suep_metod_sem2 / suep_metod_sem2 / 5.9 - Система скалярного частотного управления с ОС по скорости

Система скалярного частотного управления с ОС по скорости

Функциональная схема системы представлена на рис.4.43. Система ис-

пользуется при повышенных требованиях к точности системы, и используется,

например, в приводах фирмы Siemens.

В системе, помимо непосредственного задания частоты от ЗИ, дополни-

тельно присутствует канал коррекции, включающий узел сравнения, регулятор

скорости РС и блок ограничения БО. Этот канал функционально аналогичен

каналу компенсации статизма, но за счет соответствующего выбора параметров

РС здесь можно добиться любой степени (вплоть до полной) компенсации ста-

тизма, не прибегая при этом к точному определению значения активного тока

статора двигателя. Формирование сигнала задания на скорость UЗ.с UЗ. f

z p

выполняется с помощью блока согласования БУ.

~

Пусть при отсутствии

статического момента (МС=0)

Uу.f

ПЧ

двигатель работает в режиме

ФП

идеального холостого

хода

UЗ.f

со скоростью 00, соответст-

UЗ ЗИ

Uу.U

вующей (пропорциональной)

некоторой величине сигнала

БУ

БО UРС

задания UЗ.C UЗ.C0 . Ампли-

UЗ.c

туда выходного напряжения

РС

M

ПЧ

при

этом

равна USm0 ,

Uд.с

частота –

fS 0 .

ДС

Дальнейший

принцип

работы системы рассмотрим

Рис.4.43.Функциональная схема системы

с

помощью

зависимостей

скалярного частотного управления

рис.4.44.

с ОС по скорости.

Пусть нагрузка на валу

АД увеличилась, например,

до значения МС1

на рис.4.44а. При этом за счет просадки скорости увеличится

сигнал рассогласования UЗ.C Uд.с , который пропорционален абсолютному

скольжению двигателя sa s SH

z p 00 .

Сигнал на выходе регулятора

скорости РС, суммируясь с сигналом UЗ.C , обеспечивает увеличение сигнала

управления U y. f

, при котором частота выходного напряжения будет

fS1 fS 0 .

Одновременно с изменением частоты за счет ФП изменится и амплитуда выходного напряжения ПЧ – от USm0 до USm1 (рис.4.44б). При этом скорость дви-

гателя увеличивается. Можно добиться абсолютной жесткости механических характеристик (линия 1 на рис.4.44а), если в РС ввести интегральную составляющую, которая позволит обеспечить повышение частоты до уровня fS1 fS 0 1 sa , при этом скорость двигателя восстановится до заданного зна-

чения 00.

Sm.min

0max0100

0min

Рис.4.44. Механические характеристики (а), зависимости выходного напряжения и частоты ПЧ (б) и выходного напряжения РС (в) в функции момента в системе скалярного частотного управления с ОС по скорости.

Аналогично произойдет восстановление заданной скорости и при дальнейшем увеличении нагрузки – например, до значения МС2 на рис.4.44а.

При этом возможности восстановления скорости до заданного значения, разумеется, имеют место лишь в некотором допустимом диапазоне изменения нагрузки – от 0 до Mmax (см. рис.4.44в). Поэтому на выходе РС устанавливают блок БО, ограничивающий влияние канала компенсации скольжения при больших нагрузках. При этом в работу должен вступить канал токоограничения, выполняемый по схеме, рассмотренной ранее, который обеспечит снижение амплитуды и частоты напряжения статора до значений U и fS. min

(рис.4.44б), которым соответствует характеристика 3 (рис.4.44а). При этом область рабочих точек в первом квадранте ограничивается справа прямой 2 (рис.4.44а).

Параметры РС могут быть определены на основании упрощенной структурной схемы системы, представленной на рис.4.45. Преобразователь частоты представлен коэффициентом усиления k по каналу задания частоты и эквива-

лентной малой инерционностью T этого канала.

	k	S
WPC p			Rдв		3		1
	T p 1		Te p 1		2 zp		Jp
						R
								zp

kд.с

Рис.4.45. Упрощенная структурная схема системы с ОС по скорости.

Учитывая высокую жесткость характеристик в системе, можно считать, что задающее воздействие

UЗ. f S.З

k

достаточно точно компенсирует влияние внутренней обратной связи двигателя по фактической частоте вращения поля ротора.

Поэтому ПФ объекта регулирования для контура скорости:

W

p

U

д.с

p

k

k

д.с

1 z p

,

об

U y. f

p

T p

1 TM p Te p 1

где T

2 J

Rдв – механическая постоянная времени двигателя.

M

3

z2p 2

Если отнести T и Te к малым некомпенсируемым постоянным времени, то пропорциональный РС может иметь передаточную функцию:

WPC p	TM z p	kPC ,
	k kд.сTC
причем значение TC	из-за влияния неучтенных параметров двигателя следует
выбирать равной

TC 4T .

Введение интегральной составляющей в РС приведет к астатизму системы по возмущающему воздействию (механические характеристики будут абсолютно жесткими). При этом получится ПИ-регулятор скорости с ПФ

TC2 p 1				1
WPC p kPC T	p			T		,
		kPC 1			p
C2				C2

где TC2 – постоянная времени интегральной части.