Г. Г. Соколовский - Электроприводы переменного тока с частотным регулированием (1249707), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Для того чтобы в установившемся режиме скорость двигателя была равна заданному значению, частота напряжения на выходе инвертора должна быть равна ьо.„= р„ах,, + ы, или в принятом масштабе 7с,,ьо,, -— к„.р„ы, + l~„ь,. Из сравнения этого выражения с уравнением (7.2) следует, что в замкнутой по скорости системе сигнал на выходе регулятора пропорционален частоте роторной ЭДС: ир, = /ск,<ор. Таким образом, введение на вход ФП сигнала с выхода регулятора скорости означает введение на него величины, пропорциональной роторной частоте.
Интегратор должен непрерывно вычислять мгновенное значение угла О", в соответствии с выражением В установившемся режиме О, = (и,"„о//с„) ь Чем больше значение и„'~ „тем выше скорость изменения задания угла, т.е. тем больше скорость двигателя. Каждый раз, когда угол достигает значения 2я, значение его обнуляется. Входной сигнал Ц'„/7с,, задающий напряжение на выходе преобразователя частоты„рассчитывается в функциональном преобразователе в зависимости от заданной частоты ыо„, т.е.
от значения сигнала и'о, задающего частоту напряжения на выходе инвертора и от значения частоты роторной ЭДС (от сигнала и„,). Следовательно, характеристики ФП с учетом коэффициента усиления преобразователя ~ и коэффициента передачи датчика скорости 7с„должны представлять собой набор зависимостей У (7~д.сйьл ) и при ряде значений роторной частоты, т.е. значений и„= 7с,„,ь„. Эти зависимости могут быть представлены, например, в виде таблицы, из которой в зависимости от частоты напряжения на статоре и частоты роторной ЭДС определяется требуемое значение статорного напряжения. 180 Расположение кривых в функциональном преобразователе, симметричное относительно оси ординат, обеспечивает неизменный знак напряжения при разных направлениях вращения двигателя. Реверс осуществляется изменением знака сигнала на входе регулятора скорости.
При этом изменяется знак сигнала и„",, что влечет за собой изменение порядка следования фаз напряжения на выходе автономного инвертора. Блок ограничения выходного напряжения регулятора скорости, характеристика которого показана на блоке РС, служит для ограничения тока при больших изменениях сигнала задания скорости. Поскольку характеристика напряжения, описываемая выражением (7.1), зависит от параметров двигателя, схема требует настройки для определенного привода. Возможна настройка на некоторые средние параметры, но при этом точность поддержания критического момента двигателя будет снижаться. Схема (см.
рис. 7.3) представлена в абсолютных единицах. Это значит, что переменные в схеме считаются размерными величинам: угловые частоты ыо,„, ы„и скорость ы измеряются в рад/с или в дискретах в единицу времени, если система выполнена как дискретная, напряжения — в вольтах и т.д. Предполагаются известными коэффициенты передачи датчика скорости в вольтах на единицу скорости и преобразователя частоты. Изображение схемы может быть упрощено, если перейти к схеме в относительных единицах, как это сделано при математическом описании синхронного двигателя в гл.
3. Например, в схеме (см. рис. 7.3) датчик скорости описывается равенством и„= 7с„со. Если при базовом значении скорости юб за базовое значение сигнала на выходе датчика принять и,,л = 11,,сом то его описание запишется в виде й„= й. Дальнейшее упрощение может быть достип~уто, если принять, что сигнал на выходе датчика будет обозначен той же буквой, что и сигнал на его входе, а черту над символом не ставить.
Тогда сигнал на входе регулятора скорости будет представлять собой ш" — ы. Такой способ обозначений применен при рассмотрении приведенных далее схем. 7.2. Замкнутая по скорости система регулирования электропривода с асинхронным двигателем при поддержании постоянства потокосцепления ротора В подразд. 6.2 было показано, что при обеспечении постоян- ства установившегося значения потокосцепления ротора меха- 181 ническая характеристика асинхронного двигателя имеет такой же вид, как механическая характеристика двигателя постоянного тока с независимым возбуждением.
Функциональная схема системы с У//-регулированием скорости привода при поддержании постоянства потокосцепления ротора приведена на рис. 7.4. Схема выполнена с использованием автономного инвертора, управляемого током. В отличие от схемы рис. 7.3, где на входе преобразователя частоты формировались синусоидальные сигналы задания напряжения, здесь на входах регуляторов тока должны быть сформированы сдвинутые на 120 эл. град синусоидальные сигналы задания тока статора 1~А, 1~а, ьс. Для пояснения принципов формирования этих сигналов надо найти зависимости, определяющие закон изменения тока статора, при котором независимо от скорости привода поддерживается постоянство потокосцепления ротора. Поскольку постоянство потокосцепления ротора в рассматриваемой схеме поддерживается только в установившихся режимах, надо воспользоваться уравнениями (1.23) для установившегося режима асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, которые при р = О имеют вид: В системе с инвертором, управляемым током, непосредственно формируется ток статора 1ь Поэтому, когда ставится задача управлять потокосцеплением ротора, первое уравнение, которое показывает, как должно изменяться напряжение на статоре при заданном изменении статорного тока, и третье, описывающее потокосцепление статора,могут не рассматриваться.
