ВЕКТОРНОЕ ЧАСТОТНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

СТРУКТУРНАЯ СХЕМА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРИВОДОМ

Совершенствование систем частотного регулирования асинхрон­ными двигателями связано с развитием систем векторного управ­ления. Эти системы позволяют существенно повысить быстродей­ствие, точность, а также расширить диапазон регулирования ско­рости привода. Предлагаемая система ПЧ—АД реализует прин­цип ориентации по вектору напряжения (ОПВН) [1, 4]. Система организована на базе стандартного преобразователя частоты при раздельном управлении каналами напряжения и частоты. По ка­налу напряжения функционирует автономная система управления (или стабилизации) потокосцеплением статора 'Ps. По каналу час­тоты осуществляется задание скорости, а также электромагнит­ного момента в переходных режимах. Для этой цели частота на­пряжения сосравнивается с частотой вектора потокосцепления и на основании этой информации вырабатывается сигнал, корректи­рующий угол между векторами Us и и соответственно развпйаемый электромагнитный момент. Принцип ОПВН в настоящей работе реализуется программно. Система управления содержит следующие блоки: 1) датчики информации: датчики потокосцепле - ния — измерительные катушки, датчик скорости — преобразова­тель скорость — код; 2) блок предварительной подготовки инфор­мации— специализированные интеграторы; 3) блок дискретной об­работки информации и управления — АЦП, интерфейсные устрой­ства, микроЭВМ, ЦАП.

МикроЭВМ должна удовлетворять следующим требованиям: быстродействие не менее 400 тыс. оп/с, наибольшее количество программно доступных регистров, программная совместимость с ЭВМ, располагающими развитой операционной системой, нали­чие команд умножения, деления, сдвига двойного слова; длина слова не менее 16 разрядов; простота сопряжения с внешними устройствами, небольшая стоимость.

На кафедре электрических машин и автоматизированного при­вода Ленинградского горного института (ЛГИ) им. Г. В. Плеха­нова разработана аналого-цифровая система управления электро­приводом ТПЧ-АД, структурная схема которой (рис. 1) содержит ТПЧ {UZ), управляемый по каналам напряжения и частоты, асин­хронный короткозамкнутый двигатель (М), микроЭВМ, мульти­плексор, Интерфейс параллельного обмена ИПО, набор АЦП и ЦАП и несложные специализированные внешние устройства пред­варительной обработки информации—аналоговые интеграторы с компенсацией дрейфа нуля И«, Щ [2] и преобразователь ско­рость— код BV, обеспечивающий точность измерения угловой ско­рости двигателя-не хуже 0,2% во всем диапазоне регулирования. В АД встроены датчики э. д. с., выполненные в виде измеритель­ных проводников или катушек ИКа» ИКр, сигналы с которых про­порциональны производным потокосцеплений по ортогональным осям статора (а, (3).

Каждый аналоговый сигнал преобразуется отдельным АЦП, а сигналы задания скорости со0 и потокосцепления 4/0sm поступают в цифровой форме. Для организации сигналов заданий в аналого­вой форме потребуются дополнительно еще два АЦП. Время пре­образования современных приборов в зависимости от разрядности и класса быстродействия лежит в пределах 0,33-^333 мкс.

Время преобразования при измерении мгновенных значений по­токосцеплений должно быть 7^100 мкс. Время выполнения ко­манд может колебаться в довольно широких пределах и зависит от алгоритма вычислений, порядка выбора операндов и быстро­действия микроЭВМ. Минимальное время между обращением к данным, находящимся в регистрах АЦП, и запускающим импуль­сом в системе с микроЭВМ типа «Электроника 60М» составляет с учетом адресации 16 мкс. Такая система требует быстродейст­вующего преобразователя с 16 мкс. В настоящее время име­

ются АЦП в интегральном исполнении, имеющие малые габариты и стоимость. Преобразователи АЦП и ЦАП* использование ц

данной системе, характеризуются временем преобразования: для АЦП—10 мкс, для ЦАП — 8 мкс.

Система управления рис. 1 работает следующим образом. Асинхронный короткозамкнутый двигатель М питается от. ТПЧ, управляемого по каналам задания амплитуды Usm и частоты на­пряжения статора со« . При этом сигналы с датчиков э. д. с. ИК«, ИКр пропорциональны производным потокосцеплений по осям а и р—'Ф'іа и , а сигналы на выходах интеграторов И« Щ пропорциональны составляющим вектора потокосцепления стато­ра по этим осям — Wsa» Ч^р • Все эти сигналы преобразуются на­бором АЦП в двоичный код. По сигналу, вырабатываемому про­граммно, все АЦП запускаются одновременно. Во время работы преобразователей продолжается выполнение основной программы. К моменту съема данных с преобразователей их работа давно за­кончится и в их регистрах находятся коды мгновенных значений аналоговых сигналов. Цифровые выходы АЦП соединены с муль­типлексором, который объединяет все потоки входных для микро - ЭВМ данных. Программно, под воздействием адреса код выбран­ного канала поступает через ИПО в процессор. В микроЭВМ вы­числяются необходимые для реализации алгоритмов управления величины, организуются регуляторы. Вычисленные управляющие воздействия через ИПО поступают в набор ЦАП и в аналоговой форме управляют работой ТПЧ привода. ИПО реализует только программный режим работы, а именно дешифрирует поступающие от микроЭВМ адреса и разделяет вводимые и выводимые данные канала «Общая шина». Стандартный ИПО, выпускающийся спе­циально для микроЭВМ «Электроника 60М», для такого исполь­зования не пригоден. Мультиплексор и ИПО применены собствен­ной разработки. Такое построение системы управления позволяет отказаться от обработки сигналов прерываний, исключить время работы АЦП из времени вычислений и применить широкораспро­страненные АЦП и ЦАП.