3 раздел Скалярное управление

стабилизации электромагнитного момента М (или так называемый контур регулирования абсолютного скольжения Sa [6]) входят:

Операционный суммирующий усилитель А2 задающего напряжения по частоте Uз.ч с условным коэффициентом усиления kA2 1; инвертор тока

UZA с коэффициентом передачи по частоте k f ; тахогенератор BR с

коэффициентом положительной обратной связи по скорости kс,п .

В системе применено ограничение сигнала управления частотой

обратная связь по скорости с коэффициентом kc.о в канале частоты отключена (за счет пробоя стабилитронов V1, V2) и действует только положительная обратная связь по скорости с коэффициентом kc.п (см. рис. 3.28). Система работает в режиме стабилизации момента двигателя М (3.27),

поддерживая постоянство ускорения двигателя dω при его разгоне. dt

Запишем уравнения, характеризующие работу канала частоты ω в

режиме стабилизации момента двигателя:

Отсюда видно, что момент двигателя зависит от его скорости ω .

Однако рассматриваемый контур должен обеспечить постоянство момента М в установившемся режиме работы АД. Этого можно добиться выбором значения коэффициента положительной обратной связи по скорости из условия

Следует отметить, что в системах частотного и частотно-токового управления асинхронного ЭП обычно применяются однополюсные ( pп 1)

машины, что еще более упрощает полученные соотношения.

Таким образом, все параметры контура стабилизации электромагнитного момента АД при его пуске полностью определяются выбранным значением коэффициентом передачи АИТ по частоте k f и

конструкцией асинхронной машины.

3.6.4.4Синтез параметров контура регулирования скорости

Вконтур регулирования скорости АД, согласно рис.3.28, входят: П-

регулятор скорости с условным коэффициентом усиления kРС 1,

выполненный на суммирующем ОУ А1; усилитель А2 с коэффициентом усиления kA2 1; инвертор тока UZA с коэффициентом передачи по частоте k f ; тахогенератор BR с коэффициентом отрицательной обратной связи по

скорости kс,o .

Контур скорости автоматически вступает в работу, когда усилитель А1

выходит из зоны насыщения, т.е. когда скорость АД подходит к заданной ω1

и согласно (3.47) начинает выполняться условие:

При этом согласно конструкции системы частотно-токового управления положительная обратная связь по скорости с коэффициентом передачи kc,п автоматически должна быть отключена.

Скорость АД можно представить в виде:

где f1,отн f1 / f1,ном − относительная частота фазного напряжения статора

U1; Sa − абсолютное скольжение АД, определяемое согласно (3.16).

С учетом (3.47) и (3.53) запишем уравнения, характеризующие работу канала частоты в режиме стабилизации скорости двигателя:

U1, подводимого к статору, т.е.

Uз.ч kс,oω1,ном f1,отн Sa k f f1,ном f1,отн ,

получаем относительную частоту напряжения статора

где kω − коэффициент усиления системы по контуру скорости ω :

откуда

В формуле (3.57) известны все параметры кроме коэффициента kω . В

работе [6] коэффициент усиления по контуру скорости определяется, исходя из требуемого значения статизма регулирования скорости:

где ω1,0 − угловая скорость двигателя в режиме идеального х.х.

Подставив значение задающего напряжения (3.57) в формулу (3.55),

относительную частоту напряжения, питающего двигатель, подставим в виде

Из (3.53) и (3.59) находим:

для текущего значения скорости АД:

для скорости идеального х.х, когда Sa 0 :

и

= ω1,ном -ω раз ,

ω1,0

соотношение (3.62) можно представить в виде

kω,треб раз 1.зад

Из (3.56) и (3.62) определяем коэффициент отрицательной обратной связи по скорости kc,o :

Таким образом, параметры контура регулирования скорости двигателя в линейном режиме работы системы АИТ-АД (см. рис. 3.28) полностью определены.

Примерные графики переходных процессов момента и скорости при пуске АД в рассматриваемой системе частотно-токового управления с П-

регуляторами тока и скорости приведены на рис. 3.30. Видно, что положительная обратная связь по скорости, обеспечивающая постоянство момента M const при пуске, формирует линейное нарастание частоты ω ,

что в свою очередь, приводит к разгону АД с постоянным ускорением.

Механические характеристики асинхронного ЭП с системой частотно-

токового управления на основе АИТ приведены на рис. 3.31. Они имеют два выраженных участка: 1 − стабилизации скорости и 2 − стабилизации момента

(при пуске АД).

M

М M max

M max 0,8Mкр

Рисунок 3.31 − Механические характеристики асинхронного электропривода с системой частотно-токового управления на основе АИТ

Рисунок 3.32 − Обобщенная функциональная схема частотно-токовой СПР скорости АД на основе преобразователей частоты с непосредственной связью

3.6.5 Функциональная схема частотно-токовой системы

подчиненнго регулирования скорости АД на основе преобразователей

частоты с непосредственной связью

Формирование требуемых переходных процессов в системах ПЧ-АД может осуществляться также с помощью последовательной коррекции в системах с подчиненным регулированием координат. Такие системы выполняются с теми же связями, обеспечивающими стабилизацию магнитного потока Ф и скорости ω. Обычно создаются двухконтурные СПР с

контуром напряжения (в системах ПЧ-АД в виде АИН) и с контуром тока (в

системах ПЧ-АД в виде АИТ), стабилизирующими магнитный поток, и

контуром скорости, стабилизирующим скорость. Схемы таких систем можно найти в работах [3,4].

Системы частотно-токового управления типа ПЧТ-АД могут быть построены по принципу СПР и на основе НПЧ. В этом случае контур регулирования момента М подчинен контуру регулирования скорости ω и

содержит в себе контуры регулирования фазных токов статора.

Обобщенная функциональная схема частотно-токовой СПР скорости АД на основе НПЧ приведена на рис. 3.32. Структура управляющей части данной системы по контуру скорости аналогична структуре САУ ЭП на рис.

3.28.

Система на рис. 3.32 работает следующим образом. По измеренному скольжению ω -ω с выхода ПИ-регулятора скорости РС с помощью блока нелинейности БН формируется заданное значение тока статора is (i1 ) .

Задающий генератор G синусоидальных сигналов с регулируемой частотой и амплитудой имеет два канала управления: по синхронной частоте ω1 и по амплитуде тока 2is .Трехфазная система синусоидальных сигналов задания токов iA , iB и iC с выхода G поступает на входы соответствующих П-

регуляторов фазных токов статора: РТФА, РТФВ и РТФС.

Реализация такой САУ ЭП предполагает высокую точность измерения скольжения ω -ω и высокий коэффициент усиления в контуре регулирования тока, обеспечивающий работу фазных НПЧ: НПЧ А, НПЧ В и НПЧ С в режимах близких к ИТ.

Данная система обеспечивает работу АД на линейной части механических характеристик как в установившихся, так и в переходных режимах пуска и торможения, при ограничении момента и тока. При этом