Синтез регуляторов сву ад

Замкнутую систему управления частотой вращения ротора АД будем строить на основе классической двухканальной системы подчиненного регулирования. Тогда в качестве внешних контуров будут выступать контуры регулирования частоты вращения и модуля вектора потокосцепления ротора, а внутренними по отношению к ним являются контуры регулирования токов статора по продольной ( ) и поперечной ( ) оси. Кроме того, все замкнутые контуры регулирования с отрицательной обратной связью (ООС) построены в соответствии с принципом управления по отклонению, на основании которого управляющие напряжения вырабатываются в функции сигналов рассогласования между желаемым состоянием регулируемой переменной и ее текущим значением. Сигнал ошибки поступает на регулятор, который обеспечивает заданную статическую точность регулирования в установившихся режимах и желаемые показатели качества переходных процессов в динамике.

1. Синтез контура регулирования тока.

Структурная схема контура регулирования токов (КРТ), реализованного в неподвижной декартовой системе координат , приведена на рис. 4. Будем считать, что быстродействие синтезируемых регуляторов тока велико, по сравнению с внешними контурами, и поэтому влиянием внутренней ООС по ЭДС вращения можно пренебречь.

Рис. 4. Структурная схема КРТ

На рис. 4 обозначено:

При синтезе пренебрегаем нелинейностью и дискретностью ПЧ, заменяя его звеном:

с коэффициентом усиления:

- коэффициент усиления преобразователя;

- малая некомпенсируемая постоянная времени.

- коэффициент передачи канала ООС;

(Ом) – эквивалентное активное сопротивление АД, приведенное к статору;

(с) – переходная электромагнитная постоянная времени.

Компенсируемая часть объекта – апериодическое звено. Настроим контур тока на технический оптимум, т.к. он обеспечивает компромисс между быстродействием и колебательностью.

Разорвем отрицательную обратную связь и получим передаточную функцию разомкнутого КРТ:

Приравняем выше записанный передаточные функции, и получим передаточную функцию регулятора тока:

2. Синтез контура регулирования модуля вектора потокосцепления ротора АД.

Структурная схема контура регулирования модуля вектора потокосцепления ротора (КРП) приведена на рис. 5 и включает в себя регулятор потока – РП, внутренний контур регулирования тока статора по продольной оси - , роторную цепь – Ротор АД.

Рис. 5. Структурная схема КРП

Постоянной времени внутреннего контура пренебрегаем, так как она мала по сравнение с постоянной времени КРП.

На рис. 5:

- постоянная времени цепи ротора.

Примем:

– коэффициент передачи канала ООС КРП.

Подчиненный контур регулятора тока приближенного описывается звеном первого порядка с малой некомпенсированной постоянной времени:

Слагаемым пренебрегаем, поскольку получаемая величина стремится к нулю.

Величина является новой малой некомпенсированной постоянной времени.

Компенсированной постоянной времени в контуре считается электромагнитная постоянная времени цепи ротора T_r .

Некомпенсируемая постоянная времени:

Компенсируемая часть объекта так же – апериодическое звено. Настроим контур тока на технический оптимум.

Разорвем отрицательную обратную связь и получим передаточную функцию разомкнутого КРП:

Приравняем выше записанный передаточные функции, и получим передаточную функцию регулятора потока:

3. Синтез контура регулирования скорости.

Внешний замкнутый контур регулирования скорости (КРС) осуществляет приведение переходных процессов по частоте вращения ротора АД к желаемому виду, а также обеспечивает астатизм системы по возмущению (абсолютно жесткие механические характеристики). Структурная схема КРС, изображенная на рис. 6, включает в себя регулятор скорости – РС, внутренний контур регулирования тока статора по поперечной оси , а также механическую часть асинхронного ЭП.

Рис. 6. Структурная схема КРС.

На рис. 6:

(с) – коэффициент передачи канала ООС КРС.

Постоянной времени внутреннего контура пренебрегаем, так как она мала по сравнение с постоянной времени КРС.

- коэффициент передачи КРТ и образующей момент ПФ.

Подчиненный контур регулятора тока приближенного описывается звеном первого порядка с малой некомпенсированной постоянной времени:

Слагаемым пренебрегаем, поскольку получаемая величина стремится к нулю.

Величина является новой малой некомпенсированной постоянной времени.

Компенсированной постоянной времени в контуре считается электромагнитная постоянная времени цепи ротора T_r .

Некомпенсируемая постоянная времени:

Для обеспечения желаемой формы переходных процессов и нулевой ошибки регулирования скорости в статических режимах необходимо наличие ПИ регулятора в КРС.

Настроим контур тока на симметричный оптимум.

Желаемая передаточная функция разомкнутого контура:

Разорвем отрицательную обратную связь и получим передаточную функцию разомкнутого КРС:

Приравняем выше записанный передаточные функции, и получим передаточную функцию регулятора скорости: