2. Построение системы автоматического регулирования
2.1. Построение контура регулирования тока
2.1.1. Контур регулирование тока. Стандартный вариант регулятора тока
При построении контура регулирования тока имеют место следующие допущения:
1) параметры объекта стабильны и не зависят от температуры;
2) влияние внутренней обратной связи по ЭДС не учитывается;
3) не учитывается прерывистый режим работы преобразователя.
Общая формула оптимального регулятора i - го контура имеет вид
где i – номер контура регулирования;
WOi(p) – передаточная функция объекта регулирования i - го контура регулирования;
Kоi, Koi–1 – коэффициенты обратных связей i - го и i – 1- го контура регулирования соответственно.
В соответствии с этой формулой и со структурной схемой на рисунок передаточная функция регулятора тока имеет вид
,
где
с
– постоянная времени интегрирования
регулятора тока, тогда передаточная
функция регулятора тока будет иметь
следующий вид
Структурная схема контура регулирования тока имеет вид, показанный на рис. 2.1.
Рисунок
2.1.а - Схема контура регулирования тока,
собранная в среде Matlab.
Рисунок 2.1.б - Осциллограмма Iя в контуре регулирования тока.
Двойной регулятор тока
В том случае, когда постоянная времени ТП относительно мала (менее одной мс), для повышения качества работы СУЭП электропривода в режиме прерывистых токов возможно использование двойного контура регулирования якорного тока.
При построении двойного регулятора тока ТП принимают безинерционным звеном с коэффициентом передачи kп .
На рис. 7 представлена структурная схема двойного РТ. Замкнутый первый (внутренний) контур регулирования тока с пропорциональным (П) РТ1 в непрерывном режиме имеет передаточную функцию инерционного звена, реализующего предельное быстродействие из условий дискретности ТП с эквивалентной постоянной времени фильтра T'a = 3,3 мс для шестипульсной схемы выпрямления и T'a = 1,67 мс для двенадцатипульсной схемы выпрямления:
О
тсюда
можно определить коэффициент передачи
(передаточную функцию) первого РТ из
условия:
т
огда
На основании вышеизложенного, передаточная функция первого замкнутого контура регулирования якорного тока может быть представлена в виде:
где
.
В этом случае
замкнутый внутренний контур регулирования
якорного тока представляет собой
эквивалентный фильтр прямого канала
регулирования с некомпенсируемой
постоянной времени
,
которая применяется при дальнейшей
реализации СУЭП.
Передаточная функция второго контура регулирования соответствует передаточной функции оптимальной системы второго порядка (3,4) и в соответствии с (1) передаточная функция второго РТ2 записывается в виде:
т. е. второй регулятор тока – интегральный.
В режиме прерывистых токов, когда ток прерывается, внутренний токовый контур размыкается, т. к. сигнал обратной связи по току равен нулю, и коэффициент интегрального РТ2 увеличивается в kрт1 раз, компенсируя изменение параметров объекта регулирования в прерывистом режиме.
Имеются и другие варианты СУЭП с двойными регуляторами, например, с внутренним контуром регулирования напряжения [2,6,11,15].
Рисунок 2.1 в - Схема контура двойного регулятора тока, собранная в среде Matlab.
Рисунок 2.1 г - Осциллограмма Iя в контуре двойного регулятора тока.