Терехов В.М., Осипов О.И. - Система управления электроприводов (1057409), страница 36
Текст из файла (страница 36)
Данная схема подобна структурной схеме системы двухзонного регулирования скорости двигателя постоянного тока. Поэтому при настройке контуров регулирова- ния на модульный оптимум определение параметров передаточ- ных функций регуляторов тока Исрт(р), потокосцепления И; (р) и скорости Ис,с (р) выполняется аналогично: 1 1 И'гт(Р) = /сгт + И еп (Р) = /сгп + ' И'вс (Р) = /сгс 7мр Тэ эр где /срт — передаточный коэффициент пропорциональной ча- сти регулятора тока, /срт = Т„/Т„й Тэп — постоянная времени /с„/с„ интегрирования ПИ-регулятора тока, Т„, = " "а,Т„; /срп— /'1 э передаточный коэффициент пропорциональной части регулято- ра потокосцепления ротора, /срп — — Т,/Т, „; Т„„— постоянная вре- мени интегрирования ПИ-регулятора потокосцепления ротора, Т„„= '" и а„а, Т„; /с„с — пеРедаточный коэффициент П-РегУлЯ- /с /., 2Лс, „ тора скорости, /срс = '" .
В приведенных формулах аь 3р„/с,/с,а а,Т, а„и а находятся в диапазоне от 2 до 4. Системы управления с косвенной ориентацией по вектору пото- косцепления ротора АД. Установка датчиков магнитного потока в воздушном зазоре АД в системах прямого управления векторами его потокосцеплений требует дополнительных изменений в кон- структивных решениях серийно выпускаемых АД и сопровождает- ся снижением надежности электропривода. Поэтому в современ- ных и наиболее совершенных частотно-регулируемых электропри- водах, в которых системы программного управления реализованы на основе микропроцессорной техники, информацию о векторах потокосцеплений электрической машины получают косвенным путем на основе ее математических моделей. При этом базовыми являются структуры управления с косвенной ориентацией по вектору потокосцепления ротора и модульным принципом построения систем управления.
Последнее создает возможность комбинаций различных структур управления моментом и скоростью АД, включающих как прямое (с помощью тахогенератора), так и косвенное (по модели) определение реальной скорости двигателя. Выбор структур управления определяется технологическими требованиями к электроприводу и его эксплуатационными особенностями. На рис. 6.39 представлен пример функциональной схемы системы векторного частотного управления электропривода с отрицательной обратной связью по реальной скорости АД 130). Система имеет два основных канала управления — угловой скоростью ге и модулем потокосцепления ротора ~ Ч', ~ АД, а также два подчиненных им внутренних контура регулирования составляющих тока статора 1„и ),„в осях х и у ортогональной системы координат, вращающейся с синхронной скоростью ез„„магнитного поля двигателя.
Сигнал задания скорости АД и, предварительно поступает на вход задатчика интенсивности ЗИ, формирующего на выходе два сигнала управления. Основной сигнал ы, определяет задание скорости АД с темпом, обеспечивающим ограничение рывков и ускорений в соответствии с технологическими требованиями к электроприводу и максимально допустимыми динамическими перегрузками по току и электромагнитному моменту АД.
Дополнительный сигнал Йо/й определяет с учетом коэффициента передачи /с„„ пропорционального приведенному к валу АД результирующему моменту инерции двигателя, задание динамической составляющей электромагнитного момента М,„„В результате его суммирования в сумматоре 2,, с сигналом М„пропорциональным статическому моменту сил сопротивления на валу АД, формируется сигнал задания электромагнитного момента АД М„.
При этом определение реального сигнала М, и практическая реализация задания электромагнитного момента требуют наличия датчика статического момента на валу АД. Однако техническая сложность, заметные метрологические погрешности существующих датчиков статического момента на вращающихся валах электрических машин и отсутствие серийного их выпуска, как правило, ограничивают их применение в системах электропривода. Появляющийся на выходе сумматора Х, сигнал рассогласования з, основного сигнала управления ы, и сигнала ы реальной скорости АД с выхода тахогенератора ТГ, пропорциональный 220 абсолютному скольжению АД, поступает на вход пропорционально-интегрального регулятора скорости РС.
Выходной сигнал РС ирс формирует сигнал задания М, электромагнитного момента, необходимого для полной компенсации скольжения АД. РезультиРУющий сигнал Мге на выходе сУмматоРа ,'Г, опРеделЯет полное задание электромагнитного момента с учетом возможных изменений статической и динамической составляющих нагрузок на валу АД. Подобная комбинированная система задания момента (по возмущению и отклонению) применяется в основном для электроприводов, в которых требуются повышенные динамические показатели качества регулирования.
