Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
101
Добавлен:
02.05.2014
Размер:
1.1 Mб
Скачать

6.7 Частотное регулирование момента асинхронного электропривода.

Управляемость асинхронного электропривода, аналогичная управляемости электропривода постоянного тока приUя = constиФ = const,обеспечивается путем одновременного регулиро­вания частоты f1и напряженияUiили токаI1 статорной обмотки.

Этот способ регулирования момента реализуется в системе ПЧ —АД, основные особенности которой были подробно рас­смотрены в § 5.5.

При выполнении условий, для которых справедливо ли­неаризованное уравнение механической характеристики асинхронного двигателя при питании от источника напряжения (см. § 3.11)и от источника тока (см. § 3.12),при регу­лировании момента можно использовать структурную схему асинхронного электропривода, представленную на рис. 5.11.

Если, например, при поддержании постоянным потока1 = constзамкнуть систему отрицательной обратной связью по моментуМс коэффициентом обратной связи по моментуkо,м, асинхронный электропривод приобретет свойства, под­робно рассмотренные для обобщенной системы УП —Д в § 6.4.

Однако реализация рассмотренного там способа регули­рования момента по отклонению в применении к асинхронно­му электроприводу вызывает практические трудности. Важной особенностью асинхронного электропривода является отсут­ствие простых способов измерения электромагнитного мо­мента двигателя. Без принятия специальных мер, рассматри­ваемых в § 7.9,момент асинхронного двигателя нелинейно за­висит от доступного для измерения тока статора, и реа­лизовать обратную связь по моменту с помощью связи по току, как в электроприводе постоянного тока, здесь не удается.

Как следствие, во многих практических случаях от ав­томатического регулирования момента по отклонению отка­зываются и прибегают к использованию компенсационного способа управления с помощью положительной обратной связи по скорости.

Как показано на рис. 6.20,аиб,для измерения ско­рости на валу двигателя устанавливается тахогенераторТГ, ЭДС которогоeТГпри постоянном потокеФтгпропорцио­нальна скорости:,

при этом уравнение для канала регулирования частоты имеет вид

гдеkр,мкоэффициент усиления регулятора моментаРМ.

В соответствии со структурной схемой на рис. 6.11при учете (6.63)можно записать

Подбором значений kр,миkп,собеспечивается критическая положительная связь по скорости

Рис. 6.20.Схемы частотного регулирования момента с инвертором напряжения (а) и инвертором тока(б) при этом уравнение механической характеристики запишется в виде:

, (6.66)

где kм=kfkр,мп.

Решим (6.63) относительно uз,м:

С учетом (6.65) получим:

, (6.67)

где .

Соотношение (6.67)свидетельствует о том, что в схемах на рис. 6.20сигнал задания момента пропорционален абсо­лютному скольжению двигателяsа,поэтому рассматриваемый компенсационный способ иногда называютуправлением по абсолютному скольжению.

Механические характеристики,соответствующие(6.66)прир=0, представлены на рис. 6.21,а. Они постро­ены в предположении, что преобразователь частоты облада­ет способностью рекуперации энергии в сеть. Если преоб­разователь не обеспечивает такой возможности, во втором и четвертом квадрантах механические характеристики сущест­вуют в узкой области, ограниченной осью абсцисс и ха­рактеристикой динамического торможения 2. При преобразователе частоты, способном передавать энер­гию как в прямом, так и в обратном направлениях, при критической положительной связи по скорости обеспечивается астатическое регулирование момента в пределах, ограничен­ных перегрузочной способностью двигателя<Мк)и при изменении скорости от характеристики 1,соответствующейО = -Оmах = const, до характеристики 3,соответствующей противоположному направлению вращения поля и максимальной частоте преобразователя частотыО = -Оmах.

Рис. 6.21.Механические характеристики (а) и структурная схема (б) при частотном регулировании момента

Перегрузочная способность Мк в данной схеме зависит от способа управления полем двигателя. Наименьшая перегрузочная способность соответствует регулированию при 1 = const, наибольшая - при 2 = const, причем она ограничивается на­сыщением магнитной цепи машины и запасом по напряже­нию преобразователя частоты как при питании от источника напряжения (см. рис. 6.20, а), так и при питании от источ­ника тока (см. рис. 6.20, б).

В схеме с инвертором напряжения для регулирования потока в канале управления напряжениемuу,нпредусматривается функциональный преобразовательФП, на вход ко­торого подаются сигналuу,чпропорциональныйОэл, и сигналаuз,ь,пропорциональный абсолютному скольжениюSa. В функции этих величин функциональный преобразователь оп­ределяет сигнал задания напряженияuу,нв соответствии с (5.17,аили 6)при 1 =1ном = constили2 =2ном = const. В частности, при 1 = constсигналuу,нвычисляется по соот­ношению

В схеме с инвертором тока (см. рис. 6.20,б)в канал регулирования токаuу,твведено нелинейное звеноНЗ, ко­торое формирует сигнал заданияuу,тв нелинейной зави­симости отSа,определяемой соотношением (5.17,б)при2 =2max = const:

Для поддержания постоянным вектора потокосцепления в динамике на рис. 6.20,бу инвертора тока предусмот­рен вход управления фазой тока. В канал регулирования фазы тока введено нелинейное звеноН32,реализующее зависимость от абсолютного скольжения, определяемую по (5.17,в):

.

Динамические свойства электропривода с рассматриваемым способом регулирования момента определяются (6.66),кото­рое вместе с уравнением движения позволяет построить структурную схему, представленную на рис. 6.21,6.

Рассматривая эту структурную схему, можно заключить, что при задании момента скачком он нарастает до задан­ного значенияпо экспоненте и через (3—4)Тэустанавливается на заданном уровнеМ = Мз = const.Под дей­ствием постоянного момента электропривод приMс = constдвижется равномерно ускоренно до тех пор, пока нарастающая частотаf1(Оэл)не достигнет максимального значения f1max(Оэлmax). Далее пpиf1 = f1max = constдвижение электропривода при данном моменте нагрузкиМcопределяется механической характеристикой 1(рис. 6.21,а).