Терехов В.М., Осипов О.И. - Система управления электроприводов (1057409), страница 37
Текст из файла (страница 37)
Сигнал ч»н задания потокосцепления ротора с выхода блока А5 в результате перемножения на выходной сигнал блока А7 преобразуется в сигнал ~ун, изменяющийся во времени темпом, определяющим время возбуждения АД. Лишь по истечении этого времени, когда возбуждение АД достигает установившегося значения, в системе управления ПЧ появляется логический сигнал на разрешение управления преобразователем со стороны сигнала и, управления электроприводом, Отметим здесь полное подобие условию подключения к питающему напряжению якорной цепи двигателя постоянного тока с независимым возбуждением лишь при наличии его магнитного потока. Значение времени возбуждения АД может быть задано внешним сигналом г, блока А7 или же опрелелено при автоматической идентификации параметров АД.
В системе управления предусматривается возможность адаптации потока ротора к нагрузке АД, способствующая снижению суммарных магнитных потерь в машине при уменьшении нагрузки. С этой целью сигнал 1... задания составляющей тока статора по оси у поступает в блок А8, где при заданных минимально допустимом значении потока ротора у,,„и коэффициенте адаптации 1г, формируется сигнал, определяющий поток ротора в зависимости от нагрузки АД. При включенном контуре адаптации потока ротора блок А9 выделяет минимальное значение сигнала задания ч»"„. В соответствии с выражением (6.57) и заданием потокосцепления ротора в блоке Аб по математической модели АД определяется сигнал задания составляющей тока статора 1„Составляюгцие 1„и 1,.тока статора сравниваются в сумматорах ~, и ~,, со своими текущими значениями 1,,ы и 1„;„, которые выделяются в блоке ВФ векторного преобразования токов 1, и 1,св цепи обмоток фаз А и С статора АД.
Угол у,„,, поворота осей координат х и у, вращающихся со скоростью электромагнитного поля АД, формируется в блоке А11 в соответствии с частотой Я,. Сигналы рассогласования задающих и реальных значений составляющих тока статора поступают на входы соответствующих регуляторов РТ, и РТ,. Выходные сигналы регуляторов после суммирования в сумматорах ~, и Х„ с сигналами компенсации составляющих в соответствии с выражением (6.53) и учета внутренней обратной связи по ЭДС двигателя, сформированными в блоке А! 2, поступают на координатный преобразователь К/Р.
В зависимости от его входных сигналов, пропорциональных заданию со- 8 яре о 225 ставляющих выходного напряжения преобразователя в осях х, у, на выходе К/Р формируются сигналы ин и р, определяющие соответственно амплитуду и фазу вектора напряжения в двухфазной системе координат а, 13, неподвижной относительно статора АД. Регулятор напряжения РН, на входе которого сравниваются сигналы задания и„и реального значения напряжения ин„на выходе выпрямителя ПЧ, обеспечивает стабилизацию выходных напряжений последнего. Сигналы задания выходного напряжения преобразователя и, и д совместно с сигналом/н определяющим частоту выходного напряжения ПЧ, трансформируются в преобразователе координат ПК в эквивалентные сигналы и„, и„и„ трехфазной системы координат, определяющие выходные напряжения ПЧ.
Формирование сигнала/, задания частоты выходных напряжений ПЧ обеспечивается суммированием в сумматорах 2.н и ~ц сигнала ез реального значения скорости АД, поступающего с тахогенератора ТГ, и сигналов/в/г, определяющих частоту скольжения АД соответственно в функции тока и ЭДС двигателя. Вычисление /я осуществляется в блоке МТ математической модели двигателя по току, на вход которого совместно с текущими значениями Уо,„и /,„„, составляющих тока статора в осях х, у подается сигнал )1„опропорциональный сопротивлению ротора АД. В блоке ЭФМ математической модели АД, на вход которого кроме текущих значений /оы и 1,„;,„составляющих тока статора поступает сигнал Ян пропорциональный результирующему сопротивлению цепи статора, формируются два выходных сигнала — щ,, определяющий потокосцепление ротора, и Е„, пропорциональный ЭДС двигателя.
Принцип формирования у, и Е„структурно отражен на рис. 6.36. На выходе ПИ-регулятора ЭДС двигателя (блок РЭ) формируются два сигнала (см, рис, 6.39) — взг, пропорциональный частоте вращения ротора, и /г, определяющий коррекцию задания частоты /н В системе управления с помощью ключей К1 и К2 реализуется логика управления, обеспечивающая раздельную подачу сигналов Е, и /г на входы Хн и Хц в зависимости от заданной частоты выходного напряжения ПЧ. При малых частотах (/</;„„„), когда замкнут ключ К1 и разомкнут ключ К2, действует контур коррекции по току, обеспечивающий компенсацию падения напряжения на сопротивлении статора. При больших частотах (/>/„„„), когда замкнут и ключ К2, дополнительно действует контур коррекции цо ЭДС двигателя, обеспечивающий стабилизацию скорости АД.
Выбор частоты/;„= (3...6) Гц, при которой переключаются контуры коррекции, определяется экспериментально по аналогии с настройкой соотношения (///; в разомкнутых структурах скалярного управления АД (см. подразд. 6.2.2). Максимально 226 допустимая частота выходного напряжения ПЧ ограничивается сигналом/, блока Б02. Сигналы Я, и Л, формируются в блоке А10 тепловой модели АД, в которой поступает совокупность сигналов рв, включающих в себя информацию о сопротивлениях цепи статора и ротора, определенных при автоматической идентификации параметров двигателя, степени влияния на них температуры собственно двигателя и окружающей среды, условий охлаждения двигателя, о наличии выходных фильтров преобразователя. Представленные на рис. 6.39 функциональные блоки в основном реализуются программным путем в микропроцессорной системе управления электропривода.
