Г. Г. Соколовский - Электроприводы переменного тока с частотным регулированием (1249707), страница 37
Текст из файла (страница 37)
Структурная схема системы, предназначенная для определения структуры и параметров регуляторов и для расчета переходных процессов, приведена на рис. 8.12. Чтобы оперировать с цифрами, фигурирующими в каталожных данных машины, структурная схема представлена в эффективных значениях переменных. Схема построена с использованием математического описания ненасыщенного асинхронного двигателя во вращающейся системе координат (см.
рис. 2.5). Преобразователь характеризуется коэффициентом передачи по напряжению и чистым запаздыванием на время т, равное периоду ШИМ инвертора. Считается, что токи 1,„, 1,», (,с, а следовательно, и 1, и 1,~, измеряются безынерционными датчиками тока с некоторым коэффициентом Ад,. Считается также, что величины М, и Ч'ю определяемые в модели потока, точно воспроизводят электромагнитный момент двигателя М, и потокосцепление ротора Ч', в масштабах, характеризующихся коэффициентами обратных связей по моменту и потокосцеплению ротора lс, „, и /с„соответственно. Датчик скорости имеет коэффициент передачи /с„. Сигналы на выходах датчиков обозначены символом и с соответствующим индексом.
Такие же обозначения применены к выходным сигналам регуляторов взамен приведенных на рис. 7.10 обозначений Ч'2, г",„, ~",~, М,',. Поскольку настройка контуров регулирования производится в линеаризованной системе при таком уровне воздействий, что выходные вели- 232 %"(") ~в'а(Р)Д( Тр -1)' При частоте ШИМ, равной /'„,„„, значение чистого запаздывания составляет т = 1//' „.
В зоне частот, где ы < т ', фазовая частотная характеристика звена чистого запаздывания близка к фазовой частотной характеристике апериодического звена с постоянной времени т 126). На этом основании при расчете параметров регулятора тока можно принять малую постоянную времени равной времени чистого запаздывания Т„, = т и для настройки контура на ОМ применить ПИ регулятор с йараметрами: аТЯ, 2Т ь/с М д.т (8.7) где Д,, — динамический коэффициент регулятора тока. При рассмотрении контура тока (,а должна быть учтена обратная связь по производной от потокосцепления ротора.
Перенеся вход обратной связи на выход звена 1/(Я,(оТр + 1)), получим передаточную функцию обьекта контура в виде Т2р+ 1 Я~~аТТтр~+(оТ~ + Тт+/тт1,„/Яр+11 Поскольку обычно Т,. > и Т„можно и в контуре тока 1, применить ПИ регулятор с параметрами такими же, как в контуре тока (,а, т.е. определяемыми равенствами (8.7). Настройка контура регулирования нотокосцеплення ротора. Для расчета параметров регулятора в контуре, содержащем подчиненный замкнутый контур (в рассматриваемом случае — контур тока статора по оси а), рекомендуется рассматривать его как апериодическое звено с эквивалентной малой постоянной времени, равной удвоенной малой постоянной времени подчиненного конту- 234 чины регуляторов не достигают значения ограничения, блоки ограничения на схеме не показаны. Структура и параметры регуляторов выбраны в соответствии с изложенным в подразд.
8.7 (2). Опыт показывает, что стандартные настройки регуляторов, рассчитанные по линеаризованному описанию системы, обеспечивают удовлетворительную динамику системы, построенной по принципам подчиненного регулирования, и при ограничении выходных переменных регуляторов. Настройка токовых контуров. Настройка производится без учета влияния перекрестных связей.
Передаточная функция разомкнутого контура тока статора по оси Д записывается в виде ра. Тогда передаточная функция объекта, по которой рассчитываются параметры регулятора потока, должна быть записана в виде ) ~т ддп (Т„„Р+1)(ТР+1) Т2тсд.т, Т 'ттРлп С ~ Р.пт 2* др т д.пт (8.8) где  — динамический коэффициент регулятора потокосцепления. Настройка контура регулирования электромагнитного момента двигателя. Контур не содержит звена с большой постоянной времени.
