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

от угловой скорости ротора, проходящий через корректи-рующий фильтр Wk\{s) с коэффициентом усиления, пропорциональным ошибке по фазе бт]. Составляющая напряжения статора Us\ содержит сигнал, пропорциональный управляющему напряжению -С/г, с коэффициентом усиления бц. Так как для машины нормального исполнения [/51 52 = 0,06 ~ 0,1, то при 8ц 0,1 сигналы Us] и Us2 бт1 практически равны по значению

и система управления полностью р асстраивает-ся. Ниже будут рассмотрены средства борьбы с подобного рода возмущениями, однако радикальным решением является использование датчиков Холла, обеспечивающих прямое измерение составляющих вектора главного потокосцепления, и тригонометрических анализаторов, нормирующих эти сигналы по амплитуде и обеспечивающих синусоидальность сигналов направляющих косинусов с ошибками по фазе, не превышающими 1°.



2.4. Векторная диаграмма (а) и структурная схема привода ТПЧ-АД при

учете ошибки угла опорной системы координат

2.4. Контур регулирования электромагнитйого момента асинхронного двигателя в системе управления по вектору главного потокосцепления двигателя

Согласно системе дифференциальных уравнений (2.9) контур управления электромагнитным моментом эквивалентен контуру цепи якоря машины постоянного тока (рис. 2.5). Отличие состоит в том, что сопротивление, эквивалентное сопротивлению цепи якоря, для асинхронной машины равно Rs + krRr, в связи с этим постоянная времени, эквивалентная постоянной времени

цепи якоря, равная Ls/{Rs + krRr)> оказывается существенно меньше, чем у машины постоянного тока тех же габаритов.

Заметим также, что перекрестные связи от составляющей Is\ имеют аналогию и в машинах постоянного тока. Существенным оказывается то, что для асинхронного двигателя при появлении момента сопротивления всегда возникает размагничивающая составляющая тока ротора 1г\. Для установившихся режимов составляющая тока статора

/.1 = (Lor/Rr) (%о ~ Р«) /.2 + I 0 yim- (2.25)

Учитывая, что W

Lm{Isl + Irl\ получим

L. = -

(2.26)

Таким образом, составляющая тока статора Isi в процессе работы системы непрерывно меняется при постоянном модуле

Tuts

"1

O.CU)

К.С.7

2.5. Структурная схема контура управления электромагнитным моментом двигателя



главного потокосцепления, что существенно отличает асинхронный двигатель от машины постоянного тока, где ток возбуждения обычно постоянен по значению.

Опираясь на структурную схему рис. 2.5, применим в контуре управления составляющей тока статора Ла ПИ-регулятор и прямую компенсацию э.д. с. вращения pcolo]. Получим

йр.т(5) = (Г„.т5+1)/(Ги.т5).

(2.27)

При Г,,=1Ж+W и Г =2г,(й,.Л.с.т)/(«.+

"f"*rr) контур будет настроен в соответствии с условиями технического оптимума.

Прямая компенсация э. д. с. вращения снижает влияние внутренней связи машины в соответствии с передаточной функцией

6 (рсо I У J) (s) (рсо 11J) (s)

где ккЕ = \/kj, п.

(2.28)

Применение в цепи компенсации простого фильтра:

позволяет получить передаточную функцию вида

(2.29)

6(po3*o)(s)

(2.30)

Влияние э.д. с. вращения, соотнесенное с выходным сигналом контура управления составляющей /s2, определяется функцией

(Р<

(2.31

Если Дрейф ДГц = О, то

(pea I Чо I) (s) {2Tls

(2.32)

Максимум усиления оказывается при частотах, больщих (27-,)-.

Таким образом, при точно известных параметрах машины и преобразователя представляется возможным практически подавить влияние э.д. с. вращения.

Контур управления угловой скоростью ротора, при настроенном контуре составляющей тока /«2, может быть настроен по условиям технического оптимума при помощи П-регулятора и по условиям симметричного оптимума при помощи ПИ-регулятора скорости. На рис. 2.6 приведена структурная схема кон-

2.6. Структурная схема контура управления скоростью асинхронного двигателя

тура управления угловой скоростью асинхронного двигателя с ПИ-регулятором. В системе применена коррекция значения модуля главного потокосцепления, так как управление скоростью может осуществляться при переменном значении модуля главного потокосцепления. Очевидно, что максимальный располагаемый момент соответствует максимальному допустимому по насыщению значению модуля главного потокосцепления. Так как коррекция осуществляется при помощи блока деления, то привод должен включаться в такой последовательности:

сигнал (Оз = О, включается канал управления модулем потокосцепления;

после установления I Чо I ™ I 1з выполняется программа управления скоростью.

