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


~~ 1,, 3.15. Структурная схема приво i да

После этого сигнал сиз изменяется в соответствии с программой.

В рассмотренной системе управления можно организовать управление переменными \Wr\ и

Применение двух преобразователей частоты в статоре и роторе позволяет осуществить управление четырьмя переменными, что, в свою очередь, позволяет управлять энергетическим режимом работы машины. Целесообразным является способ управления машиной двойного питания, состоящий в управлении переменными \Wr\, hu Is2 и юг -pw. Два контура работают в режиме стабилизации: Ч,( =

= const, /si = О, a два - в режиме управления. Система дифференциальных уравнений для системы привода:

+ «r/.2 + (f/si-ferf/M); 0 = krRr/s2 + Кг - Р») I I + U,2;

= -(+t)t

(3.61)

+ (£/s2- W2).

Введем обозначения f/si - krUn = Usn, «2 - krUr2 == f/srz, тогда число управляющих воздействий будет равно числу управляемых переменных. Структурная схема такого привода приведена на рис, 3,15.

На схеме скольжения ротора относительно вектора потокосцепления ротора обозначено р = сод - рю. В контуре регулирования р применен ПИ-регулятор с передаточной функцией Wp(s) = (Tpis-- l)/7p2S. С учетом параметров контура управления уравнение (3.61) принимает вид:

feT.nfeo.clrl /Гр,« + г

(V + 1)

Гр2«

-) (Рз - РО. с р + Р i *г I + krRrIs2) = 0.

(3.62)

Здесь введен коэффициент о. ci,!rl. постоянный при заданном способе управления приводом ( = const).

Преобразуя соотношение (3.62) относительно р, получим

kz[&K{s) 2fe,/?,V(V + i)/s2()

\V\{2Ty + 2Ts+l)

P(s) =

2Ty + 2T,s+\

(3.63)

где Tpi = 0; Tp22Tk.nKc.K.c- Таким образом, в контуре желательно использовать И-регулятор.

Второй тип настройки, боее предпочтительный, получается при выборе Гр, ==27(1-f V2 ) и 7р2 = Гр,. При этой настройке скольжение

*o:U (р1+) Рз () - TTf Ч (V+о /.2 () Hs)=-(vv-fi)- • (-

При такой настройке подавление влияния составляющей /s2 осуществляется более эффективно, практически без ухудшения переходного процесса по управлению.

На рис. 3.16 приведена структурная схема контуров стабилизации. Схема включает в себя перекрестные регуляторы, поэтому метод синтеза представляет определенный интерес.

Тф$+1


Tfi,S+1

3.16. Структурная схема контура стабилизавди потокосцеплеиня ротора



Передаточные функции от входных сигналов Ur[ и Usn к переменным {г{ и Isi имеют вид

. , , + ferr) {T,s +\)U,, is) + kLU,,, (s)

(~ lisX(s) • (3.65)

{Ts+\)Usn(s)+krUr,(s)

~ ет) •

Произведем замену управляющих сигналов воздействий Ul(s) = \\Uru UsnW на новые сигналы управления U](s) = = \\Ui, f/jil, так чтобы переменные (s) и /.i (s) управлялись независимо. Это можно сделать, используя матрицу коэффициентов системы (3.65):

krRr

B{s) =

V + 1

Тф5+ 1

T,s+\

(3.66)

7-ф5+ 1

Учитывая, что преобразователи в статорной и роторной цепях имеют одинаковые постоянные времени 7l, получим передаточные функции 141(5) и Isi(s) относительно управляющих входных сигналов:

ш k.,.„{Ls/Rr) и, is) .

irlW (rs-f 1)(Гф«+1)

- (+1)(Гф5+1) • (•

Применение ПИ-регуляторов позволяет обеспечить необходимую настройку контуров. Все регуляторы системы имеют технически реализуемые передаточные функции.

Контур управления электромагнитным моментом (/2) организуется совершенно аналогично ранее рассмотренным. Существенной особенностью данного типа привода является возможность выбора зоны работы привода по частоте, а регулирование р позволяет оптимизировать энергетические характеристики привода.

