Белов М.П. - Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов (1249706), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Величины 7 и 7„оцениваются по динамической модели двигателя, составленной представлением мгновенных значений переменных в виде результирующих векторов и переходом к вращающимся системам координат. В системе предусматривается возможность ограничивать момент двигателя в соответствии с заданным значением и управлять интенсивностью изменения момента. Вариант векторного управления электропривода без датчика скорости применяется в производственных механизмах при диапазоне регулирования скорости, не превышающем 1:10 (например в экструдерах и вентиляторах большой мощности, в транспортных и подъемных механизмах, центрифугах).
В механизмах с большим диапазоном регулирования скорости применяется система управления с датчиком скорости (см. рис. 2.10). Функциональные возможности базового модуля контроллера могут расширяться подключением интеллектуальных модулей технологической группы Т100... ТЗОО. С помощью этих модулей решаются следующие задачи: реализации П-, ПИ-, И-, ПД-, ПИД-регуляторов (регуляторов усилия, натяжения, подачи, давления, температуры и других технологических переменных); задания требуемых режимов пуска приводов в соответствии с управляющей командой; синхронизированного управления электроприводами; реализации двух быстрых последовательных интерфейсов со скоростью передачи данных до 187,5 кбод, позволяющих выполнять каскадное управление группами комплектных электроприводов и осуществлять связь с сетью технологического уровня, с технологическим контроллером и (или) промышленным компьютером; наблюдения за важными сигналами (параметрами) по индикатору параметров (функция мультиметрии).
На рис. 2.11 показаны аппаратные средства модуля ТЗОО. Некоторые функции управления, которые наиболее часто встречаются в технологических агрегатах, автоматизируемых средствами электроприводов, запрограммированы в модулях памяти группы Т1 00 ... ТЗОО в виде стандартных программных модулей. Пользователю предоставляется возможность реализации специальных решений, соответствуюших частным технологическим задачам. Выполнить это можно при помощи графического языка проектирования БТК()С. Информация обрабатывается процессором циклически. Время цикла минимум 1 мс. Программные и аппаратные компоненты модуля ТЗОО представлены на рис. 2.12.
Параллельный интерфейс не имеет задержек (ОЗУ двойного доступа) и позволяет осуществить 125 Модули нроеатироеанна Сиеинальиые равелин Стандартные Рис. 2.12 12б Зйв В, 50 Гц Команды положений ключей инее а ,'Бл ок 1)ТС 1 3 Состояние Сигналы ,' момента управления,' Внутреннее задание момента Звено по- стоянного тока 1 Селектор опти- ,' мальных 1 импульсов 3> 1 ание момента Компаратор момента Компаратор потока 1 Регулято задания момента Задание скорости Регулятор скорости+ + компенсатор разгона я Ин- вер- то Состояние ,' пт а~ Фактический и мент Регулято задания потока Фактический поток Оптимизация потока Адаптивная модель двигателя 2 (вкл/выкл) Торможение потоком 1вкл/выкл) ! М 3 Напряжение звена постоянного тока Ток двигателя Вн инее задание лото ка Рнс. 2.13 127 быстрый обмен данными между ТЗОО и базовым модулем контроллера.
В частотно-регулируемых электроприводах фирмы АВВ используется технология прямого управления моментами (технология РТС). Она позволяет управлять двигателем без импульсного датчика скорости. В результате применения мощного цифрового сигнального процессора система быстро реагирует на изменения нагрузки, меняя момент на валу двигателя, чем повышается качество управления.
На рис. 2.13 показана функциональная схема системы управления электроприводом. Основные модули схемы: 1 — регулирования в скользящем режиме вектора потокосцепления статора Ч', и момента зьт двигателя по значениям, вводимым в него заданных и действительных величин; 2 — модель АД, в которой через каждые 25 мкс осуществляется вычисление потока статора и момента по введенной в нее информации: токам двух фаз статора АД, напряжению цепи постоянного тока и положению ключей АИН; производится вычисление скорости АД и частоты выходного тока АИН.
Таким образом, модель АД осуществляет организацию обратных связей по регулируемым переменным в системе автоматического регулирования; 3 — быстродействующего логического автомата, переключающего ключи автономного инвертора в зависимости от оптимизации вектора выходного напряжения АИН по предельным отклонениям момента и потока статора.
