2. Контроль и наладка адаптивного регулятора тока эп постоянного тока (пример).

Трудности в процессе наладки тока якоря связана с наличием зоны прерывистых токов. В большинстве случаев оказывается не достаточно настроить РТЯ исходя из желаемого качества работы в режиме прерывистого тока. В большинстве случаев оказывается, что привод работает с зоной прерывистого тока, которая составляет порядка 20% от номинального тока, при этом при попадании в зону прерывистого тока существенно ухудшаются такие характеристики привода как коэффициент передачи преобразователя и следовательно общее быстродействие контура тока. При работе в зоне прерывистого тока возможно затягивание переходных процессов до нескольких секунд, при отсутствии специальных мер связанных с компенсацией влияния режима прерывистого тока.

В большенстве ЭП используется типовой подход при наладке контура тока в режиме непре и прерыв токов. при этом исходя из предположения, что влиянием ЭДС ЭД на динамику контура тока можно пренебречь. Действительно это возможно в случае если механическая постоянная времени (Т _м) на порядок больше постоянной времени соответствующей частоте среза разомкнутого контура тока (Т _м >10_*Т_µI).

Физически это объясняется тем, что изменение скорости а следовательно ЭДС происходит под действием относительно большой Т _м происходит существенно медленнее, чем изменение тока. Таким образом за время переходного процесса в контуре тока можно считать, что ω и ЭДС существенно не изменяется, а следовательно можно пренебречь их влиянием. С учетом этого рассмотрим два варианта структурных схем контура тока.

Первый случай соответствует режиму непрерывного тока.

настраивают на технический оптимум

Регулированная характеристика

т. О-наихудший вариант

К_п-коэф передачи преобразователя в динамическом режиме, выбор его значения осуществляют исходя из условия обеспечения отсутствия колебаний в наихудшем режиме работы контура тока. Если предположить что настройка на ТО будет выполнятся в точке В регулировочной характеристики, т.е. в этой точке будут получены оптимальные быстродействие и перерегулирование.

При работе настроенного контура в точке А произойдет изменение коэф передачи в сторону уменьшения что вызовет смещение ЛАЧХ вниз при неизменной фазовой характеристики. Следовательно в точке А будет получены более низкое перерегулирование, чем в точке В за счет значительного снижения быстродействия или увеличения времени регулирования.

Наоборот в точке О коэф преобразователя возрастет (будет max) ЛАЧХ поднимется вверх и произойдет сокращения запаса устойчивости по фазе, следовательно переходной процесс окажется колебательным при повышенном быстродействии. В некоторых случаях система может стать неустойчивой.

Таким образом для исключения излишней колебательности в контуре тока при настройке последнего на ТО рекомендуется выбрать К­п в точке ноль.

при U_у.нач=0 .

R_я.ц.- сопротивление якорной цепи. Ввиду того что активное сопротивление и индуктивность преобразователя отнесены к цепи якоря ЭД, значение

R_я.ц=Σ(сопротивление якоря + сопротивление добавочных полюсов + сопротивление дроссельной якорной цепи + эквивалентное сопрот. преобразователя (Rтp-pa или R реакторов) и R коммутационное, вызванное наличием индуктивности).

- малая постоянная по току.

В соответствии с описанными выше допущениями и настройке контура тока передаточная функция регулятора тока в режиме непрерывного тока оказывается равной:

при этом передаточная функция оптимизированного контура тока:

.

В режиме прерывистого тока рассматривается выше структурная схема контура тока принимает следующий вид:

где Ќ_п- коэф передачи преобразователя в режиме прерывистого тока в соответствии с регулировочной характеристикой.

R_фикт - фиктивное сопротивление преобразователя, определяющие нелинейность внешних характеристик в режиме прерывистого тока. Т.к характеристики в режиме прерывистого тока нелинейные то R_фикт не остается постоянной и увеличивается с уменьшением интервала проводимости вентилей.

