Структурная схема асинхронного электропривода с векторным управлением

Анализ рис. 5.7 и 5.8 показывает, что функциональная схема асинхронного электропривода с векторным управлением и ориентацией по вектору потокосцепления ротора - двухкоординатная, с двумя подчиненными контурами потокосцепления и скорости, с внутренними контурами тока. Структурная схема [24], соответствующая таким системам регулирования приведена на рис. 5.9.

На рис. 5.9 приняты следующие обозначения физических величин: Wpuc (р) - передаточная функция регулятора потокосцепления;

Wpc (р) - передаточная функция регулятора скорости;

WpT (р) - передаточная функция регулятора тока; кт - коэффициент передачи инвертора напряжения;

Гин - постоянная времени запаздывания инвертора напряжения;

Кд = Rx + R[ + RK - суммарное активное сопротивление асинхронного двигателя, равное сумме активных сопротивлений статора Я,, активному сопротивлению ротора R'2, приведенному к обмотке статора и активному сопротивлению кабеля RK, соединяющего инвертор напряжения и статор асинхронного двигателя (для погружных насосов длина кабеля может составлять несколько километров);

7] = а - электромагнитная постоянная времени цепи обмотки статора;

к

Структурная схема асинхронного электропривода с векторным управлением

Рис. 5.9. Структурная схема асинхронного электропривода с векторным управлением

L3 =LX+LK - суммарное индуктивное сопротивление цепи обмотки статора асинхронного двигателя, равное сумме индуктивных сопротивлений статора Lx и индуктивному сопротивлению кабеля Ьк, соединяющего инвертор напряжения и статор асинхронного двигателя; и

Т2 = —у — электромагнитная постоянная времени цепи обмотки ротора;

к

кпс - коэффициент обратной связи по потокосцеплению;

Гпс - постоянная времени запаздывания в цепи обратной связи по потокосцеплению;

кс - коэффициент обратной связи по скорости;

Гс - постоянная времени запаздывания в цепи обратной связи по скорости; кт - коэффициент обратной связи по току;

Гот - постоянная времени запаздывания в цепи обратной связи по току.

Разомкнутый контур тока, настроенный на модульный оптимум, должен иметь следующую передаточную функцию:

где = 1-6 - коэффициент настройки на модульный оптимум контура тока;

а[1Т= 2 - стандартный коэффициент настройки.

Передаточная функция разомкнутого контура тока рассматриваемой системы (рис. 5.9) определяется следующим образом:

С целью упрощения решения задачи синтеза параметров регулятора тока понизим порядок передаточной функции контура тока. Для чего найдем суммарную малую постоянную времени Ттт = Гин + Тот, тогда выражение (5.12) преобразуется к виду

Приравнивая правые части выражений (5.11) и (5.13) и решая полученное уравнение относительно передаточной функции регулятора тока, получаем

Если принять равными Ттт = Трт, то регулятор тока будет иметь передаточную функцию

Разделив числитель уравнения (5.15) на его знаменатель, получим ТR

где к =--—-- - коэффициент передачи регулятора тока;

а Т •к •к

Трт = ———————- - постоянная времени регулятора тока.

Rn

Таким образом, при настройке контура тока на модульный оптимум, регулятор скорости будет пропорционально-интегрального типа с коэффициентом передачи крт и постоянной времени интегратора Трт.

Уравнения (5.15) можно преобразовать и к другому, наиболее распространенному виду, разделив и умножив его знаменатель на постоянную времени 7]:

Или после преобразований ТR

где к =---- - коэффициент передачи регулятора тока;

Тх - - постоянная времени регулятора тока.

Уравнения (5.16) и (5.18) идентичны, однако (5.18) в большей степени отражает суть произведенного синтеза параметров регулятора тока. Из уравнения (5.18) следует, что в составе регулятора тока имеется форсирующее (дифференциальное) звено WpT (р) = Тхр +1, которое компенсирует действие апериодического звена объекта управления

^рт (р) = ——-—- с электромагнитной постоянной времени цепи обмотки статора Тх. Это и позволяет добиться максимального быстродействия контура регулирования.

Контур потокосцепления также настраивается на модульный оптимум. Внутренний контур тока может быть представлен звеном, имеющим передаточную функцию второго порядка, с малой некомпенсированной постоянной времени Гцт:

Для упрощения решения задачи синтеза контура потокосцепления следует понизить порядок передаточной функции контура тока и считать, что контур тока имеет передаточную функцию

где Ттп = - малая постоянная времени контура потокосцепления.

В этом случае передаточная функция разомкнутого контура потокосцепления рассматриваемой системы (рис. 5.9) определяется следующим образом:

Для упрощения решения задачи синтеза параметров регулятора потокосцепления понизим порядок передаточной функции контура потокосцепления. Для чего найдем суммарную малую постоянную времени Ттпс = Ттп + Гпс, тогда выражение (5.12) преобразуется к виду

Передаточная функция регулятора потокосцепления при настройке контура потокосцепления на модульный оптимум находится, если приравнять правые части выражений (5.21) и (5.11), записав последнее уравнение для контура потокосцепления

Решая полученное уравнение относительно передаточной функции регулятора потокосцепления, получаем

Если принять равными Ттпс = Гцпс, то регулятор потокосцепления будет иметь передаточную функцию

Или после преобразований Т

где к =------коэффициент усиления регулятора по-

«Нпс'^псЛс -К'ЧК токосцепления;

Т2 - постоянная времени регулятора потокосцепления.

В тех случаях, когда электропривод должен обеспечивать высокую жесткость механических характеристик в большом диапазоне регулирования скорости, контур скорости следует настраивать на симметричный оптимум.

Разомкнутый контур скорости, настроенный на симметричный оптимум, должен иметь следующую передаточную функцию:

где асс= 4-16 - коэффициент настройки контура скорости на симметричный оптимум;

асс = 8 - стандартный коэффициент настройки.

Для упрощения решения задачи синтеза контура скорости следует понизить порядок передаточной функции контура тока и считать, что контур тока имеет передаточную функцию

где Tm = ацт • Гмт - малая постоянная времени контура скорости.

В этом случае передаточная функция разомкнутого контура скорости рассматриваемой системы (рис. 5.9) определяется следующим образом:

3• z -Xm

где kM =--—- коэффициент момента.

2 • X2

Понизим порядок передаточной функции контура скорости. Для чего найдем суммарную малую постоянную времени Ттс = Тткс + Тс, тогда выражение (5.27) преобразуется к виду

Приравнивая правые части выражений (5.28) и (5.25) и решая полученное уравнение относительно передаточной функции регулятора скорости, получим

4-к J

где к =-1—-— - коэффициент усиления регулятора скорости;

р а • кк Т

сс м с тс гг асс'К'К'Ттс

1 = —-—-—9—— - постоянная времени интегрирования регулятора скорости, с.

Графики переходных процессов скорости, момента и потокосцеп- ления при пуске асинхронного электропривода с векторным управлением приведены на рис. 5.10.

Графики переходных процессов при пуске асинхронного электропривода с векторным управлением

Рис. 5.10. Графики переходных процессов при пуске асинхронного электропривода с векторным управлением

Как следует из анализа графиков, пуск асинхронного электропривода происходит при постоянном потокосцеплении ротора. Кривые изменения скорости и момента аналогичны соответствующим характеристикам в двухконтурных электроприводах постоянного тока с подчиненным регулированием.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >