Введение
Теория автоматизированного электропривода как составляющая часть теории электропривода имеет как обязательную систему автоматического управления замкнутого типа, содержащую цепи обратной связи и регуляторы. Именно такой тип автоматизированного электропривода (АЭП) является наиболее применимым на практике, так как им легко решаются задачи компенсации разнообразных возмущений даже без того, чтобы возмущения измерялись и сигналы возмущений использовались непосредственно в управлении.
Основополагающими принципами построения АЭП являются принципы модального управления и подчиненного регулирования координат. На базе этих принципов созданы простые методы решения задачи синтеза АЭП, реализация этих принципов позволяют получать АЭП высокого качества по совокупности статических, динамических и эксплуатационных показателей.
Наиболее значительные результаты достигнуты в вопросах синтеза и коррекции АЭП на основе двигателей постоянного тока. Эти АЭП имеют наилучшую управляемость и для них технические средства управления являются достаточно доступными и отработанными. Однако эти АЭП слишком дороги в эксплуатации и имеют низкую надежность.
В настоящее время электропривод постоянного тока стремительно вытесняется электроприводом переменного тока на базе АД с короткозамкнутым ротором. Предпосылкой такого распространения АЭП переменного тока являются значительные успехи в развитии элементной базы силовой части АЭП переменного тока, базирующейся на новых типах силовых транзисторов, и устройствах управления, базирующихся на микропроцессорной технике.
Наиболее высокие темпы применения в промышленности имеют АЭП переменного тока с векторным управлением. Эти электроприводы по управляемости и качественным показателям ни в чем не уступают АЭП с двигателями постоянного тока, но гораздо дешевле и надежнее последних. Векторное управление АД основано на использовании в качестве управляющих сигналов некоторых математических объектов-сигналов, которые реально не наблюдаемы. Поэтому векторное управление требует больших вычислительных мощностей от устройств управления. Эта проблема в настоящее время успешно решается с использованием цифровых сигнальных процессоров, которые специализированы для применения их в системах управления двигателями (серия Motor Control).
Знание принципов построения различных АЭП замкнутого типа и, в особенности, АЭП с векторным управлением является необходимым условием квалифицированной эксплуатации этих электроприводов.
В конспекте лекций номера тем являются номерами лекций.
І. ВВОДНЫЕ ВОПРОСЫ ТЕОРИИ
ЭЛЕКТРОПРИВОДА ЗАМКНУТОГО ТИПА
1. Виды схем регулирования координат
электропривода и показатели качества
Координатами автоматизированного электропривода (ЭП) являются вращающий момент М, частота вращения ω, угол поворота вала φ электрического двигателя, перемещение L. Схемы управления ЭП подразделяются на схемы разомкнутого и схемы замкнутого типа (рис.1.1).
ЭП со схемами управления разомкнутого типа относится к ЭП с параметрическим управлением, в котором регулирование координат осуществляется заданием параметров входных сигналов, таких как: величины U, I и частота f напряжения и тока, величины сопротивления R цепей обмоток машин и др. При параметрическом управлении в принципе невозможно получить точные значения регулируемых координат в условиях случайно изменяющихся значениях момента сопротивления нагрузки и момента инерции. Регулятора координат в разомкнутом ЭП нет, а есть только устройства задания управляющих сигналов. Примерами такого ЭП являются электроприводы якорно-швартовных устройств, грузовых кранов и лебедок.
ЭП со схемами управления замкнутого типа относится к ЭП, использующему обратные связи по выходным координатам. В состав ЭП входят регуляторы. В ЭП замкнутого типа возможно регулирование координат с заданными показателями качества при произвольных изменениях момента сопротивления нагрузки и ее момента инерции. Примерами такого ЭП являются электроприводы гребных электрических установок, траловых лебедок.
Показатели качества устанавливаются отдельно для ЭП разомкнутого и замкнутого типа.