4. Задача № 16.
1 . Принципы и схемы компенсации влияния режима прерывистого тока преобразователя на качество управления эп.
В режиме прерывистого тока резко изменяются параметры ЭП и его элементов, что вызывает трудности в настройке. На практике используют три подхода для получения желаемых характеристик:
а) используют так называемую двухконтурную САУ тока с подчиненным контуром напряжения или с двухконтурным регулятором тока;
б) компенсируют нелинейность режима прерывистого тока;
в) используют адаптивный регулятор тока.
а)одним из вариантов двухконтурной системы регулирования тока является использование внутреннего контура регулирования напряжения ТП. Напряжение на выходе преобразователя имеет вид:
,
(1)
где Rn, Ln, Tnя — сопротивление, индуктивность и постоянная времени силовой цепи преобразователя и участка якорной цепи до датчика напряжения.
Получим связь ЭДС преобразователя и тока якорной цепи при отсутствии возмущений:
(2)
(3);
(4)
(5)
(6),
теперь подставим все это в самое первое
уравнение и получим формулу 7.
Таким образом, передаточная функция объекта регулирования контура напряжения будет иметь вид 8:
(8)
Для получения высокого быстродействия частота среза контура напряжения должна быть выше сопрягающих частот объекта регулирования.
Рассматривая влияние в зоне частоты среза высокочастотную часть объекта можно представить 9:
(9)
(7)
Если датчик напряжения с апериодическим звеном Тдн = Тя, то применяют пропорциональный регулятор.При переходе в зону прерывистого тока из-за резкого снижения Кн переходные процессы отличаются по виду от стандартных в худшую сторону. Но обычно показатели оказываются достаточно приемлемыми. В двухконтурном регуляторе тока на внутренний регулятор подается положительная ОС по току якоря.
б)Компенсацию
нелинейной ЭДС преобразователя можно
представить как сумму двух составляющих:
первая —
— равная ЭДС, которая является непрерывной;
вторая —
— равна падению напряжения от тока
нагрузки.
Для первой составляющей нелинейность проявляется в виде синусоидальных регулированной характеристики при пилообразном опорном напряжении СИФУ в режиме непрерывного тока (Edo * co >α). Для ее компенсации необходимо подавать на вход СИФУ сигнал, пропорциональный ЭДС через звено с арксинусной характеристикой.
.
Для
второй составляющей нелинейность
преобразователя проявляется только в
режиме прерывистого тока в соответствии
с зависимостью
.
Характер этих зависимостей различен при разных значениях ЭДС якоря. На практике обячно достаточно построить соответствующее нелинейное звено при ЭДС якоря равным 0.
При построении САУ сигнал с регулятора тока или регулятора скорости (для одноконтурной САУ)задают составляющую напряжения, определяющую падение напряжения от тока нагрузки.
Эта составляющая проходит через нелинейное звено НЗ1 и суммируется с сигналом от тахогенератора, прошедшим через линейное звеноНЗ2 с арксинусоидной характеристикой
При такой структуре К передачи преобразуется . для настройки определяется только для режима непрерывного тока.
вВ случае пренебрежения ОС по ЭДС в режиме непрерывного тока объект регулирования контура тока представляется аппериодическим звеном с постоянными параметрами:
,
при этом используется ПН-регулятор тока.
В режиме прерывистого тока ток начинает протекать и спадает до нуля за один интервал проводимости
Среднее значение тока устанавливается в первый же интервал проводимости, т. е. рассматривая систему с непрерывной частью, для которой полоса пропускания меньше частоты коммутации тиристоров электромагнитной инерционности в цепи якоря можно пренебречь.
Рассматривая зависимости en(λ); en(iя) в соответствии со временными характеристиками в режиме прерывистого тока существенное изменение ЭДС преобразователя можно представить как изменение внутреннего эквивалентного сопротивления преобразователя при неизменном значении ЭДС преобразователя. С достаточной точностью зависимость эквивалентного сопротивления от угла проводимости описывается зависимостью:
С
уменьшением тока нагрузки угол
проводимости уменьшается от
до
0. При этом Rэп
возрастает до ∞. В общем можно принять,
что Rэп
>> Rя,
то есть для режима прерывистого тока
можно принять, что Rя
= Rэп.
Таким образом, в режиме прерывистого тока объект регулирования контура тока будет иметь вид:
Для настройки на ТО в данном случае необходим н-регулятор.
,
где
;
.
Таким образом, при переходе в режим прерывистого тока регулятор тока должен менять структуру с пропорционально-интегрирующую на интегрирующую. Причем коэффициент передачи регулятора должен изменяться в зависимости от угла проводимости. Подобный регулятор применяется в электроприводах КТЭ. Упрощенная схема одного из вариантов АЕТ
БУК — блок управления контактами.
ЧЭ — чувствительный элемент.
В режиме непрерывного тока большой сигнал с датчика тока приводит к замыканию ключей УК1 и УК2. при этом регулятор имеет пропорционально-интегрирующую структуру, а коэффициент передачи усилителя DA равен:
.
Если
Uдт
имеет форму тока якоря, то при _____
безтоковых ___ ЧЭ и БУК подают команду
на размыкание УК1 и работу УК2 в импульсном
режиме, при этом регулятор тока изменяет
структуру на интегрирующую. УК2 управляется
_______, управляющее напряжения для которой
должно пройти через функциональный
преобразователь (возведение в квадрат,
когда
,
где Тмд
— период модулирующего сигнала.
С уменьшением λ коэффициент передачи усилителя DA2 будет изменяться от min (при γ = 1) до min значения (при γ = 0), с зависимостью, обратно пропорциональной λ2. Настройку регулятора можно упростить, если в качестве модулирующего сигнала использовать сигнал с датчика тока. Если его форма соответствует форме тока.
На практике, как правило, датчик тока имеет инерционность — углы гальванической разводки и фильтры.
Т. е. его сигнал не соответствует реальной форме тока, поэтому на вход чувствительного элемента подается сигнал задания тока, а сам элемент настраивается на конкретные параметры якорной цепи данного ЭП. Подобные схемы РТ применяют, когда iхх отличный от нуля и угол проводимости λ min ≠ 0.
При использовании в качестве модулирующего сигнала ДТ, коэффициент передачи регулятора будет обратно пропорционален λ.