Выразив из второго уравнения роторный вектор тока ротора 1з = -/о>рЧ'~/Лр и подставив его в четвертое уравнение, получим выражение для пространственного вектора потокосцепления ротора: Ч з Е~ 1~ /03рТзЧ где Т, — постоянная времени ротора, Т, = Е,/Я,. Следовательно, выражение, связывающее пространственные векторы тока статора и потокосцепления ротора, примет вид 182 И о О М о о с сб о и Х х и О о к о ~~„ о Д О О аю о а ~ О О а~ И Ф ~а ~ о О, ~~ за ж И о й Ю а Х Й о ы М Х е ~зз Ч2 Ч2 ° Ч2 7, =((+/ ~Т ) — = — +/е~„Т вЂ”. Е,„Е ' 1 (7.З) Построенные в соответствии с этим выражением векторы /, и Ч', в неподвижной системе координат х — у показаны на рис.
7.5, а. Оба вектора вращаются относительно системы координат со скоростью юр,„: вектор /1 потому, что его скорость определяется частотой напряжения питания, а вектор Ч', потому, что он вращается со скоростью барр относительно ротора, который сам вращается в ту же сторону со скоростью р„ь. При идеальном холостом ходе, когда ротор вращается с синхронной скоростью а„„= гяр,„/р„, а частота роторной ЭДС равна нулю (ьр = 0), векторы тока статора и потокосцепления ротора совпадают в пространстве и угол нагрузки Ь равен нулю.
По мере увеличения нагрузки двигателя (увеличения гя ) возрастает угол нагрузки Ь, определяемый по формуле Ь = ягела врТз /г ( )~ = агсга(гарТ,) 1Ч21 !Чз! ./ Учитывая, что шр = йрьр,„,„и Т, = Х,/В, = х,/(ыр„„Я,), можно записать выражение для угла нагрузки через частоту роторной ЭДС в относительных единицах и активное и индуктивное сопротивления ротора: (7.4) Рис. 7.5.
Пространственная векторная диаграмма (а) и характеристика функционального преобразователя ФП2 (б) !84 н~ на аь сдеен еслюора т~ о1иосикльио тт однозначно определяется значением частоты роторной ЗДС, т.е. значением момента нагрузки двигателя. Из рис. 7.5, а следует, что в каждый момент времени угол поворота вектора тока статора относительно неподвижной системы координат определяется как сумма с углов Ое+Ьйе = ~ сое,„Ж е На основании выражения (7.3) может быть записано выражение, связывающее модули тока статора и потокосцепления ротора: Рнс. 7.6. Характер изменения сигнала на выходе цифрового интегратора при движении двигателя: и — вперед; б — вязал; е — реверс 185 которое после ввеления относительной частоты роторной ЭДС и индуктивных сопротивлений приобретает вид ~з Чз Х1 ~! о~ам«1 1 + ~р ~т Характер зависимости Е~ =,7 (со,) при Ч', = сопзг показан на рис.
7.5, б. В схеме на рис. 7.4 функциональные преобразователи ФП1 и ФП2 реализуют, соответственно, нелинейную зависимость (7А) и зависимость, представленную на рис. 7.5, б. Сигналы со, и а4»„ получаются так же, как в схеме на рис. 7.3. Выходной сигнал регулятора скорости, пропорциональный частоте роторной ЗДС, используется как входной сигнал для функциональных преобразователей. Сигнал о4 интегрируется интегратором (И), благодаря чему сигнал на выходе интегратора представляет собой сигнал задания угла О„отсчитываемый в пределах от О до 2я. Характер изменения угла О', при установившемся режиме движения «вперед» и «назад» показан на рис. 7.6, а, 6 соответственно.
Там же приведены синусоидальные сигналы, действующие при б = О на выходе блока формирования синусоидальных сигналов (ФСС), из характера которых видно, что изменение знака юе,„приводит к изменению Таблица 7.1 Значення сннусоидальных снгналов на выходе формирователя ФСС 186 ! порядка следования фаз на выходе ФСС. В этом легко убедиться прямым расчетом этих сигналов по значениям 9',.
В табл. 7.! приведены результаты такого расчета для двух точек и и в, соответствующих моментам времени б и ь при направлении движения «вперед» и «назад» (см. рис. 7.б, а, б). Аналогично можно показать, что прибавление к углу 0', угла нагрузки 6 приводит к смещению выходных синусоид на этот угол без изменения порядка слелования фаз.
На рис. 7.6, в показано, как выглядят зависимости ю"„, = 7'(г) и 0', = 7'(г) при реверсе двигателя. 7.3. Система регулирования скорости электропривода с асинхронным двигателем и векторным управлением при непосредственном измерении потока Первая промьпцленная векторная система регулирования скорости электропривода с асинхронным двигателем была разработана в конце бО-х пщов ХХ века фирмой Яетепа [50]. В системе выполнено непосредственное измерение главного магнитного потока с помощью установленных в зазоре двигателя датчиков, действие которых основано на эффекте Холла.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
