Г. Г. Соколовский - Электроприводы переменного тока с частотным регулированием (1249707), страница 32
Текст из файла (страница 32)
Поэтому необходима подстройка модели к нестабильным параметрам двигателя. Это одна из важных задач, возникающих при разработке системы. Существует ряд методов ее решения. Остановимся на двух сравнительно простых задачах параметрической адаптации, позволяющих учитывать в модели потока изменение сопротивления из-за нагрева обмоток и насыщение магнитной системы машины. Для решения первой задачи в двигателе предусматривается автоматический контроль температуры обмоток с помощью датчиков температуры. В зависимости от нее сопротивления обмоток рассчитываются системой управления на основании специальной тепловой модели двигателя. По полученным значениям в реальном времени корректируется модель.
Насыщение магнитной системы может быль учтено с использованием соображений, изложенных в подразд. 2.5. На основании выражения для постоянной времени ротора Тз = Ц/Я, и коэффициента lс, = Х ~Ц формула (2.25) для потокосцепления ротора и формула (2.26) для частоты роторной ЭДС в ненасыщенной машине можно переписать в виде: ра Хт = Х + Хм, входит во все слагаемые, стоящие в правых частях. Следовательно, если учитывать изменение индуктивности за счет насыщения, то надо вносить изменения в три члена этих равенств.
Задачу можно упростить 1б01. Будем под Х, по-прежнему понимать главную индуктивность ненасыщенной машины, а индуктивность насыщенной машины обозначим через Х'. Связь между значениями этих индуктивностей определим следующим образом: где Х вЂ” нелинейный коэффициент, значение которого может быть определено по известной характеристике Х' =,Х (Ц) (см. рис. 2.7, а) с учетом того, что в ненасыщенной части характеристики выполняется равенство Х' = Х . Введем величину ( о как ток, который соответствовал бы данному значению потокосцепления ротора, если бы характеристика была линейной: ~ о =Ч'г/Х„, откуда можно выразить потокосцепление ротора в виде (7.б) ч =Х', Считая так же„как и в подразд.
2.5, что индуктивность рассеяния не зависит. от насыщения, можно полную индуктивность ротора в насыщенной машине записать в виде Х' = Х' + Х,. Тогда вместо первого из равенств (7.5) надо записать: Р~та Хтй2Ьь!Х2 )124и~еОIХ2. Имея в виду, что Х' » Хз„можно с определенной погрешностью принять, что Хз = Х,'„+ Хз = Х1 + Хз = ) Хг. С учетом этого последнее равенство приобретет вид ~Ь . %~ Х Р4.о = Хв) — 1ы — — Х.,(о. )" Х2 )'Х2 После введения обозначения Т, = Х,/А, и сокращения на Х получим математическое описание части модели, в которой потокосцепление ротора определяется по выражению (7.6): ргм т л- л 199 2!л Рис. 7.12. Модель потока с учетом иасышеиия Путем аналогичных преобразований может быть получено выражение для рассчитываемой в модели частоты роторной ЭДС: 1 26 ОЗ Р Т2 !тО Структурная схема рассматриваемой модели потока, построенная по этим формулам с учетом равенства (7.6), показана на рис.
7.12. Для учета нелинейности характеристики намагничивания только потребовалось ввести в модель нелинейный блок 1/Х с характеристикой, аналогичной приведенной на рис. 2.7, б. 7.5. Системы управления электропривода с вентильным двигателем Система управления вентильным двигателем на основе синхронной машины с неявнополюсным ротором построена с использованием математического описания во вращающейся системе координат, приведенного в подразд.
5.4. Преобразования сигналов задания токов по продольной и поперечной осям 2;~ и 2, в сигналы заданиЯ мпювенных значений тока статоРа 2;ю 2 О и 1;с выполняются так же, как в системах регулирования скорости с асинхронным двигателем и векторным управлением. Принципиальное различие состоит в способе определения угла поворота вращающейся системы координат 6, относительно неподвижной системы х — у, связанной со статт2ром.
В системе с асинхронным двигателем этот угол формировался как интеграл от частоты ЙО„, которая, в свою очередь, определялась через измеренную скорость двигателя и вычисленную в модели потока роторную частоту. В схеме с вентильным двигателем угол 6, однозначно определяется как угол поворота ротора в электрическом пространстве, поскольку ротор вращается с синхронной скоростью и при ориентации вектора потокосцепления ротора по оси Ы вра2цающейся системы координат угол 6, и угол поворота ротора равны друг 200 другу. Это достигается тем, что датчик положения ротора устанавливается на валу ротора так, чтобы сигнал на его выходе был равен нулю, когда ось И системы координат, связанной с ротором, совпадает с осью х системы координат, связанной со статором.
