Автоматическое управление техническими системами. Система «Управляемый преобразователь – машина постоянного тока» как объект управления. Автоматическое регулирование координат электропривода. Частотно токовое управление АД, страница 40

Амплитуда напряжения на статоре регулируется с помощью УВ, его частота – с помощью АИ. Дроссели со стороны АИ ограничивают выбросы коммутационных токов.

Система регулирования электропривода содержит три контура: внутренние контуры регулирования тока УВ и частоты АИ и внешний контур регулирования скорости.

Скорость АД определяется частотой f₁ и нагрузкой, которая  в линейной части пропорциональна .

                                 , т.е.              (8.24)

                                                                                              (8.25)

Задача контура частоты – изменение частоты напряжения на статоре АД таким образом, чтобы выполнялось соотношение:

                                                          

или ; т.е.                                (8.26)

где   - желаемая скорость вращения АД.

Следовательно, необходимо, чтобы при заданном значении  соблюдалось условие:

                                                                                   (8.27)

здесь n – [об/с].

Этого можно добиться при положительной связи по скорости  на входе РЧ и при условии:

                        (8.28)

или                                                                              (8.29)

При такой настройке любое изменение скорости вызывает такое же изменение частоты АИ, в результате чего скольжение в АД остается неизменны, равным .

Регулятор скорости в зависимости  от требований точности может быть выбран пропорциональным либо пропорционально – интегральным. Выходное напряжение РС  ограничивается с целью получение характеристики экскаваторного вида. Диапазон регулирования скорости – не более 10:1.

При пренебрежении электромагнитными процессами в АИ и в АД для линеаризованной системы структурная схема имеет вид:(рис.8.12).

Рис. 8.12

Здесь:

 - передаточная функция регулятора скорости;

 - передаточная функция регулятора тока УВ;

 - передаточная функция УВ;

 - передаточная функция фильтра Ф. Числитель учитывает влияние ЭДС вращения АД: ; полоса пропускания фильтра составляет рад/с;

 - передаточный коэффициент АД;

 - модуль жесткости механической характеристики АД;

 - передаточный коэффициент АД, ток УВ – момент АД.

Диапазон регулирования в такой схеме .

9. Принцип управления при ориентировании по полю двигателя.

Существенным недостатком частотных систем управления бесколлекторными машинами является неполный учет электромагнитных переходных процессов в электродвигателе, что делает динамику таких систем хуже, чем динамика систем ТП – ДПТ.

Для улучшения динамических показателей применяют векторное управление, при котором ставится задача автономного управления моментом и главным потокосцеплением двигателя. Для осуществления такого управления, при котором каждая компонента вектора управления воздействует на одну конкретную выходную величину, необходимо формировать управляющий вектор в такой системе координат, в которой величины, определяющие момент, потокосцепление  и ток двигателя, не зависели бы от углового положения ротора и от времени.

F. Blaschke (фирма Siemens) предложил в качестве такой системы координат принять систему, связанную с вектором главного магнитного потока машины, так называемый принцип ориентирования по полю.

Рассмотрим ДПТ без явно выраженных полюсов, в статоре, которого уложены две взаимно – перпендикулярные обмотки 1 и 2.

Если в обмотке возбуждения 1 протекает ток , то возникает магнитный поток, представляемый вектором . Вращающаяся обмотка якоря проявляет себя, благодаря коллектору, как неподвижная обмотка  3. При протекании тока  возникает крутящий момент, т.к. при взаимодействии тока якоря и потока возникают силы в указанных направления. При данном значении тока  момент будет наибольшим, если ось обмотки якоря, определяемая положением щеток, будет перпендикулярна направлению потока.

Рис. 9.1

Возникающий из-за протекания тока якоря нежелательный поперечный поток реакции якоря компенсируется потоком от компенсационной обмотки 2 на статоре, через которую протекает ток . Токи  и   образуют результирующий вектор тока статора .