Г. Г. Соколовский - Электроприводы переменного тока с частотным регулированием (1249707), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Сомножителю Тф~(Тфуд + 1) соответствует частотная передаточная функция ЩЛО) = Тф((Тф/с!+ 1) вместо 1/(уа). На рис. 6.16, для сравнения показаны логарифмические амплитудные частотные характеристики 1.ш~ И'!(Ра)~ и 1.п!~ 1/(уа)1. Видно, что в области верхних частот, т.е. при больших скоростях двигателя, зти характеристики практически совпадают. Но на частотах, близких к 1/Тф, точность интегрирования снижается, а 160 рис. 6Л6.
Амплитудные частотные характеристики Лля определения потокосцепления статора в модели двигателя 20 $а при гя «1/Те оценка становится /е равной гу,„= (и,„— Ад„), т. е. полностью перестает соответствовать значению потокосцепления. Один из возможных способов обеспечения работоспособности модели на низких скоростях при го < 1/Тф состоит в замене оценки потокосцепления статора его задакицей величиной 161).
В этой зоне частот оценка рассчитывается по выражениям: Тф (и„— 4г;,)+ щ, Те (и,, — Я,г; )+ щ, Чг = *' Ч1х= Тр+1 * ' Тр+1 где Чм и %г — проекции вектора задания потокосцепления статора в неподвижной системе координат. В ряде случаев для повышения точности работы модели приходится применять более сложные методы получения оценки потокосцепления, которые не рассматриваются в данном учебном пособии. В зависимости от сектора (см. рис. 6.14), в котором в данный момент времени расположен вектор потокосцепления статора, выбираются переключаемые векторы напряжения. Поэтому в модели должен определяться номер сектора, в котором в данный момент находится вектор и'о Этот номер определяется через рассчитанные в модели проекции вектора потокосцепления щ„и гл,, Момент двигателя оценивается по пространственным векторам тока и потокосцепления статора, проекции которых на оси неподвижной системы координат х — у рассчитываются в модели.
Формула (2.5) может быть записана через проекции векторов Р, и /, в неподвижной системе координат в виде лгх =(5/2)Р (% 11г Ч~г(ы). (6.21) По этому выражению в модели рассчитывается момент (см. рис. 6.15). Каждая из величин в скобках этого выражения изменяется по гармоническому закону. Убедимся, что, тем не менее, в каждом б со„о ~щ„,х 161 Рис. 6.17. Взаимное расположение векторов тока и потокосцепленил !!х данном режиме работы двигателя момент является величиной постоянной. На рис.
6.17 показано 0 взаимное расположение векторов !!„ЦУ!к тока и потокосцепления статора в некоторый момент времени. Момент, определяемый по формуле (6.21), можно переписать с учетом углов поворота векторов: Мд (3/2) р„~ Р! ~ ~ 1! ~ (сов О, яп О; - яп О, с(ж О! ), И, =(3Уг)р„~Ф!~~Х~з)п(О!-О,). Таким образом, значение момента определяется значениями модулей векторов тока и потокосцепления статора и угла между этими векторами, который в установившемся режиме является величиной постоянной.
Для определения проекций вектора потокосцепления необходимо располагать проекциями пространственного вектора напряжения статора на оси неподвижной системы координат. В структуре прямого управления моментом (см. рис. 6.15) предполагается, что на вход модели двигателя подаются два непосредственно измеренных линейных напряжения. Однако непосредственного измерения модулированного выходного напряжения инвертора можно избежать, заменив его косвенной оценкой при непосредственном измерении напряжения Ц постоянного тока в промежуточном звене преобразователя частоты, что проще, чем измерение модулированных напряжений на выходе инвертора. Как было показано в подразд. 4.1 (см.
табл. 4.1), в инверторе напряжения преобразователя частоты со звеном постоянного тока есть шесть ненулевых состояний ключей и два нулевых состояния, при которых напряжение на выходе инвертора равно нулю. Каждому состоянию ключей соответствует один из описанных в подразд. 4.3 базовых пространственных векторов напряжения (см. табл. 4.2). Выходное напряжение Ц инвертора формируется в результате переключения базовых векторов при данном напряжении в звене 162 постоянного тока преобразователя частоты.
Применяя к напряжению на статоре правило получения пространственного вектора на основе мгновенных значений переменных„сформулированное в подразд. 1.4, можно записать в неподвижной системе координат: .2в .1к 1 , 2( 7— тз (/~ — ~ =а(ививис) = 3~ив+ "ве + "се ' ~. (6,22) Мгновенные значения напряжения на выходе инвертора и„, ив и ис, входящие в это выражение, в зависимости от состояния ключей инвертора могут принимать значения (/в/3; 2(/в/3; -(/в/3; -2(/в/3 и О, соответствующие базовым векторам. Для реализации косвенной оценки напряжения в рассмотрение вводятся переменные Юв, Бв, Юс 16Ц, каждая из которых характеризует состояние ключей плеча моста инвертора, в который включены фазы обмоток статора А, В и С (см.