В предположении, что в двигателе установлено номинальное потокосцепление ротора Ч'2„, передаточная функция объекта при расчете в амплитудных значениях имеет вид 3 1 )т022 (Р) Рп*С2тР2п'Сд.м 2 д' lсд,(Т ~р+1) Если расчет ведется в эффективных значениях, то коэффициент в этом выражении для момента надо принять равным трем: 1 ))'одс (Р) = 3Р~АЧ'2п1сд.м )с, (Т„дср+1) где Т ч — малая постоянная времени контура регулирования момента.
В этих выражениях 1/[/сдп( Т„мр + 1)] — передаточная функция апериодического звена, которым при расчете параметров регулятора момента заменена передаточная функция замкнутого контура тока с,а при Т „= Ть„, = 2 Т„ь Для настройки контура на ОМ регулятор должен быть интегрирующим с передаточной функцией 'ттем(Р) = 0 м/Р, где бр „— динамический коэффициент регулятора момента. 235 где Т„„— малая постоянная времени при отсутствии запаздывания в определении потокосцепления ротора, Т„= Т„„, = 2Т„2 (Т, — эквивалентная малая постоянная временй токового контура; Т„, — малая постоянная времени контура тока).
Параметры ПИ регулятора потока должны быть следующим: Если расчет выполняется в амплитудных значениях, то 1)р>~ = $2Три (ЗI2)рп«зЧь,«км]. При расчете в эффективных значениях В„„= ф~Т„3р„«,Ч,„. «„„]. (8.9) Настройка контура скорости. Настройка произведена на ОМ. Поскольку объект представляет собой интегрирующее звено„для настройки на ОМ надо применить пропорциональный регулятор скорости с коэффициентом «км 7 2Т «, (8.10) 2, . 0 447 .
( 1 Тзр+1 0,0844р+1 ~Тз 236 При настройке на СО регулятор скорости должен бьггь пропорционально-интегральным. Его коэффициент рассчитывается по формуле (8.10), т.е. В„, = «„„а постоянная времени должна быть равна тр.с = 4Трю (Т ° = Тмэкв = 2Т„,ю). Расчет выполнейв эффективнйх значениях переменных. Параметры двигателя приведены в подразд. 8.1. Поскольку в примере не ставится задача использования конкретных элементов системы управления электроприводом, приняты следующие упрощения: коэффициент передачи преобразователя принят равным единице («„= 1), равными единице без указания размерности приняты и коэффициенты обратных связей («„= 1; « „= 1; «„= 1; «, = 1). Такое упрощение не повлияет на характер переходных процессов и скажется только на рассчитанных значениях коэффициентов регуляторов и установившихся значениях величин, так как передаточные функции разомкнутых контуров останутся при этом соответствующими стандартным настройкам.
Результаты расчета параметров регуляторов при принятых допущениях сведены в табл. 8.4. Расчеты переходных процессов выполнены по структурной схеме (рис. 8.13) в среде МАТ1.АВ 8ппц11п)с. Входящая в нее субсистема представляет собой структурную схему модели асинхронного двигателя при произвольном повороте вращающейся системы координат а — В относительно пространственных векторов (см. рис. 2.2). В элементах схемы, относящихся к модели потока (см. рис.
7.10, б), расчеты выполняются по следующим формулам: эффективное значение потокосцепления ротора Таблица 84 Расчет параметров регуляторов грор- мула М и/и Параметр Расчет (8.7) Коэффициент усиления и по- стоянная времени ПИ регу- лятора потока при Т, = 2Т„, = 5 10 ' с (8.8) 0,0844 1 2,5 10-4,0 447.1 =188,8 т „, = О, 0844 с (Рр„,/тр = 2237 с ') Коэффициент усиления И-регулятора момента при Ч'гн.
о=0599 Вб и Три=5 10эс Рр.м 1 2.5,10-4.3,2 0 939,0 599.1 =296,8с ' (тра =0 0034 с) Ус = 1 0 026/(2.1,10-г.1) =13 Коэффициент регулятора скорости при Т„„= 2Т„м = 1 10 г с (8.10) электромагнитный момент двигателя Мн = Зрн/сф„фэргэф =3 2 0,9391~„фЧ'г~ф = 5,631,а,фЧэгэф; частота роторной ЭДС огр = — == ' ==5 29 га (эаэф О, 447 Гааге гэ арф 2г Ч'г,ф 0,0844 Ч'гэф Ч'г ф На рис. 8.14 показаны переходные процессы в системе при внешних воздействиях, значения которых выбраны настолько малыми, что не приводят к ограничению выходных сигналов регуляторов момента и тока по поперечной оси ((,е).
