1.2.5. Принцип действия пи-регулятора

Алгоритм ПИ-регулятора может быть реализован без обращения к сложной теории автоматического управления. Целью данного алгоритма является определение управляющего сигнала объектом управления (в нашем случае это частота статорного напряжения), при котором контролируемый выходной сигнал объекта управления (в нашем случае это частота вращения ротора) достигнет заданного значения (желаемая частота вращения, заданная пользователем). ПИ это сокращение от "пропорциональный и интегральный". Эти два термина описывают отдельные элементы регулятора:

• пропорциональная часть, которая выполняет умножение результирующего сигнала рассогласования (разницы измеренного выходного сигнала объекта управления и заданного значения) на постоянную величину, которая носит название коэффициент передачи пропорциональной части. Пропорциональная часть определяет краткосрочное поведение регулятора, т.к. она определяет, как сильно нужно реагировать регулятору на изменение заданных значений;

• интегральная часть, которая добавляет долговременную точность регулятору. Данная часть регулятора выполняет произведение суммы всех предшествующих сигналов рассогласования на постоянную величину, которая называется коэффициентом передачи интегрирующей части. Предшествующие значения сигнала рассогласования для вычисления суммы хранятся в памяти и обновляются пока значение рассогласования не равно нулю. Это позволяет регулятору убрать различия между измеренным выходным значением и заданным, но, при этом, снижается быстродействие и устойчивость замкнутой системы.

Иногда, помимо пропорциональной и интегрирующей части, добавляется третья- дифференцирующая. В этом случае регулятор называется ПИД (пропорционально-интегрально-дифференцирующий). Применение такого регулятора для управления асинхронным электродвигателем по принципу постоянства V/f нецелесообразно. Его применение позволяет повысить быстродействие контура регулирования, но при этом также пропускаются шумы и снижается стабильность замкнутого контура. Кроме того, Д-компонент сложен в настройке.

ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРИВОД С ШИМ-ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

На рисунках 6 и 7 приведены переходные процессы для частоты вращения и статорных напряжений, полученных под управлением микроконтроллера при скачкообразном изменении заданных скоростей вращения между +700 и -700 оборотов в минуту. Данные результаты получены при управлении асинхронным электродвигателем мощностью 750 Вт (с нагрузкой не более 370Вт).

Рисунок 6. Экспериментальные результаты, полученные с помощью таблицы преобразования идеальной синусоиды

Данными рисунками демонстрируется, что желаемая скорость достигается по завершении 1 секундного переходного процесса и что при достижении частотой статора на выходе ПИ-регулятора значения близкого к нулю амплитуда напряжения статора становится равной пороговому напряжению ("boost voltage").

Данные рисунки также подтверждают, что одни и те же значения скоростей вращения и вращающих моментов.

Рисунок 7. Экспериментальные результаты, полученные с помощью таблицы преобразования, включающей третью гармонику.

Лекция 6