Запорожец  Издания 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 [ 18 ] 19 20 21 22


5.1. Схема комбинированной системы вектора управления асинхронным проводом

главного потокосцепления, а внутренние контуры составляющей тока статора и модуля главного потокосцепления можно выполнить на основе аналоговых измерительных систем. Системы векторного поворота и тригонометрического анализатора также целесообразно выполнять на основе аналоговых измерительных систем, причем умножители могут выполняться на основе измерительных схем или на парах согласованных транзисторов. Заметим также, что в случае применения микропрограммируемого процессора очевидным является использование нескольких умно-жительных устройств.

На рис. 5.1 приведена схема комбинированной системы векторного управления частотно-регулируемым приводом. В системе с опорным вектором Чо три внутренних контура выполнены аналоговыми, а два внешних - на микропроцессорах. Контур управления модулем напряжения статора двигателя осуществляет линеаризацию характеристик тиристорного преобразователя и обеспечивает передаточную функцию, близкую к расчетной:

(5.3)

Это обеспечивается контуром с эталонной моделью.

Контур составляющей тока статора двигателя Is2 замыкается при помощи ПИ-регулятора и контура с эталонной моделью. Это обеспечивает более точное соответствие его передатрчной функции модельной

Wr{s) = k\.A2Ts-\-l).

6,2. Блок-схема вычислительного процесса системы управления

Первый контур управления модулем главного потокосцепления с ПИ-регулятором и контуром с эталонной моделью обеспечивает передаточную функцию

WAs)ko.[.nl{2T,.s+l). (5.4)

Аналоговое преоЪразоВаше Щи ш


Таким образом, внутренние контуры реализуют «грубую» настройку системы и обеспечивают стабильность передаточных функций при изменении параметров привода.

Точность управления угловой скоростью двигателя и модулем главного потокосцепления обеспечивается цифровым управлением при помощи одного микропроцессора. На схеме (рис. 5.1) микропроцессор реализует два регулятора - угловой скорости PC и модуля главного потокосцепления РЯг.

Регулятор Pfli - цепочечный, поэтому с его помощью реали зуется соотношение

Цифро-аналоговое преобразование

Сердисные программы, дисплей

Конец,

(5.5)

На один шаг вычислений при этом требуется три операции сложения и одна - умножения, что почти в два раза сокращает время обработки по сравнению с использованием системы с ПИ-регулятором.

Включение второго цепочечного контура регулирования тока статора Is2 в вычислительный процесс микропроцессора позволяет получить более качественное управление этой переменной по сравнению с управлением в традиционной одноконтурной схеме.

Организация контура управления угловой скоростью при помощи двойного замыкания контура (внутреннего - ПИ-регулятором, внешнего - цепочечным), позволяет получить систему с астатизмом по нагрузке.

На рис. 5.2 приведена блок-схема цикла процесса управления приводом. Время на выполнение сегмента ПИ-регулятора, согласно соотношению (5.4), составляет приблизительно 200 мкс. При использовании различных интервалов для канала угловой скорости и модуля главного потокосцепления цикл может быть сокращен до 0,5 мс,



5.3. Микропроцессорная система частотного привода

с управлением по вектору потокосцепления ротора двигателя

Микропроцессорная схема системы «Трансвектор» описана в работе 25]. В системе применена комбинированная аналоговая система идентификации составляющих потокосцепления, использующая измерительные обмотки или модель статора двигателя,

d .т, г, ; , d

(5.6)

Измеряются мгновенные значения модуля вектора напряжения статора Us и вектора тока статора !s. Составляющие главного потокосцепления Woa и Чор получаются на выходе аналогового интегратора. Векторные преобразования, вычисления составляющих потокосцепления ротора (Wra и Члр) и регуляторы каналов управления угловой скоростью и модулем потокосцепления ротора, а также сервисные программы связи с дисплеем возложены на два микропроцессора типа 8085.

Структурная схема системы представлена на рис. 5.3. На схеме штриховыми линиями ограничены функциональные блоки, реализованные на двух процессорах.

Привод снабжен двумя выявительными устройствами индикации составляющих вектора основного потокосцепления двигателя IQal и lopl- Одно устройство содержит измерительные обмотки на двигателе и шр, а второе вычисляет в блоке статора двигателя БАД э.д.с. по напряжению и току статора двигателя. Электродвижущие силы Ёо, £р переключателем Ki подаются на интегратор Я, на выходе которого получаются сиг-


5.3. Структурная схема микропроцессорной системы векторного управления частотно-регулируемым приводом по вектору потокосцепления ротора двигателя


налы основного потокосцепления двигателя Wa, Эти сигналы ключом К2 подаются в процессор УЯг. Кроме того, в этот процессор подаются также сигналы тока двигателя ta, /р.

В процессоре УЯ2 в ячейке блока БСК выделяются сигналы направляющих косинуса, синуса (cosqp, sin ф) и модуля намагничивающего тока двигателя imR.

В процессоре УП2 производится также пересчет составляющих вектора тока h неподвижной системы координат (а, р) в составляющие вращающейся системы координат [d, q), связанной с ротором:

•sds

Производится также пересчет составляющих вектора управляющего напряжения, поступающего на вход ТПЧ из вращающейся системы координат (d, q) в неподвижную (а, р):

sd> sq

и.

