10. Сгладжування пульсацій випрямленого струму
Пульсації випрямленої напруги призводять до пульсацій випрямленого струму, які погіршують комутацію двигуна і збільшують його нагрів. У симетричних мостових схемах найбільшу амплітуду мають основні гармоніки (k=1).
Амплітуди гармонік більш високої кратності (k = 2,3) значно менші, а дія реакторів на них більш ефективніша, тому розрахунки індуктивності дроселя для цих схем ведуться тільки по основній гармоніці, тобто при k = 1.
Визначимо максимально можливу величину амплітудного значення гармонічних складових випрямленої напруги Eтп при α = 800.
де k = 1 – основна гармоніка, p = 12 – кількість пульсацій за період.
При відомій амплітуді основної гармоніки Eтп і допустимому діючому значенню основної гармоніки струму P(1) = 10% необхідна величина індуктивності кола випрямленого струму може бути визначена за формулою:
Еквівалентна індуктивність якірного кола двигуна:
11. Розрахунок параметрів об’єкта регулювання для аналізу динамічних властивостей системи
Еквівалентний опір якірного кола двигуна:
Електромагнітна постійна часу якірного кола двигуна:
Електромеханічна постійна часу якірного кола двигуна:
Визначимо коефіцієнт передачі тиристорного перетворювача. Вибіраємо СІФУ з арккосинусною характеристикою α = arccos(Uy). Статична характеристика такого ТП лінійна, тобто:
де Uу.max = 10В – напруга управління на вході ТП, що відповідає максимальної ЕРС на виході Eоп.
Для практичних розрахунків передаточну функцію ТП можна представити у вигляді інерційної ланки:
де Tп – постійна часу ТП,
13. Розрахунок параметрів регулятора і елементів контуру регулювання струму у системі підпорядкованого регулювання
Система підпорядкованого регулювання являє собою багатоконтурну систему з каскадним включенням регуляторів. При цьому число регуляторів і контурів регулювання дорівнює числу регульованих параметрів. У двоконтурній схемі (рис.13.1) вихідний сигнал регулятора швидкості, включений у зовнішній контур, є заданим для регулятора струму, включеного у внутрішній контур. Налагодження регуляторів відбувається незалежно і послідовно від внутрішнього контуру до зовнішнього.
Рис. 13.1
Контур струму складається з об’єкта регулювання – кола якоря двигуна, силового перетворювача і регулятора струму. Контур замикається зворотним зв’язком за величиною напруги, що знімається з датчика струму в колі якоря.
Передатний коефіцієнт зворотного зв’язку по струму:
де
– напруга зворотного зв’язку по струму;
Uост.мах = UЗТ.мах = 10 В – напруга завдання максимального струму;
Iдв.мах – максимально припустимий струм двигуна в перехідних процесах.
Для високомоментного двигуна Iдв.мах = 2Iн = 29 А, що відповідає режиму роботи в номінальних оборотах. При зменшенні оборотів нижче WH величина Iдв.мах буде коректуватися вузлом залежного токообмеження ВЗТО (у бік збільшення). Отримаємо: Кт = Кс = 0.345 В/А.
Налагодження регулятора струму
В наслідок того, що об’єкт регулювання в контурі струму поданий аперіодичними ланками, застосовується ПІ-регулятор струму, що настроюється по модульному (технічному) оптимуму. При стандартному налагодженні контуру струму звичайно зневажають внутрішнім зворотним зв’язком по ЕРС, що справедливо, якщо електро-магнітна (Тэ = 0.018с) і електромеханічна (Тм = 0.043с) постійні двигуна значно перевершують постійну часу ВП (Тп = 0.0033с), і Тм>>Тэ. У випадку невиконання умов характер перехідного процесу значно відрізняється від оптимального.
Передаточна функція об’єкта регулювання контуру струму, приведеного до контуру з одиничним зворотним зв’язком:
Об’єкт містить велику постійну часу Тэ і малу Тµ, що називають некомпенсованою малою часу:
Тµ =Тп + Тт ,
де Тт = 0.00066 с (з початкових умов). Отримаємо Тµ = 3.96*10-3 с.
Передатна функція оптимізованого контуру при налагодженні на модульний (технічний) оптимум:
Для одержання перехідного процесу в контурі струму, що відповідає налагодженню на МО, визначимо передатну функцію регулятора струму з рівності:
Тоді:
Тобто для відповідності перехідного процесу в контурі регулювання струму перехідному процесу в контурі оптимальній структурі, необхідний ПІ-регулятор струму з коефіцієнтом передачі Крт і постійної часу Трт.
Коефіцієнт передачі ПІ-регулятора струму:
Постійна часу ПІ-регулятора струму:
Передатна функція розімкнутого ланцюга контуру струму:
Розрахунок параметрів регулятора струму
Схема ПІ-регулятора струму представлена на рис. 13.2
Рис.13.2. Схема ПІ-регулятора струму
Для розрахунку параметрів регулятору можна задатися величиною ємності Сос = 1 мкФ.
Постійна часу зворотного зв’язку регулятора:
Звідси визначимо Rос:
Інші параметри:
де KДЯ – коефіцієнт передачі датчика струму якоря;
KШЯ – коефіцієнт передачі шунта.
Розрахуємо:
Обираємо номінальний струм шунта з умови ІНШ > ІНП (ІНШ = 40 А).
Коефіцієнт передачі шунта:
Тоді:
