Тиристорные электроприводы постоянного тока

Регулирование тока

Предшествующий анализ свидетельствует о необходимости ограничения тока допустимым значением, что невозможно осуще­ствить в системе, представленной на рис. 6.3, в которой напряже­ние якоря зависит от сигнала рассогласования по скорости. По­пытка ограничить этот сигнал может привести к уменьшению напряжения якоря, однако при малых потерях в якорной цепи результатом является ограничение скорости, а не тока. Ограниче­ние тока может быть достигнуто путем введения внутреннего' контура регулирования тока с ограниченным сигналом рассогла­сования скорости на входе. Ниже описываются П-регулятор и ПИ-регулятор для контура регулирования тока.

П-регулятор. Внутренний контур регулирования тока пред­ставлен на рис. 6.4. Здесь йд, т — коэффициент усиления датчика тока, в качестве которого может быть использован включенный последовательно в якорную цепь резистор. Коэффициент усиле­ния регулятора тока, представляющего собой в данном случае пропорциональное звено, обозначен KT.

В соответствии с рис. 6.4 передаточная функция контура регу­лирования тока может быть выражена как
где

1 Kfl>TKTKnpKMl

ТМ^д, т ^Т&Пр&М! + ТМ1 Тм2 = — Г7— • (6.216)

1 - f - йд;Т йТйПрйМ1

Поскольку йд, тйтАпрАм1> 1, то йт, Пр~ 1/Ад, т (6.22) и

Тм2« Тм + тм1/(й fl. A^np^Mi)- (6.22а)

Кроме того тм>тм1 , поэтому тм2« тм. (6.226)

Из (6.21) и (6.226) следует, что возможна работа привода без перерегулирования и запаздывания. Реальный преобразова­тель имеет запаздывание, а якорная цепь имеет конечную элект­рическую постоянную времени, однако они малы и практически не влияют на точность полученных результатов. Таким образом,

/я (s)/UBbIX, с (s) = /гт,„р » 1//гд, т. (6.23)

Поскольку ток якоря пропорционален сигналу на входе конту­ра регулирования тока, ограничение последнего приводит к огра­ничению /я. Внутренний контур регулирования тока теперь можно объединить с контуром регулирования скорости, используя огра­ниченный по амплитуде сигнал с выхода регулятора скорости как входной для контура тока. Структура такой системы приве­дена на рис. 6.5, а. Структурная схема может быть упрощена, как показано на рис. 6.5, б, если использовать выражение (6.23) и линеаризовать характеристику регулятора скорости.

В соответствии с рис. 6.5, б

To (s) _ fecfeM2feT np[l/(l + tMs)]

^3,c(s) [6] + kTTkckM2kr /(I +XMS) 1 + T2S

Где

K2 =---------------------------- ; (6.24a)

1 + kTrkckM!!kTnp

4= l,K bl k—• (6-246)

1 KTrKcKM2«T np

Для KrTkckT,NPkM2 > 1 с учетом (6.16в) имеем

Kt»l/krp=k1 (6.24в)

И

Т2»т м/(ЙтгМм2Йт, пр)- (6.24г)

7* 171

Щ С(У ^ах --------------- °вых, сw

1+ST м

A>T

<0

B)

Г А> (s) I Г /я (s) 1 _ L Д co(s) J~

'з, с V/ J L to J kM2 I 1 - j-t2S

Выражение (6.25), похожее по форме на (6.17), справедливо для значений меньших заданного предельного значения. Если в процессе ускорения или изменения нагрузки сигнал рассогласо­вания по скорости UBX, с вырастет настолько, что £/ВыХ, с попадает в зону ограничения и становится равным UBaXiCmax, ток якоря также перестает увеличиваться и остается равным /ЯШ1= = &т, правых,Стах- В СООТВеТСТВИИ С рис. 6.5, б СКОрОСТЬ при ЭТОМ может быть выражена как

Рис. 6.6. Реакция системы с пропорци­ональным регулированием с тахофильт - ром на ступенчатое изменение сигнала

Задания скорости: А — осциллограмма скорости: б — осцилло­грамма тока

Иногда для сглаживания пульсаций выходного напряжения тахогенератора применяют фильтры, как показано на рис. 6.5, в. В этом случае передаточная функция имеет вид

W (S) ___ &С&т, пр^М2 1 + зттг________ ^

~ . Тм + Ттг S2TMTTr (6.27)

' + W + к'

Где ттг — постоянная времени фильтра тахогенератора;

K' = 1 + &0&г, пр&м2&гг, (6.27а)

Или

K S5J (6.276)

Из (6.13) и (6.27) может быть получена также передаточная функция системы для тока якоря:

Ms) Г M(S) Ц /я 00 I уэ. с(«) . JL со (S) J

^ _______ (1 + STTr) (1 + StM)______ (g 27B)

1 -(- S (TM + Ттг)/Й' + S2T

Уравнения (6.27) и (6.27в) описывают поведение системы второго порядка, и их справедливость подтверждается осцилло­граммами переходных процессов изменения скорости и тока при ступенчатом изменении сигнала задания скорости U3,c, приведен­ными на рис. 6.6.

ПИ-регулятор. Введение интегрирующей обратной связи в систему управления позволяет исключить рассогласование в ус­тановившемся режиме, а также уменьшить требуемый коэффи­циент усиления системы: Для получения интегральной составляю­щей П-регулятор скорости следует заменить на ПИ-регулятор. Передаточная функция ПИ-регулятора Kc (1 +Tcs)/(Tcs), структур­ная схема такой системы приведена на рис. 6.7.

Общая передаточная функция системы приобретает вид

1 + TcS

= TcS(1+TmS) ^■C(S) 1+ (1 + T2S) ' ^ " '

Tcs(l +TMs)

Где тс — постоянная времени ПИ-регулятора.

При KTTkckT,NvKM2 > 1 ее можно упростить:

1 + TCS

И* с (S)

FeTr 1 + TcS + TCX2s2

ГДе Т2 - - Тм /( т г с ^'г, IФ м 2) '

Разделив (6.29) на (6.13), получим

Ms) _ co(s) /a(s) _ 1 (1 + tcs) (1 -f tMS)

^З.С (s) ffl(s) &TAI2 1 + Tcs + TCT2S2

Осциллограммы переходных процессов в системе второго по­рядка, описываемой уравнениями (6.29) и (6.30), приведены на рис. 6.8.