ВЕКТОРНОЕ ЧАСТОТНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

АЛГОРИТМ УПРАВЛЕНИЯ, РЕАЛИЗУЮЩИИ ПРИНЦИП ОРИЕНТАЦИИ ПО ВЕКТОРУ НАПРЯЖЕНИЯ

Система управления реализует алгоритмы управления канала­ми амплитуды и частоты напряжения ТПЧ, излагаемые в [1, 4]. Предварительно вычисляются модуль вектора потокосцепления

статора xPsm= *£% и частота вращения вектора потоко­сцепления статора ©ф = ( ЧГ5а — ЧГур *FJa) / , а также рас­

согласование ¥0sm—x¥Sm, где 4f0Sm — заданное значение модуля потокосцепления статора, находящееся в одной из ячеек памяти и соответствующее номинальному потокосцеплению двигателя. Си­стема управления потокосцеплением статора реализует алгоритм управления напряжением

Usm=D(z) [щз ;ЄР°вт—Ч^т)],

где Usm — управляющее воздействие по каналу напряжения ТПЧ, D (г) — цифровая корректирующая функция, представляющая со­бой набор коэффициентов, рассчитанных заранее и помещенных в постоянную память ЭВМ, которые умножаются на соответствую­щие значения, вычисленные на текущем шаге и на предыдущих.

Так как система нелинейна, то каждой области значений угло­вой скорости ротора соответствует свой набор коэффициентов. Значение скорости вращения ротора снимается с цифрового дат­чика скорости BV, который включает в себя фотоимпульсный дат­чик, представляющий собой диск с прорезями: с одной стороны диска установлены светоизлучающие диоды, а с другой — фотодио­ды. Период следования импульсов заполняется генератором, ко­торый стабилизирован кварцевым резонатором. Так как измеря­ется период, то программно определяется скорость вращения ро­тора (о=/г/7’и, где k — масштабный коэффициент, Ти — число им­пульсов, пропорциональное периоду. По вычисленной скорости оп­ределяется адрес первого и всех остальных коэффициентов для: данной области. Вычисленное значение Usm записывается в ре­гистр ЦАП и в виде аналогового сигнала поступает на вход ТПЧ.

Далее вычисляется — задание по каналу частоты в соот­ветствии с алгоритмом

<°ttsk = <*>А° + К (р) (w°A—coft) - j - k2 (р)

где ki{p), k2(p) — передаточные функции цифрового

ПИ-регулятора отработки рассогласо­вания скорости и фазового угла век­тор напряжения относительно век­тора потокосцепления;

©Л со и — заданное и мгновенное значения ско­рости ротора на k-м интервале; со^(й-і) , а>в (а_і)— значения скорости вектора потоко­сцепления статора и напряжения на (k—1)-м интервале.

Вычисленное значение ©« записывается в регистр ЦАП и в виде аналогового сигнала поступает в ПЧ. Дискретный характер работы преобразователя приводит к особенностям функции са^ (/) и для формирования задания по каналу напряжения и каналу частоты была введена цифровая фильтрация при вычислении, которая основана на ограничении приращения между текущим значением и предыдущим, причем это ограничение является функ­цией ОТ-СОи^.

Особенностью микроЭВМ «Электроника 60М» является то, что в ней нет специальных команд ввода и вывода. Адресация к внеш­ним устройствам такая же, как и ячейкам памяти. Таким образом, благодаря предложенному соединению АЦП и ЦАП с микроЭВМ, все операнды, находящиеся в регистрах внешних устройств, непо­средственно участвуют в вычислениях.

Порядок вычислений в соответствии с указанным алгоритмом представлен блок-схемой, изображенной на рис. 2:

1. Съем кодов с АЦП составляющих потокосцепления и э. д. с. статора и вычисление

чг^-чт*; W, yV'sai

где ЧГ —сигналы измерительных проводников,

— сигналы с интеграторов.

2. Вычисление y¥Sm=^'ЇІа-ИІритеративным методом по алго­ритму

'P2™/4W-t)=4'sm пР; У‘т ”р <д-1> =4,sm(„)='Fs„„

тде ^FsmCn-i) — значение модуля потокосцепления статора на пре­дыдущем шаге вычислений;

Wsm пр — первое приближение.

