Асинхронные электроприводы с векторным управлением

Микропроцессорная система частотного привода с управлением по вектору потокосцепления ротора двигателя

Микропроцессорная схема системы «Трансвектор» описана в работе [25]. В системе применена комбинированная аналоговая система идентификации составляющих потокосцепления, исполь­зующая измерительные обмотки или модель статора двигателя,

А. ^0 = 0, - Rjs - Las j - js. (5.6)

Измеряются мгновенные значения модуля вектора напряже­ния статора Us и вектора тока статора /s. Составляющие глав­ного потокосцепления Ч^оа и получаются на выходе аналого­вого интегратора. Векторные преобразования, вычисления со­ставляющих потокосцепления ротора (Ч^а и Wrp) и регуляторы каналов управления угловой скоростью и модулем потокосцепле­ния ротора, а также сервисные программы связи с дисплеем возложены на два микропроцессора типа 8085.

Структурная схема системы представлена на рис. 5.3. На схеме штриховыми линиями ограничены функциональные блоки, реализованные на двух процессорах.

Црцвод снабжен двумя выявительными устройствами инди­кации составляющих вектора основного потокосцепления двига­теля I'Foal и ІЧ'оиІ - Одно устройство содержит измерительные обмотки на двигателе wa и дар, а второе вычисляет в блоке ста­тора двигателя БАД э. д. с. по напряжению и току статора дви­гателя. Электродвижущие силы Ёа, переключателем Ki по­даются на интегратор Ина выходе которого получаются сиг-

налы основного потокосцепления двигателя Та, Фр. Эти сигналы ключом Кі подаются в процессор УП& Кроме того, в этот про­цессор подаются также сигналы тока двигателя /а, /р.

В процессоре УП2 в ячейке блока БСК выделяются сигналы направляющих косинуса, синуса (cos ф, sin ф) и модуля на­магничивающего тока двигателя imR.

В процессоре УП2 производится также пересчет составляю­щих вектора тока /5 неподвижной системы координат (а, Р) в со­ставляющие вращающейся системы координат (d, q), связанной с ротором:

hat ~* Isdlsq-

Производится также пересчет составляющих вектора управ­ляющего напряжения, поступающего на вход ТПЧ из вращаю­щейся системы координат (d, q) в неподвижную (а, р):

Usdt USq >• Usa, Us^.

В процессоре УП реализуется система векторного управле­ния частотно-регулируемым приводом. Эта система содержит два канала управления — магнитным потокосцеплением и угловой скоростью двигателя. В канале управления магнитного потоко­сцепления имеется интегратор уровня возбуждения двигателя ИТ3 и далее два контура регулирования — магнитного потоко­сцепления с регулятором РП и регулирования тока возбуждения о регулятором РТа - В канале управления электромагнитным мо­ментом двигателя имеется контур регулирования скорости дви­гателя с регулятором PC и контур регулирования момента дви­гателя с регулятором РМ. Для компенсации э. д. с. двигателя в контуре регулирования введен блок БК.

Все регуляторы реализуют настройки по условиям техниче­ского оптимума.

Цикл первого микропроцессора включает в себя вычисления программ регуляторов пяти контуров управления: контура регу­лирования момента РМ и продольного тока PTd, селектор про­грамм с контурами регулирования скорости двигателя PC, маг­нитного потокосцепления двигателя РП и интегратор коррекции задаваемого значения тока намагничивания ИТ3.

Цикл второго микропроцессора включает в себя векторный анализ составляющих тока двигателя iSd, isg, а также ввод и пре­образование аналоговых сигналов из системы координат (d, q) в систему (а, 3). Кроме того, этот процессор выполняет преоб­разование цифровых сигналов UA, CJB, Ur. в аналоговые.

Общий цикл процессоров составляет 1 мкс, синхронизация циклов производится внешним синхронизатором. На рис. 5.4 при­ведена блок-схема вычислительного процесса системы управле­ния с указанием приблизительного времени выполнения опе­раций.

Система использует 5,3 Кбайт памяти, причем 2 Кбайт ис­пользованы для хранения таблиц тригонометрических функций

из

sin ф и cos ф. Это необходимо для обеспечения удовлетворитель­ного быстродействия системы.

Для реализации ПИ-регуляторов применяется соотношение

Yl = kk[Xk + (t/T)£xt]

—00

или

Yl = Yt 1 + kk Ідх? + (М/Т) X?], (5.7)

где У? — выход k-то ПИ-регулятора; X* — вход ft-го ПИ-регуля­тора; ДXi —х} — X*-i; Т — константа цикла управления; Д/ — шаг вычислений; kk — общий коэффициент усиления ПИ-регу­лятора.

Таким образом, на один шаг вычислений необходимо три операции сложения и две — умножения.

В системе предусмотрен контур ослабления поля на базе ин­тегратора ИТ* с ограничением по максимуму. В случае превы­шения модулем |t? s| значения | t/o | интегратор выходит из со­стояния насыщения и, соответственно, снижается заданное зна­чение imR. Кроме ТОГО, при Текущем ЗНЗЧЄНИИ imR ЭВТОМЭТИЧеСКИ изменяется значение задаваемого момента.

На рис. 5.5 приведены осциллограммы экспериментально­го исследования частотно-регулируемого привода мощностью 7,5 кВт с процессорным управлением по схеме рис. 5.3. Как вид­но, при реверсе привод работает с заданным постоянным уско*
5 5. Осциллограммы переходных процессов в приводе ТПЧ-АД с микропроцессорным управлением по вектору магнитного по­токосцепления ротора

рением изменения угловой скорости, при перерегулировании не превы­шающем 5%. Ток намагничивания поддерживается на постоянном уровне.