2. Синтез регулятора скорости

Формирование задания по активной составляющей тока статора осуществляется в замкнутом контуре регулирования скорости электропривода. Рассмотрим процедуру синтеза регулятора скорости для привода с жесткой механикой, описываемой уравнением

(8.10)

где — момент инерции и момент нагрузки, приведенные к валу АД.

При синтезе регулятора скорости учтем следующее:

• динамика оптимизированного контура ток по оси q может быть представлена апериодическим звеном 1-го порядка

(8.11)

• быстродействие контура скорости и период дискретности расчета соотносятся таким образом, что последующая дискретизация регулятора скорости, синтезированного в непрерывном времени, существенным образом не влияет на качество переходных процессов;

• в контуре скорости должен быть обеспечен астатизм к постоянному возмущающему воздействию.

Структурная схема контура скорости представлена на рис.8.4. Блок деления (изображен пунктиром) включен для осуществления структурной линеаризации контура скорости, обеспечивающей постоянство его коэффициента передачи при изменении модуля потокосцепления.

Рис. 8.4. Структурная схема контура скорости

— коэффициент передачи датчика скорости; — передаточная функция фильтра датчика скорости.

Настройку регулятора скорости выполним на симметричный оптимум, что соответствует следующей передаточной функции разомкнутого контура скорости

(8.12)

где — малая некомпенсируемая постоянная времени контура скорости, включающая в соответствии с (8.11) и другие малые временные задержки и постоянные времени, входящие в замкнутый контур скорости, в частности, постоянную времени фильтра датчика скорости.

Передаточная функция разомкнутого контура скорости с учетом схемной линеаризации

(8.13)

Примем .

Приравнивая (3.12) и (3.13), получим передаточную функцию регулятора скорости

(8.14)

где , .

Таким образом, получили ПИ-регулятор скорости.

Рассчитаем его параметры

Передаточная функция замкнутого контура скорости примет вид

(8.15)

Чтобы получить в контуре скорости процессы, соответствующие стандартному фильтру Баттерворта 3-го порядка (перерегулирование — 8%, время регулирования — ), на его вход включается НЧ-фильтр первого порядка с передаточной функцией

(8.16)

Ограничение выходного сигнала регулятора скорости рассчитывается исходя из заданной кратности перегрузки привода по моменту  по формуле:

где — номинальный ток двигателя (действующее значение).

3. Формирование заданного тока статора по оси d

В простейшем случае, когда привод работает только в первой зоне регулирования скорости при соблюдении закона , формирователь задания по реактивной составляющей тока вырождается в задатчик сигнала постоянного уровня, как правило, соответствующего номинальному уровню потокосцепления ротора:

(8.18)

4. Синтез регулятора эдс

Синтез регулятора ЭДС выполним при следующих условиях:

• отсутствует внутренний контур регулирования потокосцепления ротора;

• отсутствует структурная линеаризация контура ЭДС;

• динамика контура тока по оси d приближенно описывается выражением

;

• синтез регулятора ЭДС допустимо выполнять в непрерывном времени с последующей дискретизацией алгоритма его реализации;

• в рассматриваемых режимах работы привода трансформаторная составляющая ЭДС, существенно меньше ЭДС вращения и ей допустимо пренебречь.

Структурная схема контура ЭДС представлена на рис. 8.5.. —малая некомпенсируемая постоянная времени контура ЭДС, выбираемая из условия . Настройку нелинейного контура ЭДС выполним на модульный оптимум при условии , где — предельное значение частоты вращения вектора потокосцепления ротора.

Рис. 8.5. Структурная схема контура ЭДС

Желаемая передаточная функция разомкнутого контура ЭДС:

(8.20)

Передаточная функция разомкнутого контура ЭДС при условии :

(8.21)

Приравнивая (8.20) и (8.21), получим передаточную функцию регулятора ЭДС

(8.22)

где , .

Очевидно, что процессы к контуре ЭДС при отличаются от оптимальных (становятся более монотонными). Этим эффектом можно пренебречь при небольшом диапазоне регулирования скорости во второй зоне. Практически полностью этот эффект устраняется с помощью структурной линеаризации контура ЭДС за счет введения в прямой канал блока деления на . В этом случае коэффициенты ПИ-регулятора ЭДС, рассчитанные по (8.22), следует домножить/разделить на , что соответствует расчетным формулам:

;

Таким образом, получили ПИ-регулятор ЭДС.

Рассчитаем его параметры

Ограничение выходного сигнала регулятора ЭДС осуществляется из условия формирования в первой зоне регулирования скорости номинального значения потокосцепления ротора, т.е. задается на уровне .