Асинхронные электроприводы с векторным управлением

Выделение сигналов управления модулем, частотой и фазой напряжения преобразователя частоты в системах векторного управления

При использовании преобразователя частоты с непосред­ственной связью (ТНПЧ) схема сопряжения включает в себя только преобразователь фаз. Однако нелинейность преобразо­вателя и влияние внутренних сопротивлений вынуждают при не­обходимости получения максимальных динамических характе­ристик привода применять специальный контур управления на­пряжением преобразователя. При этом обеспечивается весьма точное соответствие динамических свойств выходного напряже­ния, соответствующих при дальнейшем расчете модели с пере-

даточной функцией WT. a(s) = kT. п/(Тц.5 - f - 1). Контур управле­ния напряжением фазы ТНПЧ приведен на рис. 2.14, а. Осо­бенностью контура является применение опережающей связи по заданию, что обеспечивает благоприятные условия работы ли­нейных регуляторов. Опережающая связь фиксирует рабочую точку на статической характеристике преобразователя, а линей­ные регуляторы обеспечивают значение выходного сигнала пре­образователя, соответствующее заданному (рис. 2.14,6). Цепо­чечный регулятор работает в условиях переменного коэффи­циента объекта kv. Чрезвычайно важным при организации контура представляется выбор датчиков мгновенных значений напряжения. Трудность выбора состоит в том, что диапазон частот выходного напряжения включает в себя и постоянный ток (режим включения и реверса), поэтому обычные трансфор­маторы напряжения не могут быть применены. Вторая задача состоит в необходимости фильтрации сигнала, точнее в выде­лении первой гармоники фазного напряжения преобразователя. Датчики мгновенных значений могут быть выполнены по прин­ципу модуляции — демодуляции, причем частоты модуляции для - приводов на частотах до 100 Гц должны быть не менее 10 кГц. Структурная схема фильтра с переменной полосой пропуска­ния приведена на рис. 2.14, в. При заданной частоте <а3 постоян­ная времени фильтра Тф = (£ico3 + &)-1 и передаточная функ­ция фильтра

W,<i>(s) = l(fei©3+ &2) 's+l] • (2.63)

Необходимо очень хорошо настраивать каналы управления фазным напряжением для исключения перекоса фаз, т. е. необ­ходимо обеспечивать соотношение Ua + UB + Uc = 0.

Применение преобразователей частоты со звеном постоян­ного тока, в которых амплитуда напряжений управляется при помощи управляемого выпрямителя, а мгновенное значение на-' пряжения (фаза) — при помощи инвертора, усложняет систему сопряжения системы векторного управления и преобразователя. Система может быть построена в нескольких вариантах, два из них приведены на рис. 2.15. На рис. 2.15, а приведена простей­шая схема — канал управления амплитудой напряжения замкнут по напряжению выпрямителя УВ и применена опережающая связь. Схема управления инвертором И включает преобра­зователь фаз ПФ и распределитель импульсов РИ, работаю­щий при переменном значении амплитуды входного сигнала. При малых сигналах работа РИ затруднена. Улучшенный вариант схемы управления инвертором (рис. 2.15,6) включает в себя тригонометрический анализатор ТА, выходные сигналы которого нормированы по амплитуде. В схеме ТА применена опережающая связь по частоте (ю3), которая, как и опережаю­щая связь в контуре модуля напряжения, улучшает условия ра­боты регулятора частоты. Дальнейшее улучшение управления связано с изменением контура управления модулем напряже­ния — обратная связь выносится на выход инвертора; в этом случае целесообразно применять цепочечный регулятор напря­жения.

Схема тригонометрического анализатора, позволяющего осу­ществить опережающее управление частотой преобразователя и коррекцию по фазе выходных напряжений, приведена на

16. Функциональная схема тригонометрического анализатора с коррекцией

по фазе

рис. 2.16. В этом случае фаза выходной системы напряжений, снимаемой с ГСН, оказывается дополнительно сдвинутой отно­сительно входной на бт]. Заметим, что бт] может быть только малой (бті = ±10°).