В процессоре УЯ] реализуется система векторного управления частотно-регулируемым приводом. Эта система содержит два канала управления - магнитным потокосцеплением и угловой скоростью двигателя. В канале управления магнитного потокосцепления имеется интегратор уровня возбуждения двигателя ИТз и далее два контура регулирования - магнитного потокосцепления с регулятором РП и регулирования тока возбуждения с регулятором РТа. В канале управления электромагнитным моментом двигателя имеется контур регулирования скорости двигателя с регулятором PC и контур регулирования момента двигателя с регулятором РМ. Для компенсации э.д. с. двигателя в контуре регулирования введен блок БК-

Все регуляторы реализуют настройки по условиям технического оптимума.

Цикл первого микропроцессора включает в себя вычисления программ регуляторов пяти контуров управления: контура регулирования момента РМ и продольного тока PTd, селектор программ с контурами регулирования скорости двигателя PC, магнитного потокосцепления двигателя РП и интегратор коррекции задаваемого значения тока намагничивания ИТз-

Цикл второго микропроцессора включает в себя векторный анализ составляющих тока двигателя isd, isq, а также ввод и преобразование аналоговых сигналов из системы координат {d, q) в систему (а, р). Кроме того, этот процессор выполняет преобразование цифровых сигналов Ua, Ив, Uc в аналоговые.

Общий цикл процессоров составляет 1 мкс, синхронизация циклов производится внешним синхронизатором. На рис. 5.4 приведена блок-схема вычислительного процесса системы управления с указанием приблизительного времени выполнения операций.

Система использует 5,3 Кбайт памяти, причем 2 Кбайт ис-прльзованы для хранения таблиц тригонометрических функций



Инт 1»с Уп

->300мнс

РМ,РТ,БС

електор программ

Инт 1мс

Пульт /правления с дисплеем

У/72

sinf, CDSip

"~Г~

ЗООмнс

г 150 МНС

/7К2

Преобразователь код-аналог

•200мкс

ZOOmkc

5.4. Блок-схема вычислительного процесса управления приводом

sin ф и cos ф. Это необходимо для обеспечения удовлетворительного быстродействия системы.

Для реализации ПИ-регуляторов применяется соотношение

yI = YLx + kk [ДХ? + {MIT) ХЧ1 (5.7)

где У* -выход fe-ro ПИ-регулятора; Xf - вход k-vo ПИ-регулятора; AZ? = Zt - X?-i; Г - константа цикла управления; Л/- шаг вычислений; - общий коэффициент усиления ПИ-регулятора.

Таким образом, на один шаг вычислений необходимо три операции сложения и две - умножения.

В системе предусмотрен контур ослабления поля на базе интегратора ЯГз с ограничением по максимуму. В случае превышения модулем \0s\ значения f/o интегратор выходит из состояния насыщения и, соответственно, снижается заданное значение imR. Кроме того, при текущем значении imn автоматически изменяется значение задаваемого момента.

На рис. 5.5 приведены осциллограммы экспериментального исследования частотно-регулируемого привода мощностью 7,5 кВт с процессорным управлением по схеме рис. 5.3. Как видно, при реверсе привод работает с заданным постоянным уско-

5.5. Осциллограммы переходных процессов в приводе ТПЧ-АД с микропроцессорным управлением по вектору магнитного потокосцепления ротора

рением изменения угловой скорости, при перерегулировании не превышающем 5%. Ток намагничивания поддерживается на " постоянном уровне.

ШОмс

~J \.-1

5.4. Система частотного привода с управлением от ЭВМ по вектору потокосцепления статора двигателя

Применение микро-ЭВМ для векторного управления частотно-регулируемым приводом позволяет реализовать различные алгоритмы управления.

На рис. 5.6 представлена функциональная схема аналогоцифровой системы управления приводом ТПЧ-АД посредством ЭВМ по вектору потокосцепления статора двигателя. В схеме реализуются следующие алгоритмы управления амплитудой и частотой напряжения питающего двигатель:

Usm = ku is) сои, - Wsm); fflUs = Йо) («) {<i>° - «) + u>°,

где ku{s), ka{s) -передаточные функции по каналам управления амплитудой и частотой напряжения; со" - заданная угловая скорость двигателя; W°sm - заданное потокосцепление двигателя. В данной схеме предварительная обработка информации координат двигателя возложена на интеграторы Иа, Яр и АЦП. Такая система обрабатывает входные аналоговые сигналы за 16 мкс и выходные за 10 мкс. Это время не входит в период времени выполнения основной программы. Во время ожидания, до конца преобразования, основная программа продолжает выполняться. В словах программа занимает около 250 двухбайтных слов резидентной памяти. После запуска программа начинает циклически опрашивать внешние адреса, которым соответствуют адреса преобразователей, датчика угловой скорости и значения заданных величин. Первыми вводятся данные о потоке и его производные через мультиплексор и интерфейс параллельного обмена. Вычисляются Wsn и со,. Далее вводятся опять через мультиплексор и интерфейс параллельного обмена заданные величины W°sm и й)" и величина со в цифровой форме от датчика угловой скорости ДС. Вычисляются значения Usni и coys и через интерфейс параллельного обмена поступают в цифро-аналоговые преобразователи, которые воздействуют на тиристорный преобразователь частоты ТПЧ. Цикл повторяется с периодом 2,5 мс.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 [ 18 ] 19 20 21 22