рис. 4.7, а): Ю„= 1 — замкнут ключ 1 и разомкнут ключ 4; Ю„= Π— замкнуг ключ 4 и разомкнут ключ 1; Юв = 1 — замкнут ключ 3 и разомкнут ключ 6; Вв = Π— замкнут ключ 6 и разомкнут ключ 3; Вс —— 1 — замкнут ключ 5 и разомкнут ключ 2; Яс — — Π— замкнут ключ 2 и разомкнут ключ 5. Тогда выражение (6.22) может быть заменено выражением .2п вл 1 г 7— г (/1 = -(/в Вв +Вве ~ + Все з 3 (/и ов+ов +/ +ос Поскольку пространственный вектор напряжения записывается через проекции на оси координат х и у (/и — г =- им /и1г~ эти проекции будут определяться следующим образом: им = — (/в~Зв- — Рв+Юс)у и~в = — (/в(Вв-~с). Покажем правильность этих формул прямым расчетом.
Пусть в данньгй момент времени замкнуты ключи 1, 2 и 6, что в табл. 4.2 соответствует базовому вектору (/,, При этом Я„= 1„Яв= Вс = О. 163 Проекции вектора напряжения на оси неподвижной системы ко- ординат определятся следующим образом: и„2~ 1 1 2 и~. 1 —" = -~1- -(0+ 0)~ = —; —" = — (0 — 0) = 0, 1Уд 3 ~ 2 ~ 3 Кр ГЗ Если рассматривается базовый вектор Ц „то замкнуты ключи 1, 2 и 3 и ЮА = Яа= 1, Юс = О, в результате чего — '" = — Г1 — — (1+ 0)1 = —; —" = — (1 — О) = — = 0,866 и т.д. Эти резулътаты совпадают с результатами, приведенными в табл. 4.2, что подтверждает правильность приведенных выкладок. Аналогичные расчеты могут быть проведены и для других состояний ключей.
Описанная оценка проекций вектора напряжения производится микропроцессорной системой в реальном времени. Она может быть использована не только в рассматриваемом случае, но и в других приложениях, где необходимо иметь значение напряжения на выходе инвертора с широтно-импульсной модуляцией. Если необходимо располагать мгновенными значениями фазных напряжений, микропроцессорная система должна рассчитывать их по формулам: и,„= и„; и,а =-0,5(и,„— Ли~„); ию =-0,5~ив ь Би,,). 6.6. Бездатчиковое определение скорости в электроприводе переменного тока При построении замкнутых систем электропривода надо располагать измеренным (истинным) значением скорости двигателя, которое на входе системы регулирования сравнивается с заданным (предписаннъгм) значением, В большинстве случаев измерение скорости осуществляется вращающимися датчиками скорости, расположенными на валу двигателя и представляющими собой устройство, которое, часто совместно с электронным преобразующим блоком, преобразует механическую величину — скорость — в аналоговый или дискретный электрический сигнал, пропорциональный измеряемой величине.
Наблюдающееся в течение последних десятилетий стремление избавиться от вращающихся преобразователей в электроприводе 164 переменного (а также и постоянного) тока коснулось и датчиков скорости. Зто привело к разработке методов бездатчикового измерения скорости, при которых измеряемая величина определяется косвенным путем через легкодоступные измерению электрические переменные, которые измеряются и с другими целями. Такими величинами являются, в первую очередь, напряжение на выходе инвертора, от которого питается двигатель, и ток статора. С точки зрения схемотехники такой подход означает передачу электронной части системы функций, которые ранее выполнялись вращающимся датчиком. Зто ведет к ее усложнению, однако при выполнении системы управления на микропроцессорной основе такое усложнение не ведет к существенному удорожанию привода, тем более, что при этом возникает еще один положительный момент — отпадает необходимость в проводах, соединяющих датчик скорости с системой управления, которая может находиться на значительном расстоянии от двигателя и датчика.
Бездатчиковое определение скорости может выполняться с использованием различных методов, сложность которых в значительной степени определяется требуемым диапазоном регулирования привода и требованиями к точности измерения скорости. В работе 1601 приведена классификация, в соответствии с которой методы определения скорости асинхронного двигателя подразделяются на пять групп. К первой группе относятся неадаптивные методы, в которых скорость определяется непосредственно через измеряемые напряжение и ток статора„и методы, основанные на определении скорости через рассчитываемые в схеме частоты напряжения питания и роторной ЗДС.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
