Материал: fomin-n-v-sistemy-upravlenija-elekt-437151079-unlocked
Включение ДУ на выходе РС компенсирует действие умножения k * Ia в канале объекта регулирования на рис.7.4, тем самым выполняя
линеаризацию системы регулирования, нелинейность которой вызвана нелинейностью кривой намагничивания двигателя. Для получения
напряжения uФ* необходим датчик магнитного потока электродвигателя.
В тех случаях, когда датчик магнитного потока отсутствует (техническая реализация датчика затруднена или невозможна), на выходе РС включают множительно – делительное устройство МДУ (рис.7.5,б), на вход умножения которого подается напряжение,
пропорциональное скорости электродвигателя ω*, а на вход деления
подается |
напряжение, |
пропорциональное |
величине |
ЭДС |
электродвигателя E*a . Результат действия МДУ позволяет получить необходимую величину относительного значения магнитного потока
1 |
= |
ω* |
, в соответствии с которой изменяется коэффициент РС. |
|
Ф* |
E*a |
|||
|
|
Напряжение, пропорциональное величине скорости электродвигателя – это напряжение обратной связи по скорости uос , а напряжение, пропорциональное ЭДС электродвигателя получается на выходе датчика ЭДС – напряжение обратной связи по ЭДС uоэ .
Т.к. во второй зоне регулирования при увеличении скорости электродвигателя и уменьшении величины магнитного потока ЭДС
остается постоянной Ea = k ω = Eaн ≈ constФ , то в этом случае можно
вместо МДУ применить множительное устройство МУ (рис.7.5,в), на вход которого подается напряжение, пропорциональное скорости
электродвигателя uос . В реверсивном электроприводе при изменении направления вращения происходит изменение полярности напряжения uос , поэтому для сохранения правильной полярности напряжения
задания величины якорного тока uзт на вход МУ подается модуль
напряжения обратной связи по скорости uос . В электрических машинах
постоянного тока при ослаблении магнитного потока ухудшаются условия коммутации; поэтому перегрузочную способность
256
электродвигателя по току при ослаблении магнитного потока уменьшают в соответствии с паспортной эксплуатационной характеристикой электрической машины. На рис.7.5,в показана схема регулируемого токоограничения, которая изменяет ограничение задания величины
якорного тока uзт на выходе промежуточного усилителя ПУ в
зависимости от модуля напряжения |
|
uос |
|
(скорости вращения |
|
|
электродвигателя). Эксплуатационная характеристика электродвигателя моделируется нелинейным элементом НЭ, на выходе которого при
скорости ω≤ ωн формируется максимальное напряжение Uогр блока
ограничения (БО) напряжения uзт , обеспечивая максимальную перегрузочную способность электропривода. Во второй зоне регулирования при ω > ωн в соответствии с эксплуатационной характеристикой электрической машины происходит уменьшение величины Uогр и, следовательно, снижение ограничения выходного
напряжения uзт промежуточного усилителя ПУ и величины якорного тока.
Для получения операции деления (т.е. ДУ) в цепь обратной связи операционного усилителя DA1 , на котором реализован РС, включают
множительное устройство (рис.7.6), на входы которого подаются выходное напряжение ОУ (на вход Х) и напряжение, пропорциональное
величине магнитного потока uФ* (на вход У). При таком включении на выходе РС получается напряжение - (uзс − uос ) / uФ* , при этом
сохраняется настройка на МО во всем диапазоне регулирования скорости электропривода.
257
+uзс |
R20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
−uос R21 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
R22 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−u |
рс |
= (u |
зс |
−u |
ос |
) / u |
* |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ф |
|
||||
|
|
|
|
R23 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
DA1 |
|
|
|
uф* |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
xy |
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
R24 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис.7.6. Принципиальная электрическая схема регулятора скорости с делительным устройством
В линейной зоне работы регуляторов статические электромеханические характеристики электроприводов с двухзонными СУЭП полностью идентичны характеристикам однозонных СУЭП. На рис.7.7 показано семейство характеристик, соответствующих различным
значениям uзс для однократной СУЭП с П регулятором скорости. Жесткость характеристик в соответствии с (5.29) определяется отношением 4Tµ/Tм . Благодаря автоматической корректировке
коэффициента усиления РС жесткость характеристик как в первой, так и во второй зонах регулирования сохраняется неизменной. В режиме токоограничения в первой зоне РС находится в режиме насыщения, поэтому на выходе регулятора РС формируется максимальное
напряжение задания величины якорного тока uзтmax , поэтому в якорной
цепи протекает максимальный ток, формирующий максимальный момент на валу электродвигателя. Во второй зоне, в соответствии с эксплуатационной характеристикой электродвигателя, в зависимости от величины скорости происходит снижение величины ограничения
напряжения задания тока uзтmax (заштрихованная зона на рис.7.7), что
отражается на виде характеристик. Вид механических характеристик во второй зоне в режиме токоограничения отличается от вида электромеханических характеристик, т.к. в этой зоне момент изменяется обратно пропорционально величине магнитного потока.
258
ω0max |
ω |
uзс |
= uзсmax |
|
|||
|
ωmax |
|
|
ω0н |
|
ωн |
ω= f (M) |
|
|
|
|
|
uзс = uзсн |
|
|
|
|
Зона регулируемого |
|
|
|
токоограничения |
|
0 |
|
Iн |
Ia (M) |
|
|
uзс = 0 |
Imax (Мmax ) |
|
|
|
|
Рис. 7.7. Электромеханические (механические) характеристики в |
|||
|
двухзонной СУЭП с П регулятором скорости |
||
В СУЭП двухзонного регулирования настройка контура регулирования скорости может выполняться и на симметричный оптимум, как это было рассмотрено в 5.3, с учетом выполнения линеаризации системы регулирования включением на выходе регулятора скорости ДУ (рис.7.5,а), МДУ (рис.7.5,б) или МУ (рис.7.5,в). На рис.7.8 приведено семейство характеристик, соответствующих различным
значениям uзс для двухзонной СУЭП с ПИ регулятором скорости.
Характеристики получаются абсолютно жесткими, с учетом изменения величины токоограничения во второй зоне регулирования.
259
ω0max |
ω |
|
uзс |
= uзсmax |
|
ωmax |
ω= f (M) |
||
|
|
|
|
|
ω0н |
|
|
ωн |
|
|
|
|
|
|
|
|
uзс = uзсн |
Зона регулируемого |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
токоограничения |
|
0 |
|
|
Iн |
Ia (M) |
|
|
|
uзс = 0 |
|
|
|
|
|
Imax (Мmax ) |
Рис.7.8. Электромеханические (механические) характеристики в |
||||
|
двухзонной СУЭП с ПИ регулятором скорости |
|||
7.2. Настройка системы регулирования скорости по цепи возбуждения
На основании структурной схемы объекта регулирования (рис.7.3), система регулирования скорости изменением магнитного потока строится по принципу систем подчиненного регулирования и состоит из внутреннего контура регулирования тока возбуждения (магнитного потока) электродвигателя и внешнего контура регулирования ЭДС. В первой зоне регулирования (скорость электродвигателя меньше или равна номинальной) система регулирования ЭДС стабилизирует ток возбуждения (магнитный поток) электродвигателя на уровне номинального (регулятор ЭДС находится в ограничении). Во второй зоне регулирования (скорость электродвигателя выше номинальной) регулятор ЭДС выходит из ограничения и начинает стабилизировать ЭДС электродвигателя на номинальном уровне снижением тока возбуждения (магнитного потока) при увеличении скорости вращения электропривода. Рассмотрим поконтурную настройку системы регулирования ЭДС электродвигателя.
260