В момент времени г = 0,01 с через задатчик интенсивности, обеспечивающий плавное нарастание сигнала, на вход контура регулирования потока подается сигнал задания номинального потокосцепления ротора. В момент времени 0,05 с, когда поток уже установился, на вход контура скорости приходит ступенчатое воздействие, соот- Коэффициент усиления и постоянная времени ПИ регулятора тока при / „„= 4000 Гц(Т г 2 510-4с) оТ, = 0,133. 0,0509 = 0,00677 с 0,00677 9,5 2.2 5 10-4 1,1 ™ т,а = 0„00677 с (Ррэ/тра = 18995 с ') о о А <э- (В Я а 8 8 о о а«а 2 Э. Ь Б а о ис о. о. )и х + + (а Я о а х Ь с.
о И о х о со о Р". ю О й Я о с хо х 2ЗЗ а „г- ~ ф Я с а а а о с с ф а Ччй о о о о о о «Ч~Ф х й о а Ь 2 а о + И а и и с а х 4 д;~ ю о % й~ й .с х О О а х х О ы х 5! О. й о х О. Й О 3 О. о сс о ж х о сс ж О и и о х о сс М2, Н.м; м.25, раа/с; мр, рад/с; Чтбе, ВО 4О зо рз -1О 0 0,04 0,08 0,12 с, с -1 0 0,04 0,08 0,12 г, с Рис.
8.14. Переходные процессы в системе регулирования скорости нри малых входных воздействиях: а — кривые нотокосцепления ротора скорости, частоты и момента двигателя: 1— потокоснепление ротора; 2 — скорость; 3 — роторная частота; 4 — момент двигателя; б — кривые тока: 1 — по продольной оси; 2 — но ноперечной оси ветствующее задаваемой скорости, равной 1,5 рад/с. При 1= 0,08 с скачком увеличивается момент нагрузки от значения, равного нулю, до номинального, равного примерно 7 Н м. Из приведенных осциллограмм видно, что переходные процессы практически 239 вг2, Нм; гв, рвл/с; гвр, рад/с; Ч'т.50, Вб 60 20 -20 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 Г, с Рнс.
8.15. Характеристики пуска привода на скорость 75 рад/с: 2 — скорость; 2 — потокоснепление ротора; 3 — роторная частота; 4 — момент двигателя соответствуют настройке на ОМ. Из нижней осциллограммы очевидно, что взаимовлияние контуров токов по продольной (/1,) и поперечной (~',а) осям практически отсутствует. Значительное падение скорости при набросе нагрузки объясняется тем, что при настройке на ОМ применен пропорциональный регулятор скорости. Для удобства размещения на одном рисунке различных переменных при изображении некоторых величин использованы указанные на осциллограммах масштабирующие коэффициенты. На рис. 8.15 приведена осциллограмма пуска вхолостую электродвигателя на скорость 75 рад/с. Ограничение регулятора момента выполнено на уровне, соответствующем току 7А по оси д, регулятора скорости — на уровне, соответствующем двухкратному номинальному моменту гг/а,„, = 2 7,4 = 14,8 Н м.
Пуск происходит при постоянном потокосцеплении ротора. 8.9. Расчет динамики следящего электропривода переменного тока на примере азимуталвного привода крупного радиотелескопа В данном разделе в качестве примера расчета следящего электропривода приводятся расчеты электропривода, предназначенного для вращения по азимуту поворотной части крупного радиотелескопа с диаметром зеркала 70 м. Наземные радиотелескопы с параболическим зеркалом являются одним из основных типов радиоастрономических инстру- 240 ментов, предназначенных для исследования космического пространства. Погрешность наведения зеркала на исследуемый объект при работе в миллиметровом диапазоне радиоволн не должна превышать единиц угловых секунд.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