В наиболее распространенных электроприводах канал управления по возмущению, как правило, используется редко, поскольку требует дополнительной и не всегда точно известной информации о реальных значениях статической нагрузки и моментов инерции на валу двигателя. К тому же два параллельно действующих канала управления по отклонению и возмущению требуют более тщательной их настройки и взаимного согласования. С учетом этого в структурах управления электроприводом предусматривается возможность либо отключения всего дополнительного канала по возмущению, либо сохранения канала коррекции лишь по динамической составляющей момента.
Результирующий сигнал М, ограничивается блоком БО1 на уровне задания, соответствующего выбранному максимальному значению электромагнитного момента АД. Задание этого значения определяется внешними сигналами управления М,ц и М,„,. В зависимости от энергетических режимов работы электропривода блоки М1Х и МАХ обеспечивают ограничение минимальных и максимальных допустимых моментов АД. Так, при отсутствии дополнительного блока рекуперативного торможения в силовой цепи выпрямителя на входе автономного инвертора напряжения преобразователя частоты ПЧ, для ограничения максимально допустимой рекуперируемой активной мощности Р„.
и, соответственно, ограничения перенапряжения на емкостном фильтре входного выпрямителя ПЧ в режиме рекуперативного торможения АД в блоке А2 в функции от скорости АД или частоты его питаниями" формируются сигналы М., и М.„уменьшающие уровень задания электромагнитного момента АД. Функциональная связь между мощностью Р„и частотой 1; с учетом ее максимального значения г,„„„, качественно отраженная в блоке А2, определяется математической моделью АД и корректируется при автоматической идентификации параметров электропривода.
Ограничение электромагнитного момента АД связано и с выбором максимально допустимого тока статора 1,„,„. С этой целью в блоке А3 с учетом максимального значения напряжения питания 221 АД Ц„,„и реального значения составляющей тока статора по оси х 1,„определяется вектор максимально допустимой составляющей тока статора 1ь„„„. Выходной сигнал блока произведения 1,,„, на потокосцепление ротора Ч', пропорционален реальному максимально допустимому электромагнитному моменту АД и контролирует ограничение выходного сигнала Мг» Для постоянства задания электромагнитного момента при изменении потокосцепления ротора в соответствии с определением момента по выражению (6.57) используется блок БД деления сигнала М,'х на выходе Б01 на сигнал, пропорциональный Ч', На выходе БД формируется сигнал задания 1,„составляющей тока статора по оси у. Для коррекции по динамической составляющей момента на валу АД в системе управления электроприводом предусматривается возможность подключения на вход сумматора Х4 сигнала отрицательной обратной связи, пропорционального производной по скорости АД.
Этот сигнал формируется устройством А1. Ограничение скорости изменения момента АД за счет уменьшения темпа изменения составляющей тока статора 1,обеспечивается задатчиком интенсивности тока ЗИТ. Его выходной сигнал, суммирующийся в сумматоре Х,с корректирующим сигналом отрицательной обратной связи 1„с выхода пропорционально-интегрально-дифференцируюшего регулятора ПИД, определяет задание на составляющую тока статора 1„ На вход ПИД поступает выходной сигнал сумматора Х,, в котором сравниваются сигналы, пропорциональные текущему 11»„, и установленному максимально допустимому 11»„„напряжениям на выходе силового выпрямителя ПЧ.
Рассматриваемый узел способствует управлению моментом АД во время кратковременных отключений или возможных уменьшений напряжения питающей сети ПЧ. При кратковременных отключениях напряжения питающей ПЧ сети управление может быть продолжено за счет рекуперации кинетической энергии вращающегося вала АД в цепь выпрямителя ПЧ. При нагрузках с большим моментом инерции и высокой рабочей скоростью подобная поддержка рабочего состояния преобразователя может быть весьма продолжительной. Сигнал задания потокосцепления ротора ч»н формируется в блоке А5.
Функциональная связь между реальной частотой 1', выходного напряжения преобразователя и потокосцеплением ротора АД определяет постоянство чьд на уровне задания номинального потокосцепления ротора щь,„. при7; <1,„,= гы„„и уменьшение ч»н при1; >1;„,„„. Последний вариант обеспечивает работу АД в зоне регулирования скорости выше номинальной при постоянстве номинального напряжения питания статора. Сигнал 1ы„„, корректирующий допустимую максимальную частоту выходного напряжения ПЧ, формируется расчетным путем 224 по модели АД в блоке А4 в зависимости от заданного максимально допустимого напряжения питания статора 11 „,. Значение 11, определяется напряжением 11», на выходе силового фильтра выпрямителя ПЧ с коррекцией по сигналу мд, пропорциональному максимально возможной глубине модуляции выходного напряжения ПЧ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