3.6. Система управления по вектору потокосцепления ротора приводом с синхронным двигателем

Известны многие схемы так называемых вентильных двигателей и бесколлекторных машин постоянного тока. Обзор подобных систем с использованием регулирования модулей потокосцепления статора \s\ и главного потокосцепления Чо при-88

веден в работе [15]. Применение принципов векторного управления позволяет подойти к синтезу системы управления синхронной машины с единых позиций, как это делалось для асинхронных машин и машин двойного питания, поэтому будем следовать изложению, принятому в работе [7].

Наиболее просто идентифицируемой системой координат синхронной машины является система координат {d, q), в которой ось d совпадает с магнитной осью обмотки возбуждения ротора. Опорным электромагнитным вектором в этом случае можно взять вектор потокосцепления обмотки ротора, при этом этот вектор (Фл) всегда направлен по магнитной оси обмотки ротора, так как обмотка ротора однофазная.

Система дифференциальных уравнений, описывающих динамику электромагнитных переменных в системе координат (d, q), имеет вид:

l}pl = -W,a + k,R,ha + Urd;

Isq-

{Usd + krUrd);

(3.68)

Для составляющей Isa перекрестная связь является существенной, так как э. д. с. от нее определяется полной индуктивностью статора - paLslsq, поэтому в контуре необходимо применять прямую компенсацию этой э.д. с. с возможным использованием контура с эталонной моделью. При использовании этих средств можно считать, что динамика переменных \Wr\ и ha описывается линейными уравнениями с постоянными коэффициентами:

n , n , (3.69)

Isd + к

LrLs s

где Usi = UsdK - krUr\ UsdK - составляющая напряжения статора по оси d с учетом компенсации э.д.с. Структурная схема привода с синхронным двигателем приведена на рис. 3.17, на ней:

= L,IR,; Tid = CliRs + klRr)\ = %id = [KRrlK{Rs + KRr)Y b,r = Lr/Rr-, b„ai = -krl{Rs + k%); м = (Зрй,)/2;

usdf

Синтез регулятора проведем методом, близким к использованному нами для привода с машиной двойного питания. Для




8.17. Структурная схема привода с синхронным двигателем по потокосцепленню ротора

этого используем векторное представление системы в виде где Г = II ij. f/- = f/, Us,, UsA;

(3.70)

(HtdlTid - Tid 0 0 0 -r

1 0 0

5= burid/Tid busdi/Tid 0

0 0 busi/Ttd

Вектор напряжения U* определим как вектор напряжений на выходе преобразователей частоты в цепи статора и управляемого выпрямителя в цепи возбуждения ротора синхронной ма-шины, тогда

(3.71)

KATsS+i)- О

о Т.п(Гц.5+1)-

Vb(V+ 1)"

Матрицы В VI Р неособенные, поэтому матрица регуляторов Z(s) может быть определена из уравнения для наперед заданной матрицы желаемых передаточных функций системы. Так как система является управляемой, потребуем независимости управления каждой из переменных и настройки на технический оптимум. Модельная матрица системы в этом случае будет

Mis) =

ko\ii2Tlss + + 2Г,,5+1)-

koci{2Tlss + + 2TsS+ 1)-

Матрица регуляторов Z{s) получается из матричного равенства

Z is) = Р- (s) В- is) [sE - А is)] М is) iE - К. М)" (3.72)

и в явном виде

Zis) =

iTs + 1) i2TK. X -aid iTs + 1) X

Xy.BW)" Х[2Л-сХ Xkr.„iTsS+l)s]-

-burd,(TsS+l)X TidiTidS+l)X

X[(2Vo.cX

Xky.asdl)iTS+l)]

Xi2TT,,busd,X

X T. no. с i)

(Г,,5+1)(2Г,Х

Xko.ciK.J>aslS) i

Перекрестные регуляторы, в отличие от структуры регуляторов машины двойного питания, не используют промежуточного управляющего сигнала = UsdK - krUr.

Канал управления модулем потокосцепления ротора \т\ обычно используют в режиме стабилизации Фг = const. Если канал управления hd обеспечивает стабилизацию hd = О, то это позволяет исключить размагничивание по продольной оси машины и тем самым обеспечить соотношение Чг = Lrlr. При правильной работе этих контуров параметры установившихся



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