Так как частота прерываний много больше частоты изменения потока, то вполне достаточно одного приближения.

Вычисляется ^s^sol)! 4Tjm,

где о)ф —скорость вектора потокосцепления статора.

3. Осуществляется фильтрация со^, основанная на ограниче­нии приращения Ао)ф:

о)ф(Я) —о>ф (Я_1) = Д«>; (ц) =ів<|, + До),

До, если Дй) <е

—До), если —До)>—є где Дсо= А.

8, если Д<0>8

—е, если —Д(0<—е

4. Код задания скорости снимается с АЦП и организуется за­датчик интенсивности СО0(п) = СО0(п) + До> ,

—До), если ((0о(п)—О)0(п—1))>0 —Д(0, если (о)0(п)—0)0(п-1))<СО О, если (й)о(я) ®0(я—1)) ==0

До) — фиксированное число, определяющее темп нарастания (спадания), too — задание скорости.

5. Вычисляется рассогласование по потоку AWsm—^sm—Ч*sm> где ¥°ш — задание потокосцепления статора, фиксированное число.

6. Вычисляется СО^ (Ч^т—Узт) = Х{п)-

Возможность пуска обеспечивается начальным заданием, занесенным в ячейку, отведенную для со^, постоянного числа.

7. Организуется ПИ-регулятор

№п-1)+^(п))/2—Х(п); (Х(п)—A’(n-i)) =А Х(п/,

где ki —сменный коэффициент пропорциональной

части;

hrX(n), где kz/ —сменный коэффициент интегральной части; Д^(п) = ^1/Д-Х’(п)+^2/А’(п)>

У(п) = У (п-1) + &У(п)>

8. Вычисленное значение подается через ЦАП и канал напря­жения ТПЧ.

9. Для управления каналом частоты вычисляется k/n=со, где к — масштабный коэффициент (постоянное число, зависящее от разрядности преобразователя «скорость—код»), п — код с преоб­разователя «скорость—код», со — скорость вала.

10. Вычисляется Дсо=юо—со, ©о — заданное значение скорости вращения, и задается команда на запуск всех АЦП.

11. Организуется ПИ-регулятор по алгоритму, аналогичному алгоритму регулятора канала напряжения:

=&з(АсО(п)—AcO(n-l))-г&4 X

X (АМ(п-1)^-А--'П)) +kb (соф5—<оЙ5(Я_1)) + ш0 ;

полученный результат вводится через ЦАП в канал управления частотой ТПЧ. Далее цикл повторяется. Время выполнения одно­го цикла программы составляет 2,5 мс.

Для отладки управляющих программ и исследования микро­процессорных систем управления электроприводом ТПЧ-АД был собран испытательный стенд на базе микроЭВМ «Электроника 60М» с асинхронным двигателем А51/4 (4,5 кВт, 220/380 В,

1440 об/мин) и ТПЧ-40.

Абсолютные программы получают на миниЭВМ типа СМ-3, СМ-4, которые оснащены развитой операционной системой, в том числе и широко распространенной многопользовательской систе­мой ОСРВ. Эта система имеет все необходимые средства для от­ладки и получения готовых программ.

С помощью отладочной системы в процессе непосредственного счета по программе можно производить следующие операции: за­пустить программу с заданного оператора; произвести пошаговое выполнение программы; остановить программу; открыть и распе­чатать содержимое интересующей ячейки памяти или регистра об­щего назначения РОН; ввести новое значение и закрыть ячейку, тем самым изменить константу или команду. Для непрерывного контроля в период отладки программы отладочная система снаб­жена дополнительными ЦАПами, подключенными к устройствам непрерывной регистрации информации. Отлаженные таким обра­зом программы со всеми исправлениями вновь редактируются на миниЭВМ в составе ОСРВ, при этом на диске уже имеется файл с текстом программы. В результате получается отлаженный про­граммный модуль, который может быть записан в постоянное за­поминающее устройство микроЭВМ.

При экспериментальных исследованиях на испытательном стен­де система подтвердила высокие динамические и статические ха­рактеристики.