Тиристорные электроприводы постоянного тока

Проектирование замкнутой системы регулирования Скорости

Здесь описывается процедура проектирования замкнутой си­стемы электропривода с двигателем независимого возбуждения с номинальным напряжением 110 В, мощностью 1,9 кВт и скоро­стью 1800 об/мин. Параметры данной системы представлены в табл. 6.1.

При известных коэффициентах усиления в ветвях обратных связей /гтг и &д т, которые даны в табл. 6.1, определению подлежат

Лишь KT и Напряжение ограничения регулятора скорости так­же подлежит определению.

Коэффициент усиления регулятора тока Kr. Коэффициенты усиления элементов системы выбираются из условий обеспечения системой необходимых показателей — соответствующих сигналов рассогласований в установившемся режиме работы. Так, для вы­числения коэффициента усиления регулятора тока за исходный показатель выбирается допустимое отклонение тока от заданного значения — сигнал на входе регулятора тока в установившемся режиме (I = Oot s = 0):

Ивх, т. = 1/[1 + G(S)H(S)]. (6.48)

Для контура тока (рис. 6.4) имеем

G(s) |s=o = feAp&Mi; (6-49)

#(s)|s=o = Ј«.T, (6.50)

Откуда

1/(НМярМ«д), (6.51)

ИЛИ

= (1/Ывхд,» — 1)/(&пр&мА. т). (6-52)

Примем равным 10 % допустимое рассогласование по току, которое в обычных условиях не должно быть слишком большим. Тогда для Мвх, т^оо = 0,1 по (6.52) определяем коэффициент усиле­ния регулятора тока:

Kr = (10— 1)/25-0,0258-0,5 = 28.

Ограничение по току UBbIX, С тах. Из (6.23) следует, что ток мо­жет быть ограничен значением

^п Max ~ ^вых. с тах№Д, т - ПрИНЯВ /я Max = 25 А, ПОЛучиМ

Ивых, с Max ~ ^ятааАц. т = 12,5 В. (6.53)

Коэффициент усиления регулятора скорости kc. Значение коэф­фициента усиления регулятора скорости Kc выбирается аналогич­но

__ 1

Ивх.С.ОО

(6.54)

S=0

1 + a (s)H (s)

П-регулятор. В соответствии с рис. 6.5, в имеем

G (s) |s=0 = kckTinv, ku2 (6.55)

Я(5)|5=о-^тг. (6.56) Подставляя (6.55) и (6.56) в (6.54), получаем

«вх, с,°о = 1/(1 + kckTinp kM2kTC), (6.57) откуда kc можно определить следующим образом:

1/им. с.оо —1

К= ГТь—• (6-58)

Где Ывх. слсоо — заданное рассогласование по скорости.

Из (6.57) следует, что рассогласование по скорости в устано­вившемся режиме может быть уменьшено при увеличении коэф­фициента усиления регулятора скорости. Задавшись относитель­ным рассогласованием 0,25 %, получим

. 400—1 С1

Kr =----------------------- = 51.

С 2.68,8.0,057

ПИ-регулятор. При использовании ПИ-регулятора сигнал рас­согласования равен нулю. Следовательно, коэффициент усиления регулятора kG и его постоянная времени тс могут быть выбраны исходя из требуемого демпфирования и частоты колебаний.

Характеристическое уравнение передаточной функции (6.29) имеет вид

1 - f Tcs + Tct2sa = 0. (6.59)

Корни этого уравнения равны:

Si. a= — [— 1 ±/ V4Vc0— 1 (6.60)

2т2

Козффипиент демпфирования обычно принимается равным 1/У~2 тогда

Rfl =:2Т2. (6.61)

Частота свободных^ колебаний при этом

Fl;=jl/(V2 т2) . (6.62)

Коэффициент усиления регулятора в этом случае определяется по формуле

К = V(M^m2t2). (6.63)

Выберем значение частоты равным 10 с-1. Тогда из (6.62) и (6.61) получим

Т2 = 1/У2~-10 = 0,071 с и тЕ = 0,142 с.

Подставив найденные значения в (6.63), получим kc = 2.

Регуляторы с найденными здесь коэффициентами усиления и постоянной времени использованы в экспериментальной установ­ке. Осциллограммы переходных процессов изменения скорости и тока при использовании П - и ПИ-регуляторов представлены на рис. 6.6 и 6.8. Осциллограммы подтверждают правильность прове­денного анализа и методики проектирования.

В данном пункте описаны принципы регулирования в замк­нутых системах электропривода. Представленный анализ свиде­тельствует о сложности таких систем. Приведенная методика проектирования замкнутых систем электропривода мощностью 1,9 кВт не отличается большой строгостью, однако с ее помощью может быть проведена грубая оценка параметров привода на этапе эскизного проектирования.