена на рис.
6.36. Для наглядности цепи статора (С), ротора (Р) и узла, связанного с формированием ЭДС (Э), выделены п>триховыми контурами. Входными переменными статорной цепи являются потокосцепление ротора Ч'„. = ~ Ч'2~, составляющие б>,„, (1>. напряжения питания статора, текущая угловая скорость АД е> и синхронная скорость электромагнитного поля е>,„„а выходными — составля- » > с с О. х2 о О и >> х> О Х хх О с с о с Ю.
с < с х о с О. к С, О (6.58) м Ю ц х Р. 214 215 ющие 1... 1,, тока статора. Связь между статором и ротором характеризуется их взаимной индуктивностью 1„. Входными переменными роторной цепи являются составляющие взаимного потокосцепления Е,Д„Е„1у и скорость ьу, а выходной переменной — потокосцепление ротора Ч', Составляющая 1 „1,,1Т2 = /с2Я',1„пропорциональная палению напряжения на активном сопротивлении ротора, после деления на его потокосцепление Ч' преобразуется в сигнал, пропорциональный скольжению з двигателя: ~2 ~~2 11у (Ьуолл 12пву) = = Звуоэл. 1 2х СуММИруяСЬ С рлеу, ЭтОт СИГНаЛ фОРМИруст ЗадаНИЕ СИНХрОН- ной скорости еу„, Система управления с прямой ориентацией по вектору потокосцепления ротора АД.
Функциональная схема системы регулирования скорости АД при питании его от преобразователя частоты (ПЧ) на основе автономного инвертора напряжения с управлением по вектору потокосцепления ротора двигателя представлена на рис. 6.37. Подобная система векторного управления (система Тгапзчек1ог) впервые была предложена фирмой Яетепз (ФРГ). Система имеет два внешних контура регулирования — модуля вектора потокосцепления ротора ~ Ч',1 и угловой скорости ьу двигателя, а также два подчиненных им внутренних контура регулирования составляющих тока статора 1,„и 1,, в осях х и у ортогональной системы координат, вращающейся с синхронной скоростью ьу„„ поля двигателя, Система осуществляет независимое регулирование модуля вектора потокосцепления ротора и скорости ротора при сохранении прямой пропорциональности между моментом двигателя и составляющей намагничивающей силы статора, перпендикулярной вектору потокосцепления ротора.
Сигнал задания потокосцепления ротора ~Ч'2~, формируется в специальном вычислительном устройстве ВУ, использующем математическую модель АД и вводимые в нее реальные параметры двигателя: активные и реактивные сопротивления цепей статора и ротора, число пар полюсов, номинальные значения мощности, скорости, напряжения и тока статора, их частоты, КПД и мощности. На рис. 6.37 вводимые параметры двигателя условно изображены в виде совокупности внешних сигналов Х„на входе ВУ.
Внешний сигнал задания скорости двигателя ьу, подается на вход задатчика интенсивности ЗИ, формирующего темп изменения скорости двигателя в соответствии с требуемыми технологическими ограничениями. Измерение текущих значений скорости, потокосцепления ротора и токов статора АД производится с помощью датчиков скорости (тахогенератор ТГ), потока (ДП) и тока (ДТ). В х х и о о лл о о » Ел у о М х о х Е х х х О. х » о й, лл лл о о лх О В х х а, х х о лл лл Б к о х о в Ы лу х х лл 3 о х лл х Датчик потока преобразует измеренные с помощью датчиков Холла трехфазные мгновенные значения потокосцеплений в воздушном зазоре Ч'„„Ч'„, в составляющие потока Ч'„„, Ч'„Р в осях а, В ортогональной системы координат, жестко связанной с неподвижным статоромдвигателя, причем ось а совмещается с магнитной осью статорной обмотки фазы А.
Указанные составляющие определяются следуюгцими выражениями: Ч'„„= 1 — Ч'; Ч'„Р— — Г2~ — Ч'„, + Ч'„„. (6.59) Кроме того, в ДП осуществляется вычисление составляющих потокосцепления ротора согласно выражениям 1 2о = 1 ра % А2)/!а1 1 2Р = 1 аа ()2 /ч2))Ц$' .Ц, Е~ 2 'чг Датчик тока измеряет мгновенные значения фазных токов статора ~„, )пи аналогично датчику потока преобразует их в двухфазную систему переменных $,„, /, .
