Г. Г. Соколовский - Электроприводы переменного тока с частотным регулированием (1249707), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Второе слагаемое в правой части этого равенства определяется по измеренному и выпрямленному току статора 4, при известном активном сопротивлении обмотки статора Ап которое в современных преобразователях автоматически измеряется при первом включении привода. Такой способ реализации требуемого закона регулирования получил название И-компенсации. Наличие блока Е," = ~(К) предусматривает возможность задания различных зависимостей напряжения за активным сопротивлением от частоты. В варианте, показанном на рис. 6.5, в, сигнал задания напряжения рассчитывается с помощью функционального преобразователя (ФП) в зависимости от роторной частоты в„так, чтобы напряжение Е, менялось пропорционально заданной частоте.
Ве- 140 3-50гц З-5ОГц З-5ЕГц Рис. 6.5. Способы реализации закона частотного регулирования Г, /йе = сопЯ: а — схема с вычислением Е„; о — схема режима И-компенса2гни; е — схема с вычислением часто- ты роторной ЭДС личина роторной частоты рассчитывается через угловую частоту напряжения на выходе преобразователя йо и угловую скорость двигателя й. Для определения характера изменения потока при рассматриваемом законе частотного регулирования обратимся к выражениям (1.5), в первом из которых обозначим Ю; — Л,У, = Е„из второго выразим Х2 с учетом того, что х = й„/ йа = й,о2О, „ /йо а в два последние вместо индуктивностей введем индуктивные сопротивления, умножив правые и левые части уравнений на О2О,„= йоо2О Тогда равенства (1.5) приобретут вид: аа = 2ГООО2оежн%~ 12 у ч 2гор) ° О2аасн й2 (б.11) ми .
%1 = хА + хт12,' о2езх.н 1 2 хе 11 + х2~2. 141 Из первого выражения видно, что при выполнении закона регулирования (6.10) патокосцепление статора (б.!2) Ч' = Е. /(оЪоЪ ..) в установившемся режиме остается постоянным независимо ат частоты напРЯжениЯ питаниЯ оЪ и РотоРной частоты «ор, т.е. от нагрузки двигателя. Определим, как при этом меняется потокосцепление ротора. Исключая из двух последних равенств системы уравнений (6.11) ток 1, и подставляя во второе равенство вместо 1г его значение, после преобразований получим выражение для модуля потокосцепления ротора: 1««Ч'« «Рг = 1+(охг!Яг) р~ (6.13) Таким образом, при Е, /«оо = сопя« значение потокосцепления ротора не зависит от частоты напряжения на статоре и однозначно определяется относительной частотой роторной ЭДС, уменьшаясь по мере ее увеличения, т.е.
по мере увеличения нагрузки. Сказанное иллюстрирует пример расчета в подразд. 8.4. При рассматриваемом законе частотного регулирования может быть получено компактное выражение для механической характеристики привода. Электромагнитная мощность двигателя Р и электромагнитный момент М, определяются выражениями: р З1г)1гоЪ . М РэмРп эм д— «ор оЪ . «оо Подставляя в выражение для Р модуль тока 1г из системы уравнений (6.11), получим выражение для электромагнитного момента в виде 11 З ««Ъэдпрп Б ~рг д л огр г' г Выразив отсюда относительную роторную частоту и учитывая, что «ор = оЪ «о = (оЪэд Рпог)/ОЪэд.п ~ 142 можно получить выражение для механической характеристики асинхронного двигателя в виде Й)эл Мдйз 2 2 Эта формула интересна тем, что имеет ту же структуру, что и формула для механической характеристики двигателя постоянного тока с независимым возбуждением.
Из этого следует вывод: если организовать управление, при котором будет обеспечиваться постоянство потокосцепления ротора Ч'з в установившемся режиме, то механическая характеристика асинхронного двигателя будет иметь тот же вид, что и механическая характеристика двигателя постоянного тока с независимым возбуждением. Одним из недостатков закона регулирования Е, ~ взе = сонат является ограничение на возможность работы при низких частотах. На характеристиках, приведенных на рис. 6.4, уже при снижении частоты источника питания примерно в 10 раз двигатель останавливается при моменте нагрузки значительно меньшем критического из-за ограниченной жесткости рабочей части механических характеристик.
