Автоматическое управление техническими системами. Система «Управляемый преобразователь – машина постоянного тока» как объект управления. Автоматическое регулирование координат электропривода. Частотно токовое управление АД, страница 2

Обобщенная электрическая машина, являющаяся упрощенной моделью реальной, показана на Рис. 1.2.

Рис. 1.2

В обобщенной машине сосредоточенные в пазах проводники с током заменяют синусоидальными токовыми слоями, эквивалентными по магнитодвижущим силам (МДС) первым гармоникам МДС реальных обмоток, неравномерность зазоров не учитывается. Магнитная цепь машины принимается ненасыщенной и имеющей очень высокую магнитную проницаемость. Полные сопротивления обмоток фаз статора и ротора обобщенной машины равны.

Принадлежность переменной той или иной обмотке определяется индексами, которыми обозначены оси, связанные с обмотками обобщенной машины, с указанием отношения к статору (1) или ротору (2) на Рис. 1.2. Система координат, жестко связанная с неподвижным статором, обозначается a,b; с ротором d,q.

Уравнение электрического равновесия обобщенной машины можно представить в виде:

                                                                              (1.1)

Дифференциальное уравнение электромеханического преобразователя энергии

                                                           (1.2)

С учетом того, что

                                                                                            (1.3)

электромагнитный момент может быть выражен через токи обмоток

                                                                                   (1.4)

В обозначении L_ij первая часть индекса i=1a, 1b, 2d, 2q указывает в какой обмотке происходит процесс (например, наводится э.д.с.), а вторая j=1a, 1b, 2d, 2q – током какой обмотки она создается. Например, L_{1a, 1a} - собственная индуктивность фазы a статора; L_1b,2d – взаимная индуктивность между фазой b статора и фазой d ротора и т.п.

Выполнив дифференцирование в (1.1.) уравнение равновесия представим в виде

                                                          (1.5)

где – угловая скорость ротора машины.

Первый член каждого уравнения (1.5.) – падение напряжения на активном сопротивлении цепи данной обмотки; второй – результирующая э.д.с. самоиндукции и взаимной индукции e_L,i, вызванная изменением токов в обмотках; третий член выражает взаимодействие механической и электрической частей электропривода, т.к. представляет собой результирующую э.д.с. e_i, на веденную в обмотке в результате механического движения ротора

                                                                                           (1.6)

Система уравнений, описывающих поведение машины в статических и динамических режимах, называется уравнениями механической характеристики и имеет вид

(1.7)

 

1.2. Структура электропривода.

Классификация и принципы построения СУЭП.

Основные требования.

Электропривод в общем случае можно определить как физическую систему, осуществляющую управляемое электромеханическое преобразование энергии.

Алгоритм функционирования электропривода определяется требуемым характером обслуживаемого процесса, например осуществлением поворота колес автомобиля, обеспечением плавного разгона электромобиля и т.п.

Величины, желаемый закон изменения которых во времени определяется алгоритмом функционирования, носят название управляемых или регулируемых переменных (координат). Обычно это скорость, положение, ускорение рабочего органа, или усилие на нем.

Под управлением в электроприводе понимают организацию преобразования электрической энергии в механическую, обеспечивающую необходимый закон изменения регулируемых координат. Управление по основной координате называют одномерным, а по нескольким – многомерным.

Объектом управления принято считать совокупность элементов, входящих в силовой канал электропривода: электрический, электромеханический, механический преобразователь и рабочий орган.

Входные воздействия на объект управления могут быть управляющими, к которым относятся и задающие воздействия, и возмущающими.