Преобразование переменных АД, приведенных в неподвижной системе координат а, (1, в переменные системы координат х, у, связанной с потокосцеплением ротора и вращающейся со скоростью ьз„„осуществляется вектор-фильтром ВФ и координатным преобразователем КП1. Вектор-фильтр выделяет модуль вектора потокосцепления ротора ~ ~=Я и тригонометрические функции Сов(РОзч = Ч за/~Ч ~~; 51П(РОз~ 12Р/~ 12~ где 䄄— электрический угол поворота ротора относительно статоРа в осЯх х, У (~ра О) м Г). Преобразователь КП2 осуществляет поворот вектора намагничивающей силы статора на угол щ„„в соответствии с выражениями (6.41), в которые входят составляющие тока статора по осям х, у вращающейся системы координат.
Поскольку вектор потокосцепления ротора в системе координат х, у совмещен с осью х, т.е. ~ Ч',~ = Ч',„Ч'„= О, то составляющая тока /„.определяет магнитный поток двигателя, что по аналогии с двигателем постоянного тока сравнимо с действием тока в цепи его обмотки возбуждения. При этом составляющая тока /, подобно току в якорной цепи двигателя постоянного тока определяет электромагнитнгяй момент двигателя. Задание на электромагнитный момент двигателя формируется выходным сигналом регулятора скорости РС, на входе которого сравниваются сигнал задания скорости ез, с выхола ЗИ и сигнал, пропорциональный текущей скорости ез двигателя. Ограни- 216 чение выходного сигнала РС обеспечивает ограничение задания максимальных значений электромагнитного момента АД.
Для поддержания постоянства электромагнитного момента при изменениях модуля потокосцепления ротора введен в соответствии с выражением (6.57) блок деления (БД) сигнала с выхода регулятора скорости на ~ Ч',~. На выходе блока деления формируется сигнал задания /о, составляющей тока статора по оси у (/о). Сигнал задания 7,„, составляющей тока статора по оси х (/о) формируется на выходе регулятора потока РП, на входе которого сравниваются сигналы задания и реальные значения модуля потокосцепления ротора. Сигналы задания 7„, и /„ сравниваются с текущими составляющими токов статора /„и /1,, на входах регуляторов тока соответственно РТ„и РТ, выходные сигналы которых определяют задания составляющих напряжений статора и,„, и ио, в системе координат х, у.
Если в системе дифференциальных уравнений (6.52) выполнить компенсацию составляющих Е„. и Е,, исключив влияние блока Э, показанного на рис. 6.36, то без их учета подобно электроприводам постоянного тока иы(Р) = )1,(1+ У',р)/п(р); (6.60) и!у(Р) = Аз(1+ 7ьр)/~у(Р) На рис. 6.37 роль указанной компенсации выполняет блок БК, в который вводятся переменные 7,„, 7„,, ~ Ч',~, ез„,„ез и где производятся соответствующие функциональные преобразования.
Преобразование составляющих напряжения статора и„, ив с выхода БК в составляющие б;„, 6", в осях а, 11 осуществляется блоком координатных преобразовацйй КП1 в соответствии с выражениями им = и,„сохиро„,— ива(п~ро,„', цР—— и1 а(про„,+ и~хсозсРО,, В преобразователе фаз ПФ в соответствии с выражениями 114] и =~-и; и = — (- — и,.~и„); и„= — (- — и,„-и„) формируются трехфазные синусоидальные сигналы и„б;„ип, определяющие на выходе преобразователя частоты амплитуду и частоту напряжений и, ив, ис питания обмоток статора двигателя. Передаточная функция преобразователя частоты по напряжению совместно с блоками преобразования координат )Р„„(р) = и„(р)/и (Р) = и„(д)/и,„(р) = )г„/(7'„д+ 1), где й„— эквивалентный статический коэффициент передачи между составляющими напряжений и1, Ц>, управления преобразователем и составляющими в осях х, у выходных напряжений преобра- 2!7 ээ сэ сэ е с».
о П» ээ а о М о о е Е ц О. 219 218 и Й О, о с М к и Гэ к Г с О. и с= я и а а ээ в а х а к сэ а, э э сэ щ зователя (/,. (/у; ҄— эквивалентная постоянная времени цепи управления преобразователем. Тогда передаточные функции меж- ду составляющими напряжений Ц, (/,у, и токов /„, 7, статора /~» (Р) /сп (/,„,(р) Т„р ь1 4,(Т„Р+1) ' (6,61) ~~э(Р) /с, //, (р) Т„р -ь1 Р„(Т„Р+ 1) Обобщенная линеаризованная структурная схема электропри- вода, показанного на рис.
6.37, с учетом выражений (6.56), (6.57), (6.61) приведена на рис. 6.38. Схема содержит два одинаковых по параметрам внутренних контура регулирования составляющих /,„ 1 тока статора с коэффициентом обратной связи по току /с„, вйешний контур регулирования потокосцепления ротора с коэф- фициентом обратной связи по потокосцеплению /с,, и внешний контур регулирования скорости двигателя с коэффициентом об- ратной связи по скорости /с„.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
