Системы управления электроприводом с прямой ориентацией по вектору потокосцепления ротора.




Функциональная схема системы регулирования скорости асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором М при питании его от преобразователя частоты UZF с управлением по вектору потокосцепления ротора двигателя представлена на рис. 7.2. - система Transvektor.

Система имеет два внешних контура регулирования - модулем вектора потокосцепления ротора ½ Y2 ½и угловой скорости w ротора, а также два подчиненных им внутренних контура регулирования составляющих тока статора I 1 x и I 1 y в осях x и y ортогональной системы координат, вращающейся с синхронной скоростью w 0элполя двигателя. Система осуществляет независимое регулирование модуля вектора потокосцепления ротора и скорости ротора при сохранении прямой пропорциональности между моментом двигателя и составляющей намагничивающей силы статора, находящейся в квадратуре с волной потокосцепления ротора. Сигнал задания потокосцепления ротора½ Y2 ½ з формируется в специальном вычислительном устройстве ВУ, использующим математическую модель АД и вводимые в нее реальные параметры двигателя: активные и реактивные сопротивления цепей статора и ротора, число пар полюсов, номинальные значения мощности, скорости, напряжения и тока статора, их частоту, коэффициенты полезного действия и мощности. На рис. 7.2 вводимые параметры двигателя условно изображены совокупностью внешних сигналов Хвн на входе ВУ. Внешний сигнал задания скорости двигателя w з подается на вход задатчика интенсивности ЗИ, формирующего темп изменения скорости двигателя в соответствии с требуемыми технологическими ограничениями.

Измерение текущих значений скорости, потокосцепления ротора и токов статора АД производится с помощью датчиков скорости (тахогенератор BV), потокосцепления (ДП) и тока (ДТ).

ДП преобразует измеренные с помощью датчиков Холла трехфазные мгновенные значения потокосцеплений в воздушном зазоре Ym.а , Ym b в составляющие потока Ym.a , Ym b в осях a, b ортогональной системы координат, жестко связанной с неподвижным статоромдвигателя, причем ось a совмещается с магнитной осью статорной обмотки фазы А: Ym.a = Ym.а ; Ym b = ( Ym.а + Ym.b).

Кроме того, в ДП осуществляется вычисление составляющих потокосцепления ротора согласно соотношениям Y 2 a = Ym.a - (L 2- Lm) I 1 a ; Y 2 b = Ym.b - (L 2- Lm) I 1 b ,

где L 2 и Lm - соответственно собственная индуктивность обмотки ротора и взаимная индуктивность между обмотками статора и ротора, приведенные к цепи статора.

ДТ измеряет мгновенные значения фазных токов статора I 1 a , I 1 b и преобразует их в двухфазную систему переменных I 1 a, I 1 b . Преобразование переменных из неподвижной системы координат a, b в систему координат х, у, связанную с потокосцеплением ротора и вращающуюся со скоростью w 0 эл , осуществляется вектор-фильтром (ВФ) и координатным преобразователем КП1. Вектор-фильтр выделяет модуль вектора потокосцепления ротора ½ Y 2½= и тригонометрические функции

cos j 0 эл = Y 2 a / ½ Y 2½, sin j 0 эл = Y 2 b / ½ Y 2½,

где j 0 эл = w 0 эл t - электрический угол поворота ротора относительно статора в осях х, у.

Преобразователь КП2 осуществляет поворот вектора намагничивающей силы статора на угол j 0эл по осям х, у вращающейся системы координат

Задание на электромагнитный момент двигателя формируется выходным сигналом регулятора скорости РС, на входе которого сравниваются сигнал задания скорости w зи с выхода ЗИ и сигнал, пропорциональный реальной скорости w двигателя. Для поддержания постоянства электромагнитного момента при изменениях модуля потокосцепления ротора введен по (4.36) блок деления БД сигнала с выхода регулятора скорости на ½ Y 2½. На выходе блока деления формируется сигнал задания I 1 составляющей тока статора I 1 y по оси у.

Сигнал задания I 1 хз составляющей тока статора I 1 х по оси х формируется на выходе регулятора потока РП, на входе которого сравниваются сигналы задания и реального значения модуля потокосцепления ротора.

Сигналы задания I 1 хз и I 1 уз сравниваются с текущими составляющими токов статора I 1 х и I 1 у на входах соответствующих регуляторов токов РТ х иРT у, выходные сигналы которых определяют задания составляющих напряжений статора u 1 x и u 1 y в системе координат х, у.

