 |
 |
 |
 |
бОмс
ЮОмс
. я * . . . | |||
,12- | |||
V " |
жения так, как это показано в § 3.3. Йых связях описываютСй выражением
[PsU. 2))
3.11. Осциллограммы пуска (а) и реверса (б) привода по системе «Трансвектор»
Приведена в работе [11]. Блок векторного поворота ПК2 служит для преобразования вектора тока статора системы координат (а, Р) в вектор системы координат (1,2), неподвижных относительно вектора потокосцепления ротора, а блок ПК\-Апя преобразования вектора сигнала напряжения, управляющего преобразователем частоты ТПЧ, си-стемы координат (1,2) в вектор системы координат (а, Р). Управляющая часть системы содержит систему регулирования тока, регуляторы PTi и РТ2 которой включены в контуры составляющих тока статора /si и /s2 и содержат блок компенсации и развязки Блоки содержит устройство прямой компенсации э.д.с. вращения и устройство развязки контуров по связям Ljfi). Устройство развязки выполнено в виде апериодических фильтров и блоков умно-"егуляторы в перекрест-
(3.49)
гт TiLs/iR. + klRr)-
Схема устройства компенсации и развязки Е приведена на рис. 3.9,6.
В работе [9] эта подсистема, включающая в себя контуры управления составляющими и /s2, названа «Трансвектор».
Контуры управления модулем потокосцепления ротора \г\ и угловой скоростью выполнены с применением ПИ-регулято-80
ров. в контуре управления угловой скоростью применена коррекция мгновенного значения модуля потокосцепления ротора в виде блока деления БД.
Регуляторы токов PTi и РТ2 выполнены в виде ПИ-регуля-торов и характеризуются передаточными функциями Wp.-,i (s) -
= (riS+ 1)/(Ги15) и Гр.,2(5) = (Г25+ 1)/(Г„25).
Все контуры регулирования настраиваются по условиям, близким к условиям технического оптимума по нормированным полиномам A(s)=-s+\,75as-\-2,\bas-i-a или A(s) = s*-\-+ 2, las + 3,Aah + 2,7 ah + a\
Ha рис. 3.11 приведены осциллограммы пуска и реверса частотно-регулируемого привода по системе «Трансвектор».
Как видно, потокосцепление ротора двигателя [Чг! практически сохраняется неизменным, а при изменении скорости близко к равноускоренному при задании изменения скорости с постоянным ускорением соз =Аз/.
При прямом включении системы на единичное изменение скорости время ее нарастания составляет 60 мс. 3.5. Система управления по вектору потокосцепления ротора приводами с машинами двойного питания
Использование асинхронного двигателя с фазным ротором позволяет осуществлять питание машины и со стороны статора и со стороны ротора. Возможно включение преобразователя частоты либо в цепь статора, либо в цепь ротора, либо и в цепь статора и в цепь ротора. В первых двух случаях вторая цепь подключается непосредственно к сети. В третьем случае совместное управление со стороны статора и со стороны ротора позволяет наиболее полно использовать машину. Векторы 45 и совершенно равноправны и могут быть выбраны в качестве опорных.
Динамику машины можно описать: для переменных и 1,-
dt dt
-rfrr + ijrPVr-. (3.50)
-hJr+-rr(Ur--k,U,); Lf
для переменных н h
= -/?s/s-/4s + t>.;
s-y-
- (co„ - pco) /s + is - kfir).
peons
(3.51)
3.12. Структурная схема привода с двигателем двойного питания
Таким образом, при выборе опорного вектора Ф, или Чз системы управления целесообразно строить связанными со статором (преобразователь в цепи статора), если опорный вектор Ч, и связанными с ротором, если опорный вектор Чг. При таком подходе структура системы управления окажется совершенно независимой от опорного вектора.
На рис. 3.12 приведена схема привода, в котором в качестве опорного вектора выбран вектор Wr, соответственно преобразователь частоты включен в цепь ротора, а цепь статора подключена к сети переменного тока постоянной частоты и амплитуды. В контуре управления модулем потокосцепления ротора \г\ применен ПИ-регулятор, который может быть построен по симметричному оптимуму. Ликвидация форсирования может быть осуществлена применением апериодического фильтра на входе контура. Динамика модуля потокосцепления ротора без системы управления описывается дифференциальным уравнением
rf>F,/=-/?. + f/M.
