Вопрос №1: Векторное частотное управление АД. Функциональная схема, характеристики.
При скалярном управлении магнитный поток двигателя в переходном процессе не остается постоянным, поэтому в переходном процессе возможны колебания электромагнитного момента и скорости. Существуют механизмы с высокими требованиями к динамике (станки с ЧПУ, следящие системы), где необходимо обеспечивать максимальное быстродействие без колебаний скорости. Это возможно выполнить, если поддерживать точно на заданном уровне магнитный поток и электромагнитный момент в переходном процессе двигателя. Достичь этого можно только при векторном управлении.
Векторное управление – это частотное управление, где в качестве управляющих воздействий используются пространственные векторы электромагнитных величин. Будем рассматривать систему координат Х-Y, ориентированную по потокосцеплению ротора Ψ2(рис. 1). Система вращается со скорость w0эл.
Из рис 1 видно, что при таком расположении координат Х-Y и , т.е. электромагнитный момент определяется произведением , и если эти величины будут постоянными, то постоянным будет и электромагнитный момент:
Составляющая i1X вектора тока статора направлена вдоль оси Х, т.е. вдоль вектора , и является намагничивающей составляющей для потока ротора.
Первая задача векторного управления состоит в том, чтобы процесс, когда изменяется частота, с помощью системы управления поддерживать показанное на рис.1 расположение векторов . Вектор - это физическая величина, где изменение одной из его составляющих приводит к изменению второй. А чтобы иметь возможность независимо регулировать потокосцепление ротора и электромагнитный момент М, необходимо исключить взаимную зависимость составляющих i1X и i1Y вектора тока статора , вводя компенсирующие сигналы. В этом заключается вторая задача векторного управления.
Запишем уравнение динамической механической характеристики (ДМХ) АД в осях Х-Y, где p – не оператор Лапласа, p=d/dt:
(1)
Выразим потокосцепления через токи:
Из этих выражений выразим ток ротора:
(2)
С учетом (1) и (2) запишем уравнение ДМХ АД в системе координат Х-Y:
(3)
Анализ (3):
1) Статическая характеристика может быть получена при Ψ2Х= Ψ2max, приняв р=0;
2) Из 3-го уравнения системы (3) следует, что Ψ2Х пропорционально i1Х;
3) Из 5-го уравнения системы (3) следует, что при Ψ2Х=const: M=KM·i1Y.
Функциональная схема векторного управления АД представлена на рисунке 2.
Специальные датчики:
А – датчик скорости;
БД – блок деления, для компенсации произведения в выражении момента.
Расчет блока Б2
- Измеряем токи статора i1A, i1B;
- Выполняем фазные преобразования координат 3 в 2 к системе α β d q, т.е. находим токи:
- Выполняем координатные преобразования α β d q к ХУ ориентированной по Ψ2:
- Вычисляем значение потокосцепления Ψ2Х:
Функции блока Б1
- Исключает взаимное влияние контуров регулирования тока i1X и i1У;
- Выполняя обратное преобразование координат от ХУ переходим к αβ:
- Выполняет фазные преобразования 2 в 3:
Механические характеристики при векторном управлении АД:
Рисунок 3 – механические характеристики АД при векторном управлении
При изменении частоты питающего напряжения, момент критический Мк и жесткость механической характеристики остаются неизменными.
Вопрос №2: Принципы построения систем автоматического управления, инвариантных к параметрическим и координатным возмущениям.
Суть вопроса сводится к выбору такого управления u , при котором выходное значение y объекта управления совпадало бы с задающим значением s или их разница лежала бы в допустимых пределах при изменении внешнего возмущающего воздействия f и a.
Возмущение f называется координатным, а возмущение a – параметрическим. Под влиянием внешних возмущений, информации о которых часто недостаточно, взаимосвязь между входом и выходом объекта становится неоднозначной и неопределенной, что сильно затрудняет решение задачи.
Координатное возмущение есть неизвестная величина со стороны нагрузки на объект управления, которая проявляется в виде неконтролируемых произвольных изменений технологических параметров и по характеру изменения во времени может быть импульсной и медленноменяющейся. Параметрическое возмущение есть неизвестная величина из некоторого ограниченного множества, в результате действия которой происходит медленное изменение параметров объекта управления.
Следует отметить принципиальное различие между этими двумя типами возмущений. Рассмотрим случай, когда на объект управления Wоб(p) со входным сигналом u и выходом y действуют оба типа возмущающих воздействий. Тогда выходная координата объекта примет вид:
y=Wоб(p,a)g=Wоб(p,a)(f +u)=Wоб(p,a)f +Wоб(p,a)u
Координатное возмущение f вносит аддитивный и независимый от входа u вклад в реакцию объекта, равный Wоб(p,a)f . Параметрическое же возмущение a изменяет только вид или параметры Wоб(p,a) и не имеет независимого от u и f влияния на выход объекта.
Инвариантная – система с регулированием по возмущающему воздействию. Система не чувствительна к параметрическим и координатным возмущениям. Если идут возмущения, то мы их контролируем и заводим через регуляторы на вход системы, регулятор отрабатывает и система возвращается в исходное состояние. Контролируемые параметры: выход регулятора тока, регулятора скорости, СИФУ. Мы контролируем эти параметры и заводим на вход регулятора.
ИПУ – измерительно-преобразовательное устройство. На регулятор через устройство компенсации К, обеспечивающее измерение возмущений и придание определенных динамических свойств компенсационным каналам, подаются сигналы, зависящие от возмущающих воздействий. Теоретически при правильном выборе передаточной функции компенсационных каналов и точном измерении воздействий можно говорить о полной инвариантности системы к возмущениям, т.е. о полной компенсации влияния возмущений на силовую часть за счет воздействия со стороны регулятора.
Билет №4
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|