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


4.4. Составляющие --Ромагн™ при разгоне двигателя в си-

hTsZTZZ:. поддерживается на заданном уне."

Из этого анализа следует, что для более точного формирования 98

электромагнитного момента асинхронного двигателя при управлении по каналам задания напряжения и частоты необходимо учитывать мгновенные значения частоты вектора потокосцепления - coitis или относительной частоты этого вектора - cos.

4.2. Алгоритмы управления напряжением

Для определения амплитуды напряжения статора двигателя можно записать уравнение

L = {%sysmf + {dsJdtf. (4.16)

Если 4sm = const, то dVsm/dt - о и уравнение равновесия э.д.с. статора будет Usm = (Hyssm (здесь принято hRsO). Измерив составляющие вектора потокосцепления статора по осям (а, р) с помощью датчиков э.д.с. (измерительных катушек) и интеграторов, можем определить модуль вектора потокосцепления и частоту его вращения = (asp ~ spaVL- же можно организовать канал управления потокосцепления статора по каналу управления напряжением преобразователя частоты.

Экспериментально были проверены следующие законы управления по каналу напряжения:

,. = Mp)«)(4L-,«.> (4.17)

= k (р) (4.18)

.«=Mp)(4L-sJ- (4-19)

В схеме, работающей по алгоритму (4.17), максимальный провал при набросе номинальной нагрузки 5-10 %, восстанов-. ление - без перерегулирования, длительность переходного процесса 0,1-0,2 с. Максимальная статическая погрешность по скорости 3,5 %. Скачкообразное изменение4°. равное 30 % базового , отрабатывается за 0,1 с.

В схеме, работающей по алгоритму (4.18), улучшаются показатели процессов при пуске и скачке задания угловой скорости. Однако по динамическим характеристикам процессов на-броса и сброса нагрузки и отработки скачка задания потока эта схема уступает предыдущей. При использовании в системе ПИ-регулятора максимальный провал Wsm при набросе номинальной нагрузки составил 35-50 %• Статическая погрешность по Wsm отсутствует. Отработка скачков задания потока происходит по апериодическому закону за 0,2 с.

В системе, построенной по алгоритму (4.19) с ПИ-регулятором, получена максимальная статическая погрешность по скорости 2,5 %, по потоку она отсутствует. Скачкообразные изменения отрабатываются не хуже, чем в рассмотренных выше схемах.

За базовый принят поток статора АД, устанавливающийся в разомкнутой системе в номинальном режиме (на выходе вычислителя 4 В).



4.3. Алгоритмы управления частотой напряжения

Для выявления алгоритма управления частотой необходимо оценить поведение функций и со, в переходных режимах.

Примем за базовые величины юо и То, тогда получим следующие уравнения:

Где е =

mz kl

0-1 .

2 /L>r

Простейшее асимптотическое приближение можно получить, полагая е->- 0:

О = Л (V, vys) + £/; 5" = Im (фзФ,) - Не- (4.21)

Для предварительно возбужденного двигателя уравнения по каналам напряжения и угловой скорости можно записать в виде: f/ = £/, + f, (v„,, ф,„); t/o = (1 - KK)h- = F, (v„, V).

где Vo - задаваемый закон изменения угловой скорости ротора. Будем полагать, что Va(0) = 0; F, (О, 1) = 0; ,(0. 0) = 0; . (0. Ф.т) п. aF. (О, 1) „

Для интегрирования системы (4.21) воспользуемся асимптотическим методом, развитым А. Н. Тихоновым и А. Б. Васильевой.

Положим

Р = Ч(е) + ПЧ(т); v = v(e) + nv(x), (4.22)

где ПЧ(т) и Ш(т) - граничные функции. Тогда (v. Уу,) = Л(е) + ПЛ(т); Vy. = Vys(9) + nv(T);

Ът. = (9) + Пф. (Т);

[/ = о (6) + nf/ (т).

Разделяя члены, зависящие от 6 и т, получаем две системы:

WW ---

= е Im (Пф.Ф; + Ф.Пф; + Пф,Пф;). Начальные условия

Ч(0) + ПТ(0) = %; v(0) + nv(0) = 0.

(4.23) (4.24)

Из соотношений (4.24) следует, что ITv = О, а Jlvus и ПЛ - величины порядка е.

В соответствии с этими оценками решение систем (4.23) и (4.24) ищем в виде ряда:

Ч = Ч" + еЧ+ ПЧ= n"vp 4-еПЧ+ ...

Системы (4.23) и (4.24) позволяют определить изменения потокосцеплении в переходных режимах, а также частоты вращения векторов потокосцеплении как функций времени:

das I 1 dms v., = e-~ =elm--

Щ dQ

dar I 1 rfir dQ dQ

(4.25) (4.26)

где Vs - частота вращения вектора потокосцепления статора относительно вектора напряжения статора; vr -частота вращения вектора потокосцепления ротора относительно вектора напряжения статора.

Угол между векторами потокосцепления статора и ротора

Y,= SYr.de. (4.27)

Угол между векторами потокосцепления и напряжения статора

(4.28)

Если в закон управления частотой вращения ввести сигнал, пропорциональный Vs, то в процессе увеличения скорости будет осуществляться коррекция частоты напряжения, так чтобы исключались колебания вектора потокосцепления статора относительно вектора напряжения. Таким образом, система регулирования будет ориентировать вектор потокосцепления статора относительно вектора напряжения, причем снижается амплитуда колебаний переменной cos и, соответственно, увеличивается развиваемый электромагнитный момент.

Следовательно, для канала управления частотой напряжения можно рекомендовать следующий закон:

vus = v" -f fe, (p) (v« - V) + fe2 (P) v.. (4.29)

Ha рис. 4.5 показаны расчетные графики изменения as и cos при пуске асинхронного двигателя в системе ТПЧ-АД, со стабилизацией потокосцепления статора, при управлении по каналу частоты по закону (4.29) при fei == 1,5, а fez в одном случае равен нулю, в другом - единице. Потокосцепление статора в переходном режиме поддерживалось с точностью до 1 %.




4,5. Фазовые соотношения при пуске асинхронного двигателя в системе ТПЧ-АД при разных законах управления каналом частоты

Из ЭТИХ графиков видно, что введение сигнала Vj позволяет существенно влиять на характер изменения фазовых соотношений в переходных режимах.

В процессе пуска выделяется этап нарастания угла у*, необходимого для того, чтобы обеспечить требуемый электромагнитный момент, при этом ротор практически неподвижен. Затем, когда сформировался угол начинается разгон. t02

4.4. Регулируемый асинхронный привод с управлением по потокосцепленню статора

Используя алгоритмы управления по каналам напряжения и частоты ТПЧ можно организовать систему управления асинхронным приводом, в которой задается уровень потокосцепления статора (рис. 4.6).

Блок подготовки информации БПИ содержит датчики э.д.с, интеграторы, вычислители модуля и частоты вращения вектора потокосцепления.

Блок управления напряжением БУН содержит звено сравнения задания модуля потокосцепления статора и фактического его значения, регулятор и блок умножения, с помощью которого задание по потокосцепленню преобразуется в задание по напряжению.

Блок управления частотой БУЧ содержит канал управления частотой и канал управления фазой. Канал управления частотой состоит из сумматора и регулятора частоты. Сигнал по заданию частоты вращения сравнивается с сигналом датчика угловой скорости. Сигнал ошибки по угловой скорости привода через


4.6, Структурная схема управления асинхронным приводом по системе ТПЧ-АД



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