(3.52)
Уравнение (3.52) записано в системе координат, связанной с вектором потокосцепления ротора. Возмущение в контуре возникает от цепи составляющей тока ротора /г2. Это возмущение / = kJU - L[(iiI. В данном случае можно применить схему
3.13. Структурная схема контура модуля потокосцепления ротора
подавления возмущения контуром с эталонной моделью, как это было сделано для асинхронного привода. На рис. 3.13 приведена полная структурная схема канала модуля потокосцепления ротора.
Система дифференциальных уравнении, описывающих эту структуру, имеет вид:
dt din dt
= - RrJn + и.
= - 4-/г. + A I ЧЛ--(f/rl -/).
(3.53)
где T, = oLL,/{RA + R,Q; f = - L/,,. Характеристический полином канала Iri
(3,54)
Корни характеристического полинома всегда вещественны я отрицательны. Эквивалентные постоянные времени:
г ~ Г 4- V Т ~ Г """
LfRs Ч" sRr
Постоянные времени Ti и Г2 различаются для нормальных машин не менее чем на порядок: Гг < Tfi-
Оценка отношения постоянной времени T3 = Ls/Rs к малой постоянной времени контура Г/ дает
Можно полагать, что передаточная функция для Чг относительно управления Usi представляется апериодическим звеном с постоянной времени Г:
I Чг I(s)/fsiis) = k/{s + Tii): (3.55)
Применение ПИ-регулятора обеспечивает астатическое регулирование модуля потокосцепления ротора. Подавление влияния перекрестных связей осуществляется методами, рассмотренными выше.
3.14. Функциональная схема привода с синхронным
управлением
двигателем и векторным
пиЛ°"Р управления электромагнитным моментом описывается дифференциальным уравнением 1.ь.всется
jrP\r\- risx + {Vr2 - ksUs2). (3.56)
Существенной особенностью данного типа привода является присутствие наряду с э. д. с. вращения р<л\Ц,\ и трансформаторной э. д. с. Z-r/ji составляющей, пропорциональной напряжению статора ks (/г- Это приводит к необходимости компенсации величины (fejC/ - ро) I). Функциональная схема привода приведена на рис. 3.14.
Система включает в себя датчики мгновенных значений обобщенных векторов Is, Os, In а также датчик положения ротора ДП, на выходе которого сигналы пропорциональны мгновенным значениям направляющих косинусов магнитной оси фазы А ротора относительно магнитной оси фазы А статора.
Преобразователи ПК\ и ПК.2 осуществляют преобразование проекций векторов и 0 системы (а, р) в проекции векторов 84
системы координат [d, q), связанной с ротором машины:
is(d.q) = h(a.) exp
(3.57)
Преобразователь координат ПКз осуществляет преобразование проекций вектора Us(,d.q) системы координат {d,q) в проекции вектора системы координат, связанной с вектором потокосцепления ротора:
Us{i.2) = Us{d. ?)ехр- / %гт-
(3.58)
В системе используется умножитель для получения составляющей Us2-
Преобразователь координат ПК4 осуществляет преобразование проекций вектора тока ротора системы координат {d, q) в проекции вектора системы координат (/, 2).
Устройство вычисления вектора потокосцепления ротора содержит векторный сумматор и тригонометрический анализатор ТА. Устройство определяет вектор в полярном представлении:
г t
4, = tjexp
(3.59)
Контур регулирования модуля потокосцепления ротора содержит ПИ-регулятор РП и дополнительный контур с эталонной моделью для подавления перекрестной связи. Контур регулирования составляющей вектора тока 1г2 содержит ПИ-регулятор РТ, дополнительный контур с эталонной моделью для прямой компенсации величины {ksUs2 - ра>\о\)- В системе используется регулятор скорости PC типа П-регулятора. Преобразователь координат Л/Сз осуществляет преобразование вектора напряжения ротора UrKi,2) в вектор Ur(d,q):
Ur(d,q) = Us(l.2)\v{i\{<Si,r~ P)dx (3.60)
Преобразователи фаз ПФ преобразуют двух-(трех)фазные сигналы в трех-(двух)фазные эквивалентные сигналы. Включение системы производится в следующей последовательности: подаются сигналы задания соз = О и Ч,з = 0; ротор подключается к сети по цепи ПФ - ПК2 - ПКз - ПКъ - ПФ - ТПЧ. Частота преобразователя оказывается равной частоте питания статора, и направления вращения м. д. с. статора и ротора совпадают. При этом по контуру управления модулем потокосцепления ротора устанавливается заданное значение модуля IFr],
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 [ 13 ] 14 15 16 17 18 19 20 21 22