Повышение жесткости в области низких частот может быть достигнуто путем увеличения значения Е, по сравнению с его значением, обеспечивающим постоянство критического момента. Это показано на рис. 6.6, и, где на осях частота и напряжение за активным сопротивлением статора отложены в относительных единицах. При азс > йзы напряжение Е, меняется пропорционально частоте, в зоне частот от езс, до азсз — остается постоянным, а при сзе <сзсз меняется по закону Е, = езс+йЕ,.
Это приводит к увеличению критического момента на низких скоростях, а так как критическая роторная частота Б„„„= +Аз / охз не зависит от напряжения, — к увеличению жесткости механических характеристик и расширению диапазона регулирования скорости (рис. 6.6, б). Еа сза гйо~ Рнс. 6.6. Повышение жесткости механических характеристик в области низких скоростей: а — закон частотного регулнрованна; б — механические характеристики 143 В зависимости от конкретных характеристик объекта, для которого предназначен привод, может оказаться целесообразным использовать законы частотного регулирования, отличные от закона, при котором поддерживается критический момент. В тех случаях, когда момент нагрузки возрастает с увеличением скорости, целесообразно изменять напряжение по закону Е, = го," (л > 1).
Закон частотного регулирования при и = 2 показан на рис. 6.7, а. Ему соответствует семейство механических характеристик, показанных на рис. 6.7, б. Там же показана так называемая вентиляторная характеристика момента нагрузки И, = ДБ), при которой момент растет с увеличением скорости.
В современных комплектных злектроприводах со скалярным регулированием обычно предусматривается возможность устанавливать зависимость Е, = Дгос) (нлн Ц =ЯД) в пределах области, заштрихованной на рис. 6.7, а. При и < 1 можно получить семейство механических характеристик, на которых критический момент возрастает с уменьшением частоты. Рис. 6.8, а иллюстрирует способ двухзонного регулирования скорости злектропривода с асинхронным двигателем. Такой способ регулирования применяется в тех случаях, когда есть необходимость путем повышения частоты увеличивать скорость до значений, больших номинального, при ограничении напряжения номинальным значением.
В первой зоне, где частота меняется до номинального значения (до гов =1 в относительных единицах), напряжение Е, меняется пропорционально частоте, а во второй, где частота меняется от номинального до максимального значе- ния гоо, Е, остается номинальным (Е, =1). Соответствующие механические характеристики приведены на рис. 6.В, б. Использо- 1,0 1,0 1,0 гве Рис.
6.7. Частотное регулирование при л = 2; а — закон частотного регулирования; б — механические характеристики 1,О ее ра и б Рис б 8. ХаРактеРистики пРивола при двУхзонном Регу ир а — закон частотно го регулирования; б — механические характеристики ванне такого закона регулирования целесообразно в тех случаях, когда момент нагрузки уменьшается на верхних скоростях.
Электропривод с асинхронным двигателем, питающимся от по скорости, может обеспечить диапазон регулирования скорости около 20. Введение обратной связи по скорости позволяет увеличить диапазон до и 200 обеспечить режим создания момента двигателя в пределах примерно 1,5 М„при нулевой скорости. 6.3. Векторное управление электроприводом с асинхронным двигателем Рассмотренные в подразд. 6.2 принципы скалярного частотного регулирования скорости в электроприводе с асинхронным двигателем широко применяются в тех случаях, когда к приводу бовання по диапазопредъявляются сравнительно невысокие тре ну регулирования скорости и динамическим характеристикам. Раиапазоне порядка тысяч единиц при жестких требота привода в д бованиях к быстродеистви " твию может быть обеспечена векторными системами управл ения. Именно эти системы позволили достигпуть в приводе с асин синхронным двигателем регулировочных своиств, которые ранее счн е считались достижимыми только в приводах с двигателями постоянного тока независимого возбуждения, и даже превзойт евзойти их.
Основные принципы векторного управления р р. были аз аботаны в 70-х годах ХХ в. [551. Сегодня в результате фундаментальных тео етических исследований и успехов в области силовой полупроводниковой электроники и микропроцессорн еорети с ных систем раз- 145 работаны электроприводы с векторным управлением, которые серийно выпускаются электротехническими фирмами всего мира. Если под скалярным регулированием скоросги в асинхронном двигателе понимается такое регулирование, при котором в качестве переменных в системе используются эффективные значения напряжений, токов и потокосцеплений, а сами эти величины считаются величинами скалярными, то в основе векторного управления лежит представление об этих величинах, как о пространственных векторах (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
