5.3. Перевод обозначений элементов оборудования и принципиальной электрической схемы на лицевой панели приборного блока (рис. 5.1.)

POWER	Энергия
THYRISTORIZED DC DRIVE STUDY	Тиристорный привод постоянного тока
TEST MOTOR	Исследуемый двигатель
ARMATURE VOLTAGE	Напряжение якоря
ARMATURE CURRENT	Ток якоря
BRAKE MOTOR	Нагрузочный двигатель
HAND CONTROL	Ручное управление
SPEED, rad/s		Скорость, рад/с
REFERENCE VOLTAGE		Опорное напряжение
BRAKE MOTOR CONTROL		Управление нагрузочным двигателем
LOGIC UNIT		Блок логики
ON		Включено
OFF		Выключено
CMPT		Компьютер

5.4. Динамические характеристики и режимы системы тиристорный преобразователь(тп) – двигатель постоянного тока независимого возбуждения (дпт)

Тиристорный электропривод представляет собой сложную динамическую систему, состояние которой в каждый момент времени определяется текущими значениями ее переменных и приложенных к системе внешних (управляющих и возмущающих) воздействий.

Изменение внешних воздействий вызывают в электроприводе переходные процессы, в течение которых электромеханические параметры скорость ω=f(t) и ток I=f(t) изменяются во времени от начальных значений к установившимся значениям, заданным новыми воздействиями на систему.

Переход от одного состояния к другому может совершаться по разным траекториям, отличающимся длительностью перехода, максимальными нагрузками электрической и механической частей системы, потерями энергии, выделяющимися в двигателе за время перехода, потреблением энергии за то же время и другими показателями. Из множества возможных траекторий необходимо выбирать оптимальные, обуславливающие максимальное быстродействие, или минимум потерь энергии и динамических нагрузок, или максимум полезной работы и др.

Так как тиристорный преобразователь является системой нелинейной, то его динамика описывается нелинейными дифференциальными уравнениями. Наиболее эффективным и широко используемым методом расчета переходных процессов с возможно более полным учетом нелинейностей и инерционностей электропривода является решение системы уравнений с помощью ПЭВМ. При этом появляется возможность визуально наблюдать влияние изменений выбранных параметров и оперативно исследовать характер переходных процессов.

5.5. Описание функциональной схемы стенда

Функциональная схема стенда (рис. 5.1) изображена в нижней половине лицевой панели приборного блока.

Питание электропривода осуществляется от сети трехфазного напряжения (фазы R, S, Т). На силовой трансформатор это напряжение подается через автомат QF.

Управляемый преобразователь содержит два комплекта тиристоров: выпрямительный VS1…VS6 и инверторный VS7…VS12. Выпрямленное напряжение подается на исследуемый двигатель М1. Напряжение на якоре М1 контролируется вольтметром V1, а в цепь якоря включен амперметр А1 и измерительный шунт RS.

Напряжение, снимаемое с шунта RS, усиливается дифференциальным усилителем, собранным на операционном усилителе (ОУ) А11. Усиленный сигнал поступает по одному из входов регулятора тока, собранном на ОУ А9. Т.е. шунт выполняет роль датчика тока якоря М1.

Второй вход регулятора тока соединен с выходом регулятора скорости, собранном на ОУ А8. На первый вход этого регулятора подается сигнал с задатчика скорости, представляющего собой потенциометр R1. Направление вращения двигателя задается переключателем S1.

На второй вход регулятора скорости поступает сигнал тахогенератора BR, который контролируется вольтметром V2, отградуированным в рад/с. Для дополнительной коррекции динамических свойств системы управления сигнал тахогенератора подается на второй вход регулятора скорости через дифференцирующее звено.

Как регулятор тока, так и регулятор скорости представляют собой ПИ-регуляторы. Однако, регулятор скорости является адаптивным регулятором: его коэффициент усиления К_G и постоянная времени τ изменяются в функции скорости вращения двигателя, компенсируя нелинейность зависимости коэффициента передачи тиристорного преобразователя от сигнала управления. Кроме того, являясь задатчиком для контура тока, регулятор скорости осуществляет еще и функцию нелинейного токоограничения. Значение допустимого тока по условиям коммутации зависит от скорости вращения двигателя в соответствии с коммутационной кривой двигателя. Эта кривая моделируется функциональным преобразователем выход которого выведен через гнездо 170.

Сигнал управления поступает с выхода регулятора тока в схему импульсно-фазового управления СИФУ (на один из входов компаратора А7 и функционально аналогичным ему). Работа СИФУ синхронизируется с сетевым напряжением посредством согласующих трансформаторов TV13…TV15. СИФУ состоит из:

• фазосдвигающих цепочек (входные гнезда 131, 134, 137, выходные-132, 135, 138), которые управляют работой генераторов пилообразного напряжения (выходные гнезда которых 133, 136, 139);

• схем формирования импульсов (элементы А7 и VT24, а также функционально аналогичным им);

• усилители импульсов (транзисторы VT27, VT28, а также функционально аналогичные им);

• импульсных трансформаторов VS1…VS12, вторичные обмотки которых формируют управляющие импульсы, отпирающие тиристоры.

Блок логики включает в себя схемы защит и индикаций, а так же обеспечивает алгоритм раздельного управления группами тиристоров.

Нагрузочный двигатель М2 управляется устройством управления двигателем (BRAKE MOTOR CONTROL), включение которого производится выключателем S4, а регулировка скорости осуществляется потенциометром R2. Потенциометр R2 запитывается напряжением + 15 В посредством переключателя S2. Изменением знака питающего напряжения достигается реверс двигателя М2. Схема устройства управления нагрузочным двигателем аналогична схеме управления исследуемым двигателем М1 за исключением возможности модификации схем регуляторов и разрыва обратных связей по току и скорости.

Напомним, что в данной работе в замкнутой системе использован принцип подчиненного регулирования. Этот принцип предусматривает регулирование каждой координаты с помощью своего отдельного регулятора и соответствующей обратной связи. Тем самым, регулирование каждой координаты происходит в своем замкнутом контуре, и требуемые характеристики электропривода в динамике могут быть получены за счет выбора схем и параметров регулятора этой координаты и цепи её обратной связи.