книги из ГПНТБ / Морозовский В.Т. Системы электроснабжения летательных аппаратов

(например эквивалентное звено может быть принято усилитель­ ным, инерционным или более сложным). Вид передаточной функ­ ции эквивалентного звена может быть выявлен следующим спо­ собом. В работе [26] показано, что для любой многомерной САР, в которой все перекрестные связи приведены к объекту регулиро­ вания, можно выделить і-й канал регулирования, заменив остав­ шуюся часть системы некоторым эквивалентным звеном, вклю­ ченным параллельно (встречно или согласно в зависимости от характера перекрестных связей в системе) звену объекта г-го канала регулирования.

Рис. 7. 11. Эквивалентная структурная схема с последовательно включенным звеном регулирования частоты

Если перекрестные связи в объекте регулирования являются обратными, то передаточная функция эквивалентного звена, включенного встречно-параллельно звену объекта регулирования в г'-ом канале равна г-му диагональному элементу матрицы TL

щающим воздействиям при условии, что все перекрест­ ные связи исключены; а ее і-й диагональный элемент заменен на нуль.

Для рассматриваемой двумерной САР, придавая индекс 1 си­ стеме регулирования частоты, а индекс 2 системе регулирования

170

Знак минус перед передаточной функцией показывает, что эквивалентное звено образует отрицательную обратную связь.

Параллельное эквивалентное звено может привести к после­ довательному, как это изображено на рис. 7.11.

Передаточная функция последовательного эквивалентного звена равна

Далее, в целях упрощения анализа, полученную передаточ­ ную функцию целесообразно заменить на приближенную, более простую, пользуясь известными способами упрощения переда­ точных функций [26].

Если удастся заменить ее передаточной функцией инерцион­ ного звена, то анализ существенно упрощается. Следует отме­ тить, что коэффициент усиления аппроксимирующего инерцион­ ного звена будет меньше единицы и казалось бы, поэтому, что устойчивость системы с учетом взаимного влияния процессов регулирования частоты и напряжения должна быть лучше. Однако запаздывание аппроксимирующего звена, выражаю­ щееся в виде его постоянной времени, ухудшает условия устой­ чивости и в целом, как показывают расчеты и опыт, устойчи­ вость системы ухудшается (область устойчивости системы умень­ шается) .

7.6. ПЕРЕКРЕСТНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ЧАСТОТЫ И НАПРЯЖЕНИЯ

Наличие сильной взаимной связи между процессами изменения частоты и напряжения в электромашинных преобра­ зователях постоянного тока в переменный делает возможным применение так называемого перекрестного регулирования [26], т. е. такого регулирования, при котором рассогласование по на­ пряжению используется для управления каналом регулирования частоты, а рассогласование по частоте для управления каналом регулирования напряжения. Расчеты и опыт показывают, что такое построение системы регулирования напряжения и частоты позволяет упростить систему регулирования и улучшить ее свой­ ства [26]. В качестве примера на рис. 7.12 приведена схема регу­ лирования напряжения и частоты электромашинного преобразо-

171

вателя постоянного тока в переменный, выполненный по схеме перекрестного регулирования.

Управление частотой осуществляется изменением тока в об­ мотке возбуждения двигателя шу.д, которая питается от магнит­ ного усилителя с самоподмагничиванием. Магнитный усилитель имеет три обмотки управления. Обмотка w0.c является обмоткой положительной обратной связи и служит для увеличения коэф­ фициента усиления. Обмотка начального подмагничивания шн.п

сравнивается м. д. с. управляющей обмотки wy, включенной на

на напряжение генератора.

Регулирование напряжения генератора осуществляется изме­ нением тока в обмотке возбуждения генератора — шв.г, которая через выпрямительный мост ВЗ включена на резонансный кон­ тур L2, С2, настроенный на частоту, несколько большую номи­ нальной. Поэтому ток в обмотке возбуждения wB.г про­ порционален частоте тока генератора, т. е. измерительный орган канала регулирования напряжения реагирует на изменения ча­ стоты тока. Кроме того, генератор имеет сериесную обмотку возбуждения wTX, включенную в цепь якоря двигателя преобра­ зователя.

