Асинхронные электроприводы с векторным управлением

Характеристики частотно-регулируемого привода с управлением по вектору главного потокосцепления двигателя

На рис. 2.17 приведена функциональная схема привода ТПЧ-АД. Система управления выполнена на микросхемах и со­брана на двух типовых элементах: операционном усилителе и умножительном элементе.

Использовано два типа плат — одна с четырьмя операцион­ными усилителями, а вторая с двумя умножительными элемен­тами и с двумя операционными усилителями.

Привод содержит асинхронный двигатель АД, в расточке статора которого установлены датчики Холла типа ДХК-7, один — на магнитной оси фазы А (ось а) и второй — сдвинут на угол я/2 по направлению положительного вращения ротора машины.

Тиристорный преобразователь частоты ТПЧ У В имеет систе­му управления тиристорами инвертора, замененную на новую, подобную описанной выше. Датчик потока ДП включает в себя схему питания опорными токами датчиков Холла и выходные усилители датчиков Холла. Датчики тока статора используют встроенные в ТПЧ трансформаторы тока на низких частотах. Датчик напряжения выпрямителя выполнен по схеме модуля­ции— демодуляции. Тригонометрический анализатор ТАі фильт­рует сигналы датчиков Холла и нормирует их по амплитуде, тем самым вычисляя направляющие косинусы вектора главнога потокосцепления машины. Вычислитель модуля главного пото­косцепления ВМ выполнен на двух квадраторах (двухквадрант« ных умножителях) и суммирующем усилителе, который одно­временно является и фильтром. Канал управления модулем главного потокосцепления одноконтурный и использует ПЙ-ре - гулятор РП с апериодическим фильтром ФП, компенсация пе* рекрестной связи производится приближенно по значений Lsp(i>ls2 при помощи одного умножителя в блоке компенсации э. д.с. КЕ.

Канал управления частотой вращения выполнен двухконтур­ным. Контур тока содержит ПИ-регулятор РТ и блок компен­сации э. д.с. вращения pcol'P’ol—КЕ. Контур угловой скорости выполнен с пропорциональным регулятором PC. Выходные сигналы сумматоров Usi и Us2 поступают на входы преобразо* вателя координат ПК2, где преобразуются в сигналы перемен» ного тока:

й, = (Щ1 4- }U's2) exp j"/■ ^ (ОфО (т) dx

Выходные сигналы ПК2 поступают на входы контура управ­ления напряжением управляемого выпрямителя УВ с регуля­тором напряжения PH и на входы тригонометрического анали­затора ТА2, где фильтруются и нормируются по амплитуде. За­тем сигналы двухфазной системы напряжений преобразуются в эквивалентные сигналы трехфазной системы при помощи пре­образователя фаз ПФ2, которые поступают на распределитель импульсов РИ, где. выделяются зоны 2я/3 и стробы заполняются высокочастотной несущей.

Определяющим эту систему свойством является стабилизи­рованное значение модуля главного потокосцепления двигателя | | = const. Система уравнений, описывающих установившиеся режимы привода, имеет вид:

&sRr I lTf I I krOsRr ks&rRs T I Gs&r T Г I ks&r TT Л.

rr~ I I H-------------------------------------- I si ------ ‘ Lmpms 2 T UsX = U,

Of СF С

jLr? sRr. r:_ksOrRs u __ фо і + ^_pa] ^ і _ -^LmpmIsi + -^-Us2= 0;

_ ^ +,,krRr /,! + 7#- 1 ^0 1 + — <V*2 + (2.64

Ls Lsm a

+ — (a>^o ~ po>) /s2 + JJfi - = 0;

0

- A±Mr /j2 _ ^o/si _ Ko _ p£0) /sl _

p - I ^Po I + - JT1 = 0-

Ls Ls

Неизвестными в системе являются /sl, со^о, UsX и Us2, пере­менные І Ф01, pet и Is2 заданы; pot — управляемая переменная;

Is2 задается моментом сопротивления:

/й = 2Мс/(Зр['Р0|).

Решение ЭТОЙ системы уравнений относительно UЛ, Us2

и In дает:

I _ |Фо1 I 1»о1 л/гіф°іу ~^-

Lm ^ 2Lar У 2Lar )

TJ Os ij n |tfl| 1 / n kr<Ss nj.

u«—s;i£Hr Ln + v*s ksorHr)lsl> v* = (*. - *r) /„■+ - fa K. - (*>) 1Ф. I-+

+ p®|Y0| + - g-LJBpffl/.r, (2.65)

Система имеет ограниченную перегрузочную способность, причем максимальный момент

Мтах = | р-ЩІ (2.66)

и он достигается при абсолютном скольжении рКр = Rr/Lar. При фиксированном модуле главного потокосцепления модуль тока статора оказывается меньше, чем при работе той же машины

61

№

№0 мс

ИІІН

от сети. Квадрат модуля тока статора

(2.67)

Из этого выражения видно, что квадрат модуля тока ста* тора | /j f растет медленнее, чем Is2, от | / jx. х = | ¥01JLm до

(2.68)

Представляет интерес значение модуля | | при | | = const

и /s2 = var:

|^|2=Щ1Г1 +л/і(2.69)

отсюда видно, что с ростом нагрузки модуль потокосцепления ротора уменьшается.

На рис. 2.18 приведены осциллограммы пусков привода и работы при набросе нагрузки.

Диапазон устойчивого управления угловой скоростью двига­теля составляет 15—20 при регулировании частоты от 4 до 50 Гц и 80—100 в диапазоне частоты 4—200 Гц.

Применение преобразователей частоты с непосредственной связью позволяет расширить диапазон регулирования угловой скорости в сторону низких скоростей и несколько упростить схему управления. На рис. 2.19 приведена функциональная схе­

ма привода на основе ТНПЧ. В качестве датчика потокосцеп­ления ДЛ использованы измерительные обмотки ИО, сигналы с которых интегрируются при помощи операционных усилите­лей в режиме интегрирования. Система управления содержит только два койтура — контур управления модулем главного по­токосцепления и контур управления угловой скоростью,

В контурах применены ПД-регуляторы с передаточными функциями вида H7p(s) = (7'is + l)/(f2s + 1), компенсирующее устройство КЕ осуществляет компенсацию только э. д. с. враще­ния ри|Ф0|. Преобразователь координат ПКі осуществляет пе­ресчет управляющих сигналов напряжения статора в систему координат, связанную с ротором. Преобразователь фаз ПФ пре­образует сигналы двухфазной системы напряжений в эквива­лентные сигналы трехфазной системы, которые подаются на устройство формирования стробов УФС. В данной схеме ТНПЧ работает с общим углом отпирания, определяемым модулем на­пряжения статора. При использовании циклоконвертора дина­мические свойства привода можно существенно повысить. На рис. 2.20 приведены осциллограммы пусков, реверсов и работы на пониженной угловой скорости.