Система дифференциальных уравнений, характеризующих динамические процессы в асинхронном двигателе при его векторном управлении в системе координат х, у имеет вид:

+ = krR' 2 I 1 x ; (w 0 эл - р w) = krR' 2 I 1 y ; + I 1 x = w 0 эл I 1 y + + u 1 x ; + I 1 у = - w 0 эл I 1 х + р w + u 1 y ; Jå = рkr ½ Y 2½ I 1 y - M с,

где R 1, L 1- активное сопротивление и собственная индуктивность фазы обмотки статора; R' 2- активное сопротивление фазы обмотки ротора, приведенное к статорной цепи; kr = Lm / L 2; ks = Lm / L 1; s = 1- kr ks.

При компенсации следующих составляющих в правых частях уравнений (7.6) за счет их умножения на sL 1 sL 1 w 0 эл I 1 y; ; - sL 1 w 0 эл I 1 х и без учета внутренней обратной связи по ЭДС двигателя (составляющей р w kr ), подобно электроприводам постоянного тока, может быть преобразовано к виду: + = krR 2 I 1 x; + I 1 x = u 1 x; + I 1 у = u 1 y;

На рис.7.2 роль подобной компенсации выполняет блок БК, в который вводятся переменные I 1 x , I 1 у , , w и где производятся соответствующие функциональные преобразования.

Преобразование составляющих напряжения статора u 1 x , u 1 y с выхода БКв составляющие u 1 a, u 1 b в осях a, b осуществляется блоком координатных преобразований КП 1 в соответствии с соотношениями

u 1 a = u 1 x cos j 0 эл – u 1 y sin j 0 эл ; u 1 b = u 1 x sin j 0 эл + u 1 y cos j 0 эл ;

В преобразователе фаз ПФпо соотношениям

u 1 a = u 1 a; u 1 b = (- u 1 a + u 1 b); u 1 c = (- u 1 a - u 1 b)

формируются трехфазные синусоидальные сигналы u 1 a , u 1 b , u 1 c , определяющие на выходе преобразователя частоты UZF амплитуду и частоту напряжений UA, UB, UC питания обмоток статора двигателя.

Представив передаточную функцию преобразователя частоты по напряжению совместно с блоками преобразования координат в виде инерционного звена

W пч (p) = U 1 x (p)/ u 1 x (p) = U 1 y (p)/ u 1 y (p) = Кп /(Тп р + 1),

где Кп - эквивалентный статический коэффициент передачи между составляющими напряжений u 1 x , u 1 у управления преобразователем и составляющими в осях х, у выходных напряжений преобразователя U 1 x U 1 y ; Тп - эквивалентная постоянная времени цепи управления преобразователем, уравнения (7.7) могут быть приведены к виду = ; = ;

= ; М (р) = рkr ½ Y 2½(р) I 1 y (р); = .

Здесь: R å = R 1+ kr 2 R' 2 - результирующее сопротивление обмотки статора двигателя: Т 1 э = sL 1/ R å - электромагнитная постоянная статорной цепи двигателя; Т 2 э = L 2/ R 2 - электромагнитная постоянная роторной цепи двигателя.

Упрощенная структурная схема системы векторного управления частотно-регулируемого асинхронного электропривода приведена на рис.7.3.

Схема содержит два одинаковых по параметрам внутренних контура регулирования составляющих I 1 x , I 1 у тока статора с коэффициентом обратной связи по току Ко.т, внешний контур регулирования потокосцепления ротора с коэффициентом обратной связи по потокосцеплению Ко.п и внешний контур регулирования скорости двигателя с коэффициентом обратной связи по скорости Ко.с. Структурная схема подобна структурной схеме системы двухзонного регулирования скорости двигателя постоянного тока. Поэтому при настройке контуров регулирования на модульный оптимум определение параметров передаточных функций регуляторов тока W р.т (р), потокосцепления W р.п (р) и скорости W р.с (р) выполняется аналогично: W р.т (р) = К р.т + , W р.п (р) = К р.п + , W р.т (р) = К р.с,

где ТиI = аI Тп - постоянная времени интегрирования ПИ - регулятора тока; К р.т = Т 1 э / ТиI - коэффициент передачи пропорциональной части регулятора тока; аI = 2 ¸4; Тип = ап аI Тп постоянная времени интегрирования ПИ-регулятора потокосцеплении ротора; К р.п = Т 2 э / Тип -коэффициент передачи пропорциональной части регулятора потокосцепления ротора; ап = 2 ¸4; К р.с = 2 Jå Ко.т / 3 р п kr К о.с аw аI Тп - коэффициент передачи пропорционального регулятора скорости; аw = 2 ¸4.

 

Варианты САР электроприводов конвейеров и их сравнительный анализ.

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-08-20 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: