Материал: fomin-n-v-sistemy-upravlenija-elekt-437151079-unlocked

Низкочастотная часть желаемой ЛАЧХ, соответствующая ν=0, 1, 2 представлена на рис. 2.5 в виде отрезков прямых 1 – 3. Нетрудно видеть, что повышение порядка астатизма увеличивает значения комплексного коэффициента усиления в низкочастотной части и динамическая точность регулирования возрастает тем в большей степени, чем в более широком диапазоне частот обеспечивается повышение амплитуд.

Динамические показатели качества регулирования определяются главным образом среднечастотной асимптотой ЛАЧХ Lраз(ω). Для получения достаточного запаса устойчивости необходимо, чтобы в районе частоты среза ωс был достаточно протяженный участок с наклоном -20 дБ/дек. Чем шире этот участок, тем выше на частоте

среза запас по фазе ∆ψ(ωс ) = -π- ψ(ωс ) , где ψ(ω) - фазовая частотная характеристика контура. Зависимость ∆ψ(ω) показана на

рис. 2.5 (кривая 4).

От запаса по фазе на частоте среза зависят колебательность и

перерегулирование:

61

Ближайшая нижняя частота сопряжения ω1 влияет на

перерегулирование: по мере приближения ω1 к частоте среза ωс запас по фазе ∆ψ(ωс ) уменьшается и перерегулирование возрастает.

Частота ω1 определяет также время переходного процесса:

Ближайшая к частоте среза верхняя частота сопряжения ω2 и

вся высокочастотная часть ЛАЧХ Lраз(ω) сказывается на начальном участке переходного процесса. Чем ближе частоты сопряжения в этой области к частоте среза, и чем выше наклон удаленной асимптоты, тем больше показанный на рис. 2.2 участок запаздывания tЗ.

Таким образом, требования к точности и динамическим показателям электропривода при регулировании определенной переменной позволяют конкретизировать количественные характеристики желаемой ЛАЧХ разомкнутого контура. При известной ЛАЧХ объекта регулирования переменной X Lор(ω) желаемая ЛАЧХ разомкнутого контура Lраз(ω) позволяет определить требуемую ЛАЧХ регулятора, вводимого в контур регулирования:

Далее решается техническая задача подбора удобной схемы регулятора и определения его параметров, исходя из (2.24). Этот путь синтеза универсален и позволяет наиболее полно учесть весь комплекс предъявляемых к электроприводу требований в отношении, как точности регулирования, так и его динамических показателей в наиболее сложных случаях.

Однако, при проектировании электроприводов массового применения, при создании унифицированных систем электропривода широкого назначения этот путь сложен и не обеспечивает достаточной конкретности получаемых динамических свойств регулируемого электропривода.

Для случаев, когда в основу синтеза могут быть положены динамические показатели, в теории электропривода разработан

62

инженерный метод последовательной коррекции с использованием подчиненных контуров регулирования.

Этот метод позволяет получить вполне определенные динамические свойства регулируемого электропривода, соответствующие конкретным так называемым стандартным настройкам контуров регулирования.

Контрольные вопросы:

1.Дайте определение времени нарастания и времени переходного процесса.

2.Как определить перерегулирование?

3.Какие существуют интегральные показатели качества? С какой целью их применяют?

4.Какие параметры определяют точность регулирования?

5.Какие параметры определяют колебательность и перерегулирование?

6.На какие показатели влияет низкочастотная часть ЛАЧХ?

7.Какие показатели качества регулирования определяет среднечастотная часть ЛАЧХ?

8.На какие показатели качества влияет частота среза ЛАЧХ?

9.Что определяют верхняя и нижняя частоты сопряжения ЛАЧХ?

10.Как можно определить требуемую ЛАЧХ регулятора?

2.2. Динамические свойства тиристорного электропривода

Система электропривода, выполненная по схеме тиристорный преобразователь – двигатель (ТП-Д), в настоящее время является основной системой регулируемого электропривода постоянного тока. Поэтому при реализации систем управления электроприводов, выполненных по системе ТП-Д, необходимо иметь представление о динамических свойствах силовых элементов, входящих в состав регулируемого тиристорного электропривода.

2.2.1. Тиристорный преобразователь как элементсистемы регулирования

В соответствии с [10] динамика тиристорного преобразователя (ТП) характеризуется двумя его основными особенностями как элемента системы управления:

1. поскольку в системе импульсно – фазового управления (СИФУ) аналоговый входной сигнал (напряжение управления) дискретно

63

преобразуется в сдвиг управляющих импульсов, ТП управляется не непрерывно, а дискретно;

2. ТП представляет собой полууправляемое устройство, т.к. тиристор открывается в момент подачи управляющего импульса при прямом напряжении на тиристоре, а закрывается, когда ток через тиристор снизится меньше тока удержания.

Таким образом, ТП проявляет себя как существенное нелинейное звено, полоса пропускания которого ограничена и характер переходного процесса в котором зависит от значения и знака входного напряжения управления, а также от момента подачи этого сигнала внутри периода напряжения питания. Нелинейность ТП может явиться причиной ряда специфических явлений, таких, как появление низкочастотных биений при воздействии на ТП сигналов с частотой, большей частоты питания, возможность возникновения субгармонических колебаний в замкнутых системах при попытках реализовать высокое быстродействие, появление постоянной составляющей ЭДС при воздействии гармонического сигнала высокой частоты и т.п. Все эти явления нежелательны и в правильно построенной системе тиристорного электропривода должны быть исключены. В большинстве случаев этого удается добиться, если скорость изменения сигнала на входе СИФУ ограничена. Переходные процессы при уменьшении и увеличении входного сигнала (угла регулирования α(t)) оказываются практически одинаковыми при выполнении следующего условия:

где ω = 2πfc - угловая частота питающей сети, 1/с.

Передаточная функция ТП выражается зависимостью:

где kп = dEd ≈ ∆Ed - коэффициент передачи ТП;

dUу ∆Uу

64

определяемое числом пульсаций за период (p) и частотой питающей сети (fc), с, (для нулевой схемы p=3 и τ = 1/300 = 3,33 мс, для мостовой схемы p=6 и τ = 1,67 мс);

Tп = Tф + τ - постоянная времени ТП, с;

Tф - постоянная времени фильтра на входе СИФУ, с.

ТП работает устойчиво и надежно, если Tф находится в пределах

4…7 мс [5,8,10].

Если величина Tф ≥ (2...3)τ, то в этом случае ТП пре дставляют передаточной функцией апериодического (инерционного) звена:

и ТП обладает динамическими свойствами апериодического (инерционного) звена. Постоянную времени ТП обы чно принимают равной для быстродействующих электроприводов 5 мс, для обычных – 10 мс.

Пример 1. Определить передаточную функцию ТП с мостовой схемой выпрямления, питающегося от сети переменного тока напряжением 380 В через токоограничивающие реакторы, максимальное напряжение управления СИФУ 10 В, постоянная времени на входе СИФУ – 4 мс.

Максимальное значение выпрямленной ЭДС преобразователя равно Ed0=1.35U2л=1.35*380= 513 В, тогда можно определить коэффициент передачи ТП через отношение kп=Ed0/Uуmax=513/10=51.3. Постоянная времени ТП при шестипульсной схеме выпрямления определится на основании выражения Tп= Tф + τ = 4 + 1/(2*6*50)= 4 + 1.67 = 5.67 мс. Тогда передаточная функция ТП будет равна: Wтп(p)= 51.3/(0.00567p+1).

65