Таким образом, организация ШИМ-управления осуществляется как функция заданных переменных электромагнитного состояния АД. Отметим также объединение задач ШИМ-управления и регулирование момента, при котором отсутствует программное ШИМ-управление; 4 — регулятора скорости; 5 — задания и ограничения момента; б — задания потока статора. Электромагнитный момент АД 1 — о —— = Р» — Р~Ч~~ а (2.1) (2.2) где У,, г', — векторы соответственно напряжения и тока статора. 128 где р„— число пар полюсов АД; о — коэффициент рассеяния; ń— индуктивность намагничивания; Ч',, Ч', — векторы потока соответственно ротора и статора.
Асинхронный двигатель представляет собой динамическую систему, фазовое состояние которой характеризуется вектором потокосцепления ротора. Поэтому оптимальное управление АД осуществляется при Ч'„= сопзГ изменением угла между векторами Ч'„ и Ч', или изменением Ч', (в специальных режимах работы АД с целью минимизации потерь либо работы с ослаблением поля). Постоянная времени ротора АД, как правило, больше 100 мс, поэтому быстрые процессы регулирования мало влияют на значение потока ротора.
Модель двигателя является важнейшим элементом системы ОТС; ее точность определяет выходные характеристики электропривода. Идентичность параметров АД и модели достигается идентификационными режимами работы в процессе ввода электропривода в промышленную эксплуатацию. Основными параметрами, идентифицируемыми в этом режиме, являются: индуктивности статора Е, и цепи намагничивания ь, сопротивление статора Я,. Учитывается и насыщение магнитной цепи. Расчетная модель АД также учитывает нагревание машины и падение напряжения (омическое и коммутационное) в АИН при определении потока статора. В течение каждого цикла управления (25 мкс) определяется вектор Ч', потока статора: Вектор напряжения Ц, определяется на основе действительного (измеренного) напряжения звена постоянного напряжения ПЧ и реального положения ключей АИН.
Точность расчета вектора з', корректируется на основе действительных (измеренных) значений токов: Ф,=Я+Х г„, (2.3) где Е, — индуктивность статора; 2, — индуктивность намагничивания; г'„г, — векторы токов соответственно статора и ротора. При этом вектор тока статора определяется по токам двух фаз, а вектор тока ротора рассчитывается, С учетом динамических характеристик звена регулирования момента РТС регулятор скорости синтезируется как ПИД-регулятор, чем достигается высокое быстродействие по контуру скорости и статическая точность регулирования.
Выход регулятора скорости включен каскадно с устройством задания и ограничения момента. Это устройство обеспечиваег. ограничение момента двигателя, защиту АИН от токовых перегрузок (эта защита имеет временно-токовую характеристику), поддержание напряжения в звене постоянного напряжения. Оно имеет также вход для задания независимой (от регулятора скорости) уставки момента. Функционально регулятор скорости включает (кроме ПИД-регулятора) модуль ускорения для задания темпа разгона и торможения. В процессе ввода электропривода в эксплуатацию в режиме идентификации осуществляется настройка регулятора на электромеханическую постоянную времени. При реализации обратной связи по скорости с выхода модуля 2 (см.
рис. 2.13) статическая точность достигается на уровне 0,1... 0,5%. Для получения более высокого значения этой характеристики электропривода организуется обратная связь с помощью датчика скорости. В этом случае достигается точность до 0,01 %. Система регулирования снабжена устройством независимого задания потока статора АД. Это позволяет реализовать САР с ослаблением потока или заданием потока как функции минимизации потерь и увеличения общего КПД электропривода. Так, при снижении потока статора в режиме малых нагрузок потери могут быть снижены более чем на 60%. Таким образом, устройство позволяет учитывать характер нагрузки (например вентиляторная характеристика) при настройке САР.
Имеется также блок задания частоты переключения ключей АИН. Этот параметр может регулироваться (в зависимости от типа полупроводникового прибора АИН) от 0,8 кГц (для запираемых тиристоров) до 3,5 кГц (для силовых транзисторов разного типа). Фазное напряжение асинхронного двигателя формируется переключением трех 1ОВТ-транзисторов между положительным и отрицательным полюсами постоянного напряжения. Система РТС 129 отдельно определяет момент каждого переключения в зависимости от текущих значений потока и момента. Текущие значения потока и момента каждые 25 мкс вычисляются на основе информации о токе и напряжении двигателя в адаптивной модели двигателя. Затем они сравниваются со значениями тока и момента, задаваемыми контроллером, что служит информацией для подачи системой управления переключающих импульсов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