Датчик положения ротора 1ДПР) измеряет угол поворота ротора двигателя О, в пределах от 0 до ЗбО эл. град. Характер изменения сигнала на выходе ДПР для двигателя с числом ггар полюсов, равным трем, показан на рис. 7.13, где по оси абсцисс отложено время. Отмеченные на нем значения т., и тф представляют собой периоды поворота ротора двигателя в электрическом и физическом пространствах соответственно.
В правой части рисунка показано, как изменится характер сигнала на выходе ДПР, если в момент времени гв скорость скачком уменьшится в полтора раза. Функциональная схема системы управления положением исполнительного органа рабочей машины с вентильным двигателем на основе синхронной машины с неявнополюсным ротором приведена на рис. 7.14, Двигатель получает питание от преобразователя частоты с автономным инвертором, управляемым током. Токовые контуры выполнены в неподвижной системе координат. Направление вектора тока статора по оси д обеспечивается равенством нулю сигнала задания тока 1,',, на входе блока преобразования координат. Показанный на схеме датчик положения ротора включает в себя первичный датчик угла в виде вращающегося трансформатора или резольвера и преобразователь угол — цифра, который выдает на выходе мгновенное значение угла поворота ротора в цифровой форме.
Этот сигнал вводится в блок преобразования координат е 7" „благодаря чему двигатель управляется частотой, задаваемой датчиком положения ротора. Как правило, преобразователь угол — цифра одновременно с углом определяет и мгновенное значение скорости двигателя. Это значение используется как сигнал истинного значения скорости и на входе регулятора РС сравнивается с сигналом задания скоро- в.=уИ Рис. 7. 13. Зависимость сигнала на выходе ДП Р от времени при числе пар полюсов двигателя, равном трем 201 г Я ф оо ом ~Х яо 1 оо ~ о о 1 оа Фо о о+ о ! д 1 И Ж к о ы к н й 3Я Р о ~о С~ о.
о о о х и х о о ы й и х о Ф И х И! о. И о 202 сти, получаемым с выхода регулятора внешнего контура — контура положения. Полученное в ДПР значение угла может быть использовано для замыкания контура положения по углу поворота ротора. Если же, как это обычно бывает в системах регулирования положения, требуется замыкание системы не по положению ротора, а непосредственно по положению исполнительною органа (ИО) рабочей машины, связанного с двигателем через редуктор (Рд), то контур замыкается через отдельный датчик положения (ДП), установленный на валу исполнительного органа (см.
рис. 7.14). Система управления положением построена по принципам подчиненного регулирования и кроме контуров тока, входящих в состав управляемого током инверюра, содержит контуры регулирования скорости и положения со своими регуляторами РС и РП. Путем ограничения выходного сигнала РС обеспечивается ограничение динамического статорного тока в переходных процессах„ а регулированием выходною сигнала РП вЂ” скорость на максимально допустимом„обычно номинальном, уровне.
Структура и параметры регуляторов скорости и положения могут быть определены из условий стандартных настроек контуров (см. подразд. 8.7). Если вентильный двигатель выполнен на основе синхронной машины с явнополюсным роюром, то структура привода включает в себя узел задания токов статора по продольной и поперечной осям. С его помощью каждое значение электромагнитного момента двигателя достигается при минимально возможном токе статора. На рис.
7.15 показана функциональная схема системы регулирования скорости электропривода с таким двигателем. В ней этот узел выполнен в виде двух функциональных преобразователей ФП1 и ФП2. Поскольку в машине с постоянными магнитами на роторе момент однозначно определяется значением тока статора, сигнал на выходе регулятора тока можно рассматривать как -50 Гц Рис. 7.15. Электропривод с вентильным двигателем на основе синхронной машины с явнополюсным ротором 203 Рис.
7.16. Характеристики функциональных преобразователей ФП! и ФП2 0,8 0,4 сигнал задания момента и включить функциональные преобразователи на -0,8 выход регулятора скорости. Приведенные на рис. 7.16 характеристики преобразователей ФП1 и ФП2, представляющие собой зависимости сигналов задания тока по прямой и квадратурной осям !и = — 0,4 -1,2 Ц~ = (Я~ + 7р„юЕ,)1,~ +фЯ, +ур„гаА,)0, + Е~.
(7,7) В части диапазона, где скорость двигателя меньше номинальной, составляющая тока статора по оси 41 поддерживается равной нулю и напряжение определяется выражением (7м., — --д,О)Ед,, + /(А, (и+ Е). 204 = 7'(М,) и Т; = 7'(М,"), строятся по результатам расчета, ход которого поясняет рис. 5.12. На нем, так же как и на рис. 7.16, переменные представлены в относительных единицах. Для перехода от относительных значений токов и моментов к абсолютным надо относительные значения умножить на базовые величины 70 = = Чу/(Еы — Ем) и Ма = (3/2)Р„ЧД.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