Благодаря этому в контур регулирования напряжения вво­ дится дополнительный компенсирующийсигнал, пропорциональ-

172

ный нагрузке генератора. Наличие этой компаундирующей связи по нагрузке позволяет повысить точность регулирования напря­ жения.

Уравнение этой двумерной САР в относительных отклонени­ ях и в операторной форме приведены ниже (напряжение питаю­ щей сети принято постоянным TX = TR = 0).

Уравнение двигателя постоянного тока

Уравнение синхронного генератора

В этих уравнениях введены следующие, дополнительные к принятым выше, обозначения:

р— относительное изменение м. д. с. магнитной си­ стемы возбуждения генератора;

у— коэффициент компаундирования по нагрузке;

ku и &ѵ — коэффициенты усиления регуляторов напряжения и частоты.

На рис. 7. 13 приведена развернутая структурная схема си­ стемы регулирования частоты и напряжения, а на рис. 7. 14 соот­ ветствующая матричная схема, на которой

ф=и — вектор регулируемых величин;

я = _(b — ykaM) Q„ — вектор возмущений;

173

174

Так как все коэффициенты в этом уравнении положительны, то условия устойчивости сводятся к неравенству

На рис. 7. 15 приведена кривая разбиения плоскости коэффи­ циентов kt и ku на устойчивую и неустойчивую области. Взяв ко­ эффициент усиления для одного из кана­ лов небольшим (что можно сделать при наличии компаундирования в этом кана­ ле) представляется возможным выбрать большой коэффициент усиления для дру­ гого канала, не нарушая устойчивости системы.

Статическая ошибка регулирования может быть найдена из выражения

Ф ^ о = { ( я - і+ /г у ) - ѵ ) ^ о =

1

X

•SJ I+ ( 2 + £,A0 (kaM + 1 — ß)

Или после перемножения матриц

175

7. 7. ВЛИЯНИЕ СОИЗМЕРИМОСТИ МОЩНОСТИ ПИТАЮЩЕЙ СЕТИ НА УСТОЙЧИВОСТЬ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ И НАПРЯЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАШИННЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Электромашинные преобразователи постоянного тока в пере­ менный относятся к вторичным источникам тока, так как они питаются от генераторов постоянного тока или аккумуляторных батарей, являющихся первичными источниками электрической энергии на борту летательного аппарата. Если мощность пер­ вичных источников тока оказывается соизмеримой с мощностью преобразователя, то может возникнуть неустойчивость в их ра­ боте, проявляющаяся в форме автоколебаний напряжения и ча­ стоты преобразователя.

Объясняется это тем, что напряжение источника, питающего двигатель преобразователя, а с ним и момент двигателя, ме­ няются в зависимости от тока нагрузки, что приводит к умень­ шению коэффициента самовыравнивания системы 5М.

Выше было показано, что для коэффициента самовыравнива­ ния 5Мсправедливо соотношение

Момент, развиваемый двигателем МД, зависит от магнитного потока возбуждения Ф и тока /:

176

всех работающих параллельно генераторов, причем знак мощ­ ности и момента может даже измениться на обратный без нару­

178

Электромагнитная мощность генератора равна произведению э. д. с. на ток якоря генератора

Ток якоря генератора равен (см. рис. 8. 1):

( 8. 2)-

где гс — сопротивление участка сети от зажимов генератора до центрального распределительного устройства;

гя — сопротивление цепи якоря генератора.

Из этого уравнения можно найти напряжение на зажимах генератора UT\

Если не учитывать насыщения магнитной цепи генератора, то э. д. с. генератора пропорциональна произведению частоты вра­ щения ротора на ток возбуждения

На рис. 8.2 приведена зависимость мощности генератора от тока возбуждения при постоянной частоте вращения его ротора. Как видно, электромагнитная мощность генератора равна нулю

при г'в= 0 и ів* = ----- —----- . се“ + гс

При токах возбуждения, меньших ів*, генератор переходит в режим работы двигателя причем максимальная мощность, развиваемая им,

так как се<і>^>гс.

При і в > /'в * с увеличением тока возбуждения мощность, отда­ ваемая генератором в сеть, резко возрастает.

179