- •Одобрено учебно-методической комиссией энергетического факультета
- •Введение
- •1. Электроприводы с релейно-контакторными системами управления
- •1.1. Условные обозначения, применяемые в электрических схемах
- •1.2. Способы пуска и торможения электроприводов с рксу
- •Пуск двигателя постоянного тока в функции скорости
- •Динамическое торможение двигателя постоянного тока в функции скорости
- •Торможение противовключением двигателя постоянного тока
- •Пуск синхронного двигателя в функции скорости
- •Разгон двигателя постоянного тока до скорости выше основной в функции тока якоря
- •Пуск двигателя постоянного тока в функции времени
- •1.3. Защиты в электроприводе
- •2. Способы формирования процессов пуска в регулируемых электроприводах
- •2.1. Оптимальные кривые переходных процессов разгона и торможения электропривода
- •2.2 Связь частотной характеристики электропривода с кривой тока якоря при разгоне
- •2.3. Формирование переходного процесса пуска двигателя в разомкнутой системе преобразователь-двигатель
- •Функциональная схема, показатели процесса пуска
- •Анализ показателей пуско-тормозных процессов в разомкнутой системе преобразователь-двигатель
- •2.4. Формирование прямоугольной токовой диаграммы с помощью отрицательной обратной связи по току якоря
- •2.5. Формирование прямоугольной токовой диаграммы с помощью гибких обратных связей по напряжению на якоре двигателя
- •2.6. Применение последовательных корректирующих устройств для улучшения формы кривой тока якоря при разгоне электропривода
- •2.7. Формирование прямоугольной токовой диаграммы с помощью интегрального задатчика интенсивности в схеме с отрицательной обратной связью по скорости
- •2.8. Формирование прямоугольной токовой диаграммы с помощью задатчика интенсивности в схеме с отрицательной обратной связью по напряжению на якоре
- •3. Способы поддержания скорости электропривода
- •3.1. Исходные положения
- •3.2. Показатели разомкнутой системы «преобразователь двигатель»
- •3.3. Применение отрицательной обратной связи по скорости вращения двигателя
- •3.4. Применение отрицательной обратной связи по напряжению на якоре двигателя
- •3.5. Применение положительной обратной связи по току якоря двигателя (ir-компенсация)
- •3.6. Регулирование по возмущению
- •4. Регулируемые электроприводы постоянного тока
- •4.1. Основные сведения об элементах серии убср
- •4.2. Основные типы регуляторов, реализуемых на операционных усилителях серии убср
- •4.3. Структурные схемы электроприводов на элементах убср
- •4.4. Одноканальная схема вентильного электропривода с подчиненным регулированием Принципиальная схема электропривода
- •Выбор базовых величин переменных
- •Структурная схема электропривода и параметры звеньев
- •Преобразования структурной схемы
- •Настройка контура регулирования тока якоря двигателя крт
- •Настройка контура регулирования скорости крс
- •Статические характеристики электропривода
- •Формирование процессов разгона и торможения привода
- •Процессы в электроприводе, вызванные приложением статической нагрузки
- •4.5. Электропривод постоянного тока по схеме "источник тока - двигатель" Функциональная схема электропривода
- •Статические характеристики электропривода
- •Настройка системы электропривода
- •Формирование процессов в электроприводах с большим диапазоном изменения момента
- •4.6. Электропривод постоянного тока с двухзонным регулированием скорости Постановка задачи
- •Функциональная схема электропривода
- •Структурная схема двигателя при скорости вращения выше основной
- •Структурная схема электропривода при работе в зоне ослабленного потока двигателя
- •Настройка электропривода с двухзонным регулированием скорости. Рекомендации по выбору регуляторов
- •Учет переменных параметров двигателя при настройке крн и крс
- •Статические характеристики электропривода
- •4.7. Электропривод с реверсом поля двигателя
- •4.8. Вентильный электропривод с параллельными регуляторами
- •Функциональная схема электропривода
- •Особенности настройки одноконтурной системы регулирования напряжения
- •5. Регулируемые электроприводы переменного тока
- •5.1. Общие положения. Преимущества электроприводов переменного тока
- •5.2. Понятие векторного регулирования электромагнитного момента в электрической машине переменного тока
- •5.3. Синхронный электропривод с частотнотоковым регулированием момента Конструирование системы управления
- •Функциональная схема электропривода
- •Работа электропривода в установившихся режимах
- •Вывод соотношения для величины электромагнитного момента двигателя
- •Анализ выражения для электромагнитного момента сд в электроприводе с частотнотоковым управлением
- •Статические характеристики электропривода с чту
- •Габаритная мощность силовых элементов в электроприводе переменного тока
- •5.4. Частотнорегулируемые синхронные электроприводы с регулированием продольной и поперечной составляющих тока статора
- •Эволюция силовых цепей, приводящая к вентильному двигателю
- •Функциональная схема электропривода
- •Статические характеристики электропривода
- •5.6. Особенности формирования моментного треугольника в асинхронных электроприводах
- •5.7. Асинхронный электропривод с частотнотоковым управлением Принятый способ формирования момента ад
- •Принципиальная схема электропривода
- •Статические характеристики электропривода
- •5.8. Регулируемые асинхронные электроприводы массовых серий
- •5.9. Асинхронные электроприводы с регулированием напряжения на статоре Функциональная схема электропривода
- •Структурная схема асинхронного двигателя
