2.1.2. Адаптивный регулятор тока с эталонной моделью

При питании двигателя постоянного тока от тиристорного преобразователя с раздельным управлением вентильными группами, при малых нагрузках на валу двигателя, возникает прерывистый якорный ток, когда переходные процессы в якорной цепи заканчиваются за период пульсации выпрямленного напряжения, или, другими словами, в зоне прерывистого тока (ЗПТ) электромагнитная инерционность якорной цепи не проявляется и тиристорный преобразователь снижает коэффициент усиления. Для сохранения качества переходного процесса в ЗПТ необходимо в контуре тока изменять параметры регулятора в зависимости от режима работы преобразователя, то есть использовать адаптивный регулятор тока (так как преобразователь заходит в глубокий прерывистый режим, то есть )

Адаптивный регулятор тока при непрерывном якорном токе имеет стандартную передаточную функцию пропорционально-интегрального регулятора (ПИ), а при прерывистом токе происходит переключение структуры регулятора на интегральную (И), с уменьшением в (5-10) раз постоянной интегрирования .

При непрерывном якорном токе передаточная функция регулятора тока имеет следующий вид:

.

При прерывистом якорном токе передаточная функция регулятора тока имеет следующий вид:

,

где

Структурная схема адаптивного регулятора с эталонной моделью представлена на рисунке 2.2.

Структурная схема адаптивного регулятора с эталонной моделью

Рис. 2.2-Адаптивный регулятор тока с эталонной моделью

где М – эталонная модель,

- коэффициент усиления (эталонное значение за вычетом фактического).

Передаточная функция эталонной модели имеет следующий вид:

Коэффициент в контуре модели из условий устойчивости работы тиристорного преобразователя и контура тока (для исключения автоколебания) не должен превышать значение:

где - граничная скорость.

Применение эталонной модели позволяет:

• улучшить свойства САР в режиме прерывистого тока,

• при неточной настройке параметров, а так же их нестабильности и получить свойства САР близкие к стандартным,

• снизить отрицательное влияние внутренней отрицательной обратной связи по ЭДС .

Рис. 2.2.а. - Адаптивный регулятор тока с эталонной моделью в среде Matlab.

Рис.2.2.б - Осциллограмма Iя с адаптивным регулятором (эталонная модель)

2.1.3. Анализ влияния внутренней обратной связи по эдс двигателя. Компенсация влияния эдс двигателя.

В системе регулирования электроприводом изменение ЭДС двигателя, возникающее при изменении его скорости, является для токового контура возмущением и приводит к отклонению тока якоря от значения, задаваемого входным сигналом. В пуско-тормозных режимах работы это приводит к снижению якорного тока ниже уровня токоограничения. По этой же причине происходит увеличение тока якоря в стопорных режимах, когда момент сопротивления значительно превышает максимально допустимое предельное значение для механизма.

При построении контура регулирования тока внутренняя обратная связь по ЭДС двигателя не учитывается, однако в некоторых случаях она оказывает существенное влияние на работу СУЭП электропривода. На рис. 8 приведена структурная схема контура регулирования тока с учетом внутренней обратной связи по ЭДС двигателя. В этом случае контур регулирования якорного тока становится статическим с коэффициентом передачи в статическом режиме, равном:

Относительная статическая ошибка по току при скачке задания составляет:

п ри этом возрастает перерегулирование в токе.

Анализ влияния обратной связи по ЭДС двигателя на свойства СУЭП тока и скорости позволяет сделать следующие выводы:

• уменьшается коэффициент передачи замкнутого контура тока, что снижает быстродействие СУЭП и приводит к недоиспользованию двигателя по току;

• в режиме токоограничения (регулятор скорости находится в насыщении) происходит увеличение тока выше уровня токоограничения при приложении чрезмерной нагрузки в стопорных режимах;

• увеличивается колебательность токового контура;

• увеличивается время восстановления скорости при набросе нагрузки;

• увеличивается ударное падение скорости.

В курсовом проекте, если относительная ошибка регулирования тока превышает заданную, следует применить дополнительную положительную обратную связь, компенсирующую влияние обратной связи по ЭДС двигателя.

На рис. 8 показан наиболее рациональный вариант компенсирующей обратной связи по ЭДС, которая воздействует непосредственно на ТП (на дополнительный вход суммирующего усилителя адаптивного РТ или на дополнительный вход П-РТ1 двойного регулятора тока). В СУЭП однозонного регулирования скорости в качестве компенсирующего сигнала вместо сигнала по ЭДС двигателя можно использовать сигнал обратной связи по скорости Uос, тогда передаточная функция компенсирующего звена будет равна:

Анализируется переходный процесс якорного тока во времени при отсутствии внутренней обратной связи по ЭДС двигателя, определяется ошибка регулирования якорного тока, сравнивается с заданной.

Рисунок 2.3 а - Схема с влиянием внутренней обратной связи по ЭДС двигателя, собранная в Matlab.

Рисунок 2.3 б- Зависимость с обратной связью по ЭДС (Общий вид)

Рисунок 2.3 б- Зависимость с обратной связью по ЭДС

Определим величину относительной ошибки по току от действия ЭДС двигателя и сравним ее с указанной допустимой ошибкой.

Относительная величина недоиспользования двигателя по току в %

Анализируется переходный процесс якорного тока во времени при наличии обратной связи по ЭДС двигателя, определяется ошибка регулирования якорного тока, сравнивается с заданной, на основании чего делается вывод о необходимости компенсации влияния ЭДС двигателя на работу токового контура.