фиктивное сопротивление не остаётся постоянной и зависит от интервала проводимости следующим образом:

где - частота питания сети

L_н- индуктивность нагрузки

L- индуктивность преобразователя

при

максимальное значение → ∞ при токе Id→0. Постоянное времени якоря в режиме прерывистого тока не учитывает ввиду её малости. Таким образом если записать передаточную функцию разомкнутого контура тока работа в режиме прерывистого тока с тем же самым регулятором, который был выбран для режима непрерывного тока при настройке но ТО получим:

т.к >> , то общий коэффициент передачи разомкнутого контура оказывается весьма низким.

При сравнении передаточных функций разомкнутого контура тока настроенного на ТО в режимах непрерывного и прерывистого токов в первом случае коэф передачи контура , во втором случае .

Т.е во втором случае коэф передачи меньше чем в первом случае, т.е быстродействие контура тока при том же самом регуляторе при переходе в зону прерывистого тока существенно снижается. Следовательно для поддержания неизменного быстродействия как в режиме непрерывного так и в режиме прерывистого тока необходимо изменять структуру Р.Т, таким образом чтобы передаточная функция разомкнутого контура тока в режиме прерывистого тока была равна:

что может быть получено при использовании в режиме прерывистого тока интегрирующего регулятора с передаточной функцией

.

ВЫВОД: при использовании в качестве устройств адаптации контура тока регуляторов с переключаемой структурой при настройке на ТО стараются получить ПИ регулятор в режиме непрерывного тока и интегрирующую структуру в режиме прерывистого тока. В качестве примера настройки регулятор тока с устройством адаптации релейного типа рассмотрим адаптивный регулятор тока приводов постоянного тока фирмы Siemens.

приведенный регулятор тока позволяет производить адаптацию контура тока за счет изменения состояния ключей SA1 и SA2. первый ключ изменяет коэф передачи пропорционального усилителя DA1, это необходимо для того чтобы скомпенсировать снижение коэф передачи преобразователя при переходе в зону прерывистого тока.

Второй ключ позволяет изменить структуру регулятора тока с целью поддержания неизменной формы переходного процесса как в режиме непрерывного тока так и в режиме прерывистого тока. В целом данный регулятор формирует ПИ-структуру при замкнутом SA1 и SA2, что соответствует непрерывному току и интегрирующую структуру регулятора в зоне прерывистого тока при разомкнутых SA1 и SA2. Усилитель DA3 выполняет функцию согласования фильтра R6-C2 с нагрузкой регулятора тока.

Т.к величина в режиме прерывистого изменяется обратно-пропорционально квадрату угла проводимости, то для более точной компенсации нелинейностей режима прерывистого тока необходимо выполнять коммутацию ключей SA1 и SA2 со скважностью пропорционально углу проводимости . С этой целью в схему введен компаратор DA4, ФОРМИРУЮЩИЕ ПРЯМОУГОЛЬНЫЙ СИГНАЛ для управления ключами, который для формирования скважности, пропорционален углу проводимости производит сравнение напряжения, пропорционально току якоря, поступающего с датчика тока через сопротивление R14, с напряжением уставки, поступающего через сопротивление R13.

расчет параметров рассмотренного адаптивного регулятора осуществляется в два этапа.

Во первых производит расчет параметров, обеспечивающих настройку на ТО для режима непрерывного тока, т.е при замкнутых ключах.

Во вторых производим расчет параметров обеспечивающих настройку на ТО для режима прерывистого тока т.е при разомкнутых ключах.

Первая часть расчета

(SA1 ЗАМКНУТ)

(SA2 ЗАМКНУТ)

Для непрерывного тока (ключи замкнуты).

при настройке на ТО передаточная функция в режиме непрерывного тока должна быть .

Из сравнения получаем:

, Задаем С1следовательно R4.

примем R9=R8, ЗАДАЕМ R2 следовательно R1.

Вторая часть расчета (при разомкнутых ключах) прерывистый ток.

, ,

сравнивая передаточные функции получим