- •Настройка электропривода
- •Энергетические показатели и рациональные области применения электропривода
- •5.10. Электропривод с машиной двойного питания Общая оценка электроприводов с машинами двойного питания
- •Функциональная схема электропривода
- •Векторные диаграммы и статические характеристики электропривода
- •5.11. Частотнорегулируемый асинхронный электропривод с векторным управлением
- •6. Перспективные электроприводы с нетрадиционными типами двигателей и новейшими источниками питания
- •6.1. Вентильный индукторный электропривод
- •6.2. Электропривод с синхронным реактивным двигателем независимого возбуждения
- •7. Следящие электроприводы
- •7.1. Примеры электроприводов с регулированием положения выходного вала рабочего механизма
- •7.2. Ошибки следящих электроприводов в установившихся нормированных режимах
- •7.3. Позиционный тиристорный электропривод постоянного тока Функциональная схема электропривода
- •Настройка электропривода «в малом». Синтез регулятора положения
- •Процессы отработки больших перемещений в схеме с линейным регулятором положения
- •Формирование оптимальных процессов «в большом»
- •С вязь параметров схемы с показателями процессов
- •7.4. Высокоточный следящий электропривод Функциональная схема электропривода
- •Учет упругих податливостей механических звеньев в высокоточных электроприводах
- •Структурная схема неизменяемой части электропривода с учетом упругостей механической системы
- •Пример настройки одноконтурной системы регулирования положения
- •Идея подхода и метод решения задачи
- •Оптимизация параметров эмс для случая 2 1 / тм
- •Оптимизация параметров эмс для случая 1 / тм 2
- •7.6. Электроприводы с модальным управлением. Наблюдающие устройства
- •7.7. Выбор структуры и параметров наблюдающих устройств при ограниченной чувствительности датчиков положения
- •Список литературы
- •Оглавление
- •1. Электроприводы с релейно-контакторными системами управления 9
- •2. Способы формирования процессов пуска 33
- •3. Способы поддержания скорости электропривода 70
- •4. Регулируемые электроприводы постоянного тока 89
- •5. Регулируемые электроприводы 173
- •6. Перспективные электроприводы 259
- •7. Следящие электроприводы 276
5.4. Частотнорегулируемые синхронные электроприводы с регулированием продольной и поперечной составляющих тока статора
В предыдущей частотнотоковой системе электропривода вектор потокосцепления статора С ориентируют относительно вектора потокосцепления ротора Р в полярной системе координат, т.е. с помощью системы регулирования обеспечивают требуемые длину вектора С и его угол относительно опорного вектора С. Построить моментный треугольник потокосцеплений в синхронной машине можно и в прямоугольной (декартовой) системе координат. В этом случае вектор С задают (ориентируют относительно опорного вектора Р) проекциями его на две ортогональные оси d и q машины. Здесь так же, как в (5.1) и (5.1а), возможны разные формы записи выражения для электромагнитного момента синхронного двигателя. Чаще пользуются следующим соотношением [3]:
М = 2 k S = k [d Cq q Cd] =
= 0,5 m [d Iq – q Id]. (5.1б)
Здесь d и q – составляющие вектора полного потокосцепления (в зазоре) по осям d и q; Cq и Cd – составляющие по осям d и q вектора потокосцепления C; Iq и Id – составляющие тока статора по осям d и q. Знак минус перед вторым слагаемым в квадратных скобках получается потому, что составляющие Cd и Id встречны вектору Р.
Рассмотрим упрощенный вариант функциональной схемы частотнорегулируемого синхронного электропривода с выделением составляющих тока статора по осям d и q. Примем постоянной величину тока ротора и, кроме того, считаем, что величина задания продольной составляющей тока статора IdЗ = 0. В этом случае М = 0,5 m d Iq.
Статор синхронного двигателя MS подключен на выход преобразователя частоты с непосредственной связью НПЧ, собранного на трех источниках тока UZA, UZB и UZC. Управление источниками тока происходит от специального вычислительного блока, именуемого преобразователем координат ПК1 UV1. На вход этого блока подаются напряжения Ud и Uq, которые в функции угла поворота ротора двигателя, измеряемого датчиком положения ротора ДПР BQ, преобразуются в три сигнала задания фазных токов статора IАЗ, IВЗ, ICЗ. Другой вычислительный блок – преобразователь координат ПК2 UV2 – в функции положения ротора двигателя преобразует измеряемые датчиками тока фазные токи статора двигателя IА, IВ, IС в фиктивные величины Id и Iq, которые затем обрабатываются регуляторами РТd и РТq (ААd и АAq ) продольной и поперечной составляющих тока статора.
Сигналом задания для контура регулирования поперечной составляющей тока статора Iq является напряжение на выходе регулятора скорости РС AR. В упрощенной схеме продольная составляющая тока статора Id поддерживается равной нулю. Тогда система электропривода по своим регулировочным характеристикам совпадает с частотнотоковой системой регулирования.
В общем случае [4] ток возбуждения двигателя регулируется и появляется благоприятная возможность реализовать все потенциальные возможности векторного способа формирования момента в синхронном электроприводе: неограниченность электромагнитного момента, совпадение по времени первых гармоник тока и напряжения, возможность ограничения магнитного потока машины номинальным значением.
Управляющие сигналы подаются на входы источников тока с трех выходов специального вычислителя, именуемого преобразователем координат ПК1 4UV1. 5.5. Синхронный частотнорегулируемый электропривод по схеме вентильного двигателя