Вопрос №2: Системы частотного управления ЭП с функциональным преобразователем.

При регулировании скорости изменения частоты при постоянном напряжении питания (U=Const) изменяется магнитный поток двигателя. В номинальном режиме асинхронные двигатели работают с насыщенной магнитной системой, магнитный поток можно только уменьшать (частоту повышать) и регулировать скорость вверх от номинальной. Однако при этом уменьшается критический момент. При снижении частоты регулирование осуществляется по алгоритму при Мс=Const. Магнитный поток при изменении нагрузки изменяется из-за изменения падения напряжения на активном и индуктивном сопротивлениях двигателя.

Если в СУЭП для стабилизации скорости применяется обратная связь по скорости, то её используют также для стабилизации магнитного потока. Недостатком такой схемы является необходимость двух задатчиков: задающих напряжений по напряжению U_ЗН и по частоте U_ЗЧ. Учитывая функциональную зависимость U_ЗН от U_ЗЧ целесообразно в СУЭП использовать один задатчик частоты с U_ЗЧ, а U_ЗН обеспечивается функциональным преобразователем в зависимости от U_ЗЧ. Функциональная и структурная схемы такой СУЭП приведены на рисунке 1 а, б. В системе используются два контура регулирования: контур регулирования на напряжения выпрямителя, обеспечивающий стабилизацию магнитного потока двигателя и контур регулирования частоты напряжения двигателя, стабилизирующий скорость двигателя, при изменении нагрузки.

Рисунок 1 - Функциональная и структурная схемы с одним задатчиком частоты

Характеристика функционального преобразователя приведена на рисунке 2а.

а) б)

Рисунок 2 – а)характеристика функционального преобразователя; б)характеристики момента и частоты при идеальной стабилизации магнитного потока

где f_*=f₁/f_1H – относительная частота напряжения статора.

На рисунке 2б приведены характеристики момента 3 и частоты 4 при идеальной стабилизации магнитного потока, осуществляется двухконтурной системой электропривода с обратной связью по магнитному потоку, при коэффициенте усиления системы по контуру напряжения К_Н®¥. Такая СУЭП позволяет обеспечить поддержание точности стабилизации скорости до 3%. Анализ результатов показывает, что отрицательная обратная связь по скорости в контуре стабилизации напряжения в некоторой степени снижает критический момент по сравнению с идеальной связью по магнитному потоку, однако позволяет совместно с контуром частоты обеспечить достаточно высокую жёсткость механических характеристик и высокий диапазон регулирования скорости.

Для обеспечения пуска в рассмотренной СУЭП в неё вводятся обратные связи, стабилизирующие момент двигателя и создающие требуемый закон нарастания частоты напряжения питания двигателя. Такими связями являются – положительная связь по скорости или положительная связь по току статора. Они обеспечивают стабилизацию потокосцепления статора и магнитного потока двигателя в переходном процессе. В установившемся режиме такая связь должна быть отключена. Следовательно они являются нелинейными или задержанными. Функциональная схема трёхконтурной системы приведена на рисунке 3, где использованы операционные суммирующие усилители А1-А3. В СУЭП используется ограничение сигнала управления создаваемое стабилитронами V1, V2 в цепи обратной связи усилителя А1.

Рисунок 3 - Функциональная схема трёхконтурной системы ТПЧ-АД

СУЭП переменного тока с асинхронным двигателем также можно выполнить на преобразователях частоты с автономным инвертором тока. Управление осуществляется путём задания тока статора на выпрямитель и частоты напряжения питания на автономный инвертор тока (АИТ). Управление основывается на пропорциональности момента и магнитного потока току статора I₁ и абсолютному скольжению S_а ( ):

; (1),(2)

Из выражений (1) и (2) следует, что стабилизация момента и магнитного потока в таких системах может осуществляться за счёт стабилизации тока статора и абсолютного скольжения. На рис. 4 приведена функциональная схема СУЭП с частотно-токовым управлением. Она имеет два канала регулирования: канал регулирования тока статора с воздействием на выпрямитель U, обеспечивающий задание с стабилизацию магнитного потока и канал регулирования частоты с воздействием на АИТ (UZA), обеспечивающий задание и стабилизацию скорости двигателя. В системе имеется три контура: контур регулирования тока статора, контуры регулирования скорости и абсолютного скольжения.

В установившемся режиме работы двигателя при изменении нагрузки на его валу осуществляется стабилизация магнитного потока и скорости двигателя. Стабилизация магнитного потока производится каналом регулирования тока статора за счёт отрицательной обратной связи по току статора, снимаемого с датчика тока UA. Сигнал по току статора может сниматься пропорционально току после звена постоянного тока и пропорционально току статора двигателя. Измерение тока в звене постоянного тока требует меньшей фильтрации сигнала обратной связи по току, но в меньшей степени отражает ток статора двигателя. Непосредственное измерение тока статора труднее и требует большой фильтрации выходного сигнала датчика. Управляемый выпрямитель с обратной связью по току работает в режиме стабилизации тока и вместе с АИТ представляет собой источник тока. В этом случае при управлении выпрямителем сигналом U_ЗТ он обеспечивает такое выходное напряжение, при котором ток нагрузки выпрямителя (ток статора) остаётся постоянным. Задание значения тока статора в виде сигнала U_ЗТ обеспечивается функциональным преобразователем (ФП) в функции абсолютного скольжения.

Рисунок 4 – Функциональная схема СУЭП с частотно-токовым управлением

Рисунок 5 - Характеристика функционального преобразователя

Характеристика функционального преобразователя представляет собой нелинейную зависимость, полученную при постоянном номинальном магнитном потоке двигателя. Как правило при выполнении функционального преобразователя для простоты осуществляют линейную аппроксимацию полученной зависимости. В связи с этим характеристика функционального преобразователя (ФП) представляет прямую линию (рис. 5), описываемую уравнением: ,

где К_ФП – коэффициент передачи ФП. Для обеспечения симметричной зависимости выделяется модуль U_ЗТ с помощью диодов VD1, VD2.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: