Автоматическое управление техническими системами. Система «Управляемый преобразователь – машина постоянного тока» как объект управления. Автоматическое регулирование координат электропривода. Частотно токовое управление АД, страница 38

Если нагрузка зависит от скорости:

                                       или

то (8.14) принимает вид:

                                          или             (8.17)

В частности, при вентиляторной нагрузке  .

Механические характеристики привода, теоретически сохраняющего постоянство нагрузки двигателя при всех перечисленных видах нагрузки приведены на рис.8.6 (а − ; б − ; в − при ).

Рис. 8.6

Как видно из графиков, изображенных пунктиром на рис.8.6а, рассчитывая напряжение по 8.14, не удается сохранить постоянство нагрузки двигателя, особенно при . Это связано с тем, что при уменьшении частоты растет влияние падения напряжения в активном сопротивлении статорной цепи, которое не учитывается в (8.14). Поэтому скорректированная форма оптимального закона частотного управления с компенсацией падения напряжения на статоре при постоянной перегрузке может быть записана в виде:

                                                                       (8.18)

Механические характеристики, рассчитанные по (8.18) изображены сплошными линиями на рис.8.6а.

Оптимальный закон частотного управления при постоянстве нагрузочной способности – не единственный, который используется на практике. Часто реализуются, например, закон постоянства магнитного потока машины, минимума потерь и т.д. Частотное регулирование с поддержанием постоянства потока практически тождественно управлению с компенсацией падения напряжения в статорных цепях. При этом асинхронный привод приобретает следующие свойства:

· Токи статора, ротора и поток (кроме потерь в стали) остаются неизменными. Поэтому механические характеристики привода при изменении  перемещаются параллельно по вертикали (рис.8.6а).

· При работе с максимальным потоком двигатель имеет более жесткую рабочую часть механической характеристики и больший критический момент, чем на естественной характеристике.

· При уменьшении нагрузки поток становится избыточным, что приводит к завышению потерь и неоптимальности этого закона управления при переменном моменте нагрузки. 

При управлении по минимуму потерь формирование момента, пропорционального произведению тока в роторе на поток, осуществляется при равенстве переменных и постоянных потерь, связанных с возбуждением машины. Такое управление обеспечивает минимум потерь и оптимальность КПД привода.

8.4 Особенности частотного регулирования скорости АД при работе с различными преобразователями.

Основной элемент непосредственного преобразователя частоты (НПЧ) – силовой реверсивный преобразователь с однофазным выходом (в большинстве -тиристорный). Многофазный выход НПЧ обеспечивается применением m реверсивных однофазных преобразователей, сдвиг выходных напряжений которых обеспечивается сдвигом управляющих сигналов.

Основное положительное качество НПЧ – однократное преобразование энергии и, как следствие, высокий КПД. Коммутация (при применении тиристорных преобразователей) производится естественным путем.

Недостатки: большое число тиристоров и, соответственно, ФСУ, сложность управления, неудовлетворительный гармонический состав выходного напряжения, низкий , большая кратность отношения амплитудного значения тока вентиля к среднему, низкий диапазон частот: , в схеме с мостовыми группами и   в схеме с з-х фазными нулевыми группами (напряжения для последнего случая – на рис.8.7)

Рис. 8.7

Работоспособность НЧП в качестве источника напряжения можно обеспечить средствами автоматического регулирования.

Более просто обеспечить работу НПЧ в режиме источника тока, создав замкнутую систему управления (рис.8.8)

Рис. 8.8

Фазное напряжение в схеме на рис.8.8

                                                          (8.19)

Частота среза контура фазного тока при настройке на модульный оптимум:

                                                                                   (8.20)

Из условий устойчивости:

                                                                                   (8.21)

Минимальное значение постоянной  времени фильтра, который следует ввести в канал регулирования фазного тока: