Выбор базовых величин переменных

Анализ замкнутой системы регулирования удобнее производить, пользуясь относительными единицами. Поэтому, прежде чем составлять структурную схему электропривода, произведем выбор базовых значений для регулируемых координат привода. Примем за базовые значения тока якоря I_Я и напряжения на якоре двигателя U_Я (а также ЭДС преобразователя Е_П и двигателя Е_Д) их номинальные значения, т.е. I_ЯБ = I_Н; U_ЯБ = Е_ПБ = Е_ДБ = U_Н. За базовое значение скорости вращения двигателя возьмем скорость идеального холостого хода двигателя n_Б = n₀.

Выполнив линеаризацию статической характеристики вентильного преобразователя, примем за базовое значение напряжения на входе преобразователя (оно же является и выходным напряжением регулятора РТ) такое приращение его U_РТБ, которое соответствует изменению напряжения на выходе преобразователя на величину U_Н в соответствии с его линеаризованной характеристикой.

Базовые значения напряжений на выходах датчика тока U_ДТ и регулятора скорости U_РС желательно выбрать так, чтобы, во-первых, упростить в последующем структурную схему электропривода и выражения для передаточных функций ее звеньев и, во-вторых, получить передаточную функцию регулятора РТ одинаковой относительно обоих входов. Поэтому выберем сначала базовое значение для напряжения на выходе датчика тока U_ДТБ, приняв его равным показанию на выходе датчика тока, когда в якорной цепи двигателя протекает ток, равный I_Н. Тогда коэффициент усиления канала обратной связи по току якоря в системе относительных единиц равен единице. Базовое значение напряжения на выходе РС выберем с учетом соотношения величин входных сопротивлений R₄ и R₅: U_РСБ = U_ДТБ · R₄ / R₅. В этом случае динамические свойства РТ в системе относительных единиц одинаковы по обоим входам.

Рассуждая так же, выберем базовые значения напряжений на выходе датчика скорости ДС и задатчика интенсивности ЗИ. Примем за U_ДСБ показание на выходе ДС, когда скорость вращения двигателя равно n₀, а U_ЗИБ = U_ДСБ · R₁ / R₂ . Когда на начальном этапе расчета схемы управления величины R₁, R₂, R₄ и R₅ еще не определены, достаточно бывает задать их отношение. Так, расчетные выкладки упрощаются, если предварительно принять R₁ = R₂ и R₄ = R₅. Тогда U_РСБ = U_ДТБ и U_ЗИБ = U_ДСБ.

Структурная схема электропривода и параметры звеньев

Структурная схема электропривода изображена на рис. 4.9. Звеном Д с передаточной функцией

W_Д(p) = 1 / T_Д p

учитывается механическая инерция привода. Здесь Т_Д – постоянная времени разгона привода, равная времени разгона привода до скорости n₀ под действием номинального динамического момента.

Звено ЯЦ с передаточной функцией

W_ЯЦ(р) = K_ЯЦ / (1 + T_ЯЦ p)

у

Рис. 4.9. Структурная схема электропривода постоянного тока с подчиненным регулированием

читывает электрические свойства силовой цепи преобразователь-двигатель. Здесь К_ЯЦ и Т_ЯЦ – кратность тока короткого замыкания и электромагнитная постоянная времени якорной цепи двигателя, включая силовую цепь преобразователя.

Регулировочные свойства преобразователя учитываются звеном ТП с передаточной функцией

W_П(р) = е^-p / (1 + Т_П р) ,

где Т_П – постоянная времени фильтра на входе СИФУ преобразователя;  – время чистого запаздывания.

Введением звена чистого запаздывания весьма приближенно учитывается влияние на динамические свойства управляемого выпрямителя невозможности запирания до конца рабочего полупериода проводящего вентиля. В работах [2, 8] содержатся и другие уточненные способы описания динамических свойств управляемого выпрямителя, но аппроксимация его звеном чистого запаздывания является наиболее простым и распространенным.

Регулятор тока РТ в системе относительных единиц имеет передаточную функцию

W_РТ(р) = U_РТ / U_ДТ = (1 + Т₂ р) / Т₁ р, (4.6)

где Т₁ = U_РТБ R₅ · C₆ / U_ДТБ; T₂ = R₆ · C₆.

Пропорциональный регулятор скорости РС имеет коэффициент усиления

К_РС = U_ДСБ R₃ / U_РСБ · R₂ (4.7)

Каналы обратных связей по току якоря ДТ и по скорости вращения двигателя ДС при выбранных базовых величинах имеют единичные коэффициенты усиления.