Такая последовательность включения позволяет использовать стандартные блоки деления.

2.5. Применение цепей аналитической самонастройки для подавления параметрических возмущений и влияния внутренних перекрестных связей в контурах векторного управления частотно-регулируемых приводов

Основными проблемами при расчете и настройке системы векторного управления являются:

подавление перекрестных связей между каналами управления модулем вектора главного потокосцепления и каналом управления угловой скоростью ротора;

идентификация параметров модели Горева - Парка для конкретной машины.

Первая проблема может быть решена путем применения прямой компенсации перекрестной связи, однако коэффициент компенсирующей связи может быть функцией параметра машины и, следовательно, связан со второй проблемой.

Рассмотрим структурную схему, соответствующую системе подчиненного регулирования (рис. 2.7), где постоянные времени

ПИ-регулятора выбраны: Тр выходной сигнал

Тогда

Y(s)

(2.33)

эквивалентная постоянная.



U(s)

T2S-

O.CY

Y(s)

2.7. Структурная схема подчиненного регулирования в системе векторного

управления

Предположим, что истинные значения kr.ako отличаются от принятых при настройке: (йт. пйо)/{йт. по)* = 1 + 6. тогда выходной сигнал системы

Y{s)

о. с у

2Гэ(1+б)52 + 2Г,з(1+б)5+1

(2.34)

Полагая, что рассматриваемый контур подчинен внешнему контуру, оценим отклонение переходного процесса от апериодического с постоянной времени 2Гр,э, так как при расчете настроек внешнего контура рассматриваемый контур аппроксимируется апериодически звеном с постоянной времени 2Гдэ. Функцию оценки возьмем в виде

где t{t) - разность выходного сигнала контура y{t) и выходного сигнала 1/э(0 системы, описываемой апериодическим звеном:

Е (s) = [kZc у/{2Тэ5 +l)-W (5)] и (s\ (2.35)

где \F(s) - передаточная функция исследуемой системы.

Входное воздействие U{s)= U/{2Ts) соответствует ступенчатому сигналу.

Используя теорему Парсеваля

S = \ E(s)E(-s)ds, S

- оо -/ оо

получим для системы с точной настройкой

V 2rj,,s + 1

Для возмущенной системы E is) = {(2T,s + 1) - - {1 + 6) 5 + 2Г, (1 + 6) 5 +1 ]

1 + a + 66 /,-1

(2.37)

Отношение Fot/Fo = 5(1+64 6б2)/(5 + 36) показывает отклонение значения средней квадратической ошибки при возмущении от величины этой ошибки при идеальной настройке. Включение контура с эталонной моделью и корректором с передаточной функцией Wk{s) позволяет подавить параметрические возмущения в контуре.

Используя в качестве корректора регуляторы, применяемые в системах подчиненного регулирования, можно получить эффективное подавление параметрических возмущений.

Рассмотрим корректор с передаточной функцией Wis) =

= --, тогда выходная переменная системы будет

211э

г (s) = { [(2Г*к) S+1] k-\ yU is)} X

(1+б)(2Г2/ + 2Г,з5) + 1 2Г,,з

1)} . (2.38)

При отсутствии параметрического возмущения (6 = 0)

Y{s) = { [{2Tt,,lk) s+1] k-[. yU is)} X

1 2Г

2Ггэ5 + 1

s + l]i2T,s+ I)

(2.39)

2 2

Если заменить в знаменателе полином 2Гдэ5 +2Гдэ5+ 1 на

1, как это делают при расчете систем подчи-

полином 2Гдэ5

ненного регулирования, то при конечном значении йк>1 получим

Y(s) =

К} с у

2Гцэ5 +

т. е. точное соответствие передаточной функции системы модельной.

Интеграл квадрата ошибки при ступенчатом входном воздействии для возмущенной системы будет

и при 6 = 0

4[42 + 13fe,,+ l0 + 3(fe, + 2)d] Т.

. (2K + l)fec.yy

4(4 + 13; + 10)г

(2.40)

(2.41)



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