В микроконтроллере реализуются и интерфейсные функции по связи с датчиками токов, напряжений и скорости двигателя. В соответствии с принципом работы рассматриваемой системы управления на рис. 6.40 приведены качественные зависимости ее основных переменных в функции от момента АД при постоянном сигнале задания скорости (см. рис. 6.40, а — ж) и в функции от сигнала управления скоростью при постоянном статическом моменте М, ~ 0 (см.
рис, 6.40, з — о). Как результат действия ПИ-регулятора скорости механическая характеристика АД имеет в области нагрузок М, < М,,„абсолютную статическую жесткость (линия 1 на рис. 6.40, а), а при М > М,, механическая характеристика за счет ограничения выходного сигнала регулятора скорости и ПИ-регуляторов составляющих тока статора в осях х, у абсолютно мягкая (линия 2 — 3 на рис.
6.40, а). Стабилизация скорости связана с увеличением выходного сигнала регулятора скорости и,с и соответствующим увеличением сигнала задания М; электромагнитного момента АД (см. рис. 6.40, ж). Последнее приводит к увеличению напряжения б; и частоты /; на выходе ПЧ по мере увеличения статической нагрузки М„(см. рис. 6.40, 6, в) и, соответственно, к увеличению по сравнению с исходной скоростью ы, скорости идеального холостого хода езв (нри М„) двигателя.
Штриховые линии механических характеристик АД на рис. 6.40, а отражают перемещение исходной характеристики М, при увеличении нагрузки. При М = М,„,„„когда произойдет ограничение выходного сигнала иге на уровне максимального значения М;-,„блока Б01, и при абсолютной скорости АД, равной нулю, напряжение (/, и частота/; будут соответствовать значениям (точки 3 на рис. 6.40, б, в), при которых скорость идеального холостого хода АД равна ез„ (см. рис, 6.40, а). По мере увеличения нагрузки составляющая У„тока статора, определяющая момент АД, также увеличивается (см.
рис. 6.40, г), а составляющая У,„н определяемое ею потокосцепленис ротора ч, сохраняются постоянными (см. рис, 6.40, д, е). 227 ио ионн» иау ИО1 оэоо озоном и00 О Мз.ном Мз пих М«1 Монн» и '1! ном иэо и!О О нз ном мз пи» мэ Мс! Монах 6 Л.о Л нам Ло О Ло Нэпом измах нз М«1 Мани» о 11»1 Маном Мзэпах Мз Мс! Мани» г О 11» О 11х 11И 1ьи Мс1 Моиз» д мз ном из пи» мз ау 11 О!11 мз.ном нэнси Мз и Мс1 о Мс пих Мзх нос Мз.ном ихних Мз М«1 М«иах оас 228 Рис. 6.40, Зависимости переменных системы управления электроприводом при и,= оопп, М= наг (а — ж) и при и,=наг, М= соло! (з — о) При отсутствии сигнала задания скорости АД (и, = 0) и наличии на валу двигателя постоянного реактивного момента сил сопротивления М, у 0 начальные выходное напряжение Цо и частотагэо преобразователя равны нулю. Если же момент сил сопротивления активен, то выходное напряжение (1!о и частота Ло преобразователя соответствуют значениям, при которых начальная скорость идеальною хода АД 0100 ~ 0 и механическая характеристика двигателя обеспечивает при Оу = 0 момент М (см.
рис. 6.40, и, и). Соответственно этому моменту определяются и начальные сигналы М;, „1!у„иусэ (см. рис, 6.40, зус, л, о). При этом сигналы 1!„, и Ч11! определяют номинальное потокосцепление ротора (см. рис, 6.40, м, и). По мере увеличения сигнала и, напряжение 11! и частота 6 на выходе преобразователя ПЧ также увеличиваются. При и, = и, „,„ выходное напряжение ПЧ и его частота достигают номинальных значений 111„„„и 11„,м. В соответствии с ними УстанавливаетсЯ номинальное значение скоРости идеального холостого хода АД о!о„,м Дальнейшее увеличение и, и Л сопровождается постоянством напряжения 11! = (1ы.м на выходе ПЧ и переходом работы АД в зону уменьшения потокосцепления ротора за счет снижения составляющей 1„тока статора (см.
рис.6.40, м, и). Максимальный момент АД при этом также уменьшается. При и, = и, „скорость идеального холостого хода АД устанавливается на максимально заданном уровне О!О „, соответствующем 11, (точка 2 на рис. 6.40, з — о). Составляющая тока статора и соответствующее ей потокосцепление ротора устанавливаются при этом на минимальном уровне 21„1 и эр„(см. рис. 6.40, м, и).
Возможность избежать применения тахогенератора, требующего точной и надежной установки на валу АД, реализуется в системах, где обратная связь по скорости заменяется обратной связью по ЭДС двигателя. Так, в схеме, показанной на рис. 6.41, сигнал обратной связи по ЭДС двигателя о!о поступает в сумматор ,'Р1с выхода блока ЭФМ математической модели АД, а формирование частоты у! выходного напряжения ПЧ осуществляется суммированием в 2.!1и 2.!!сигнала задания скорости 10, и сигналов 1",!и Ле с выходов соответственно блока МТ математической модели двигателя по току и регулятора ЭДС двигателя (см.
рис. 6.39). Блоки ЭФМ и МТ, а также остальные блоки системы управления электроприводом (на рис. 6.41 сгруппированы в блоке СУЭ) и функциональные связи между ними остаются при этом без изменения. Качество регулирования скорости в подобных системах управления зависит от степени соответствия математической модели ЭФМ и установленных в ней параметров реальной электрической машины и, как правило, заметно ниже, чем в системах с датчиками скорости.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
