Файл: Бродовский В.Н. Приводы с частотно-токовым управлением.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.07.2024
Просмотров: 105
Скачиваний: 1
лого) режима -работы этой машины известны: макси мальная частота вращения ротора йк.макс/ максималь
ный момент Мманс (рис. 1-5); |
максимальное значение |
.амплитуды напряжения статора |
£ Л т м а ц С ; максимальное |
значение амплитуды тока статора Лтмакс; максимальная частота токов статора йшакс' 'соэсрмаксЕсли подставить эти значения параметров машины переменного тока в (2-27), то-получим максимальное значение амплитуды напряжения UmMUKC на нагрузке ОТ.
Для усилителей напряжения с принудительной ком мутацией и для МУ напряжение £Лпмакс равно напря жению Un источника питания (§ 2-2 и 2-12). Для усили телей с непосредственным преобразованием (§ 2-11) это напряжение равно максимальному выпрямленному на пряжению на выходе трехфазного мостового выпрями теля. Таким образом, с помощью (2-27) выбирается напряжение источника питания усилителя напряже ния ПТ.
Для проведения расчетов необходимо знать парамет ры сглаживающего дросселя Ьл и -гд. При выборе этих параметров исходят из допустимого значения пульсиру ющей составляющей тока и из допустимого падения на пряжения на дросселе от гладкой составляющей тока нагрузки при предельных значениях его величины и частоты.
Выбор малого значения Л/ требует использования дросселя с большой индуктивностью, что приводит к большому падению напряжения на дросселе на пре дельной частоте йшакс Выбор большого значения AI приводит к значительным искажениям формы тока в на грузке и к большим потерям мощности от пульсирующей составляющей тока. Обычно выбирают А/ = (0,05-^0,2) X
максТеоретические расчеты и практические испытания
приводов с частотно-токовым управлением показывают, что при этом максимальное напряжение на дросселе Удтмакс, возникающее от протекания тока статора, бы вает lie больше О.З'СЛтмакс
При выборе параметров дросселя используют выра жения, связывающие частоту, на которой идет широтная модуляция напряжения на выходе ПТ, с величинами А/ и Um Макс и параметрами машины переменного тока. Для усилителей с принудительной коммутацией используют выражение для начальной частоты переключений (2-23),
9* 131
которое можно с учетом индуктивности, вносимой маши ной переменного тока, 'переписать в виде
где Li — индуктивность рассеяния статорпоп обмотки машины переменного тока; для машин большой мощно сти можно считать L t = 0.
Для усилителей с непосредственным преобразоваии ем, а также для МУ пользуются аналогичным выраже нием, записанным для частоты напряжения питания уси лителей:
|
|
|
|
|
f |
|
|
>'Д"С |
|
|
|
|
(О |
Л]\ |
|
|
|
|
|
l a — |
4Ki&/(L>+2L,y |
|
|
|
|
|
|
||
где |
Kj=2m |
(т — число |
выпрямителя, |
|
используемого |
|||||||||
в |
схеме |
усилителя |
напряжения); |
|
для |
усилителя |
||||||||
(рис |
2-29) |
Kf=6, |
для МУ (рис. 2-32) К, = 2. |
|
|
|||||||||
|
Для усилителей с принудительной коммутацией ча |
|||||||||||||
стота |
/о выбирается |
при проектировании |
ПТ и |
обычно |
||||||||||
не |
превышает 1 000 — 2 000 |
гц, так |
как |
при |
больших |
|||||||||
значениях |
fo значительными |
оказываются |
|
потери |
мощ |
|||||||||
ности |
|
от |
переключения |
силовых |
полупроводниковых |
|||||||||
ключей |
(коммутационные потери). |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Для |
усилителей с |
непосредственным |
преобразовани |
||||||||||
ем |
и |
МУ |
частота |
напряжения питания |
/ |
п |
бывает, |
как |
||||||
правило, заданной |
(50 гц, |
400 гц, 1 000 гц). |
Если проек |
тируется специальный инвертор для питания этих усили
телей, |
то частота его выбирается |
в пределах |
1 000— |
|
2 000 гц. Необходимо отметить, что задача выбора |
пара |
|||
метров |
СД, напряжения питания |
усилителей |
и |
Д/ не |
является простой. На практике по (2-27), (2-40), (2-41)
проводят прикидочные расчеты, используя |
метод проб |
||||
и последовательных |
приближений. Результаты расчетов |
||||
должны находиться |
в соответствии |
с |
вышеназванными |
||
соотношениями: |
Д / = (0,05 -н 0,2) |
I i |
m |
" д т м а к с & . |
|
|
|
|
макс, |
^~Q,3Uim макс-
На практике на выбор параметров дросселя могут накладываться и другие условия. В усилителях с непосредственьш преобразованием учитывают, что полуволна напряжения питания усилителя, появляющаяся в некото рых режимах работы ПТ «а нагрузке, не должна вызы вать тока в нагрузке, превышающего допустимый ток для тиристоров.
132
Для ПТ с МУ при выборе дросселя принимают во внимание допустимую величину пульсации тока в цепи двух смежных по нагрузке МУ.
Расчеты и практические |
испытания приводов средней |
||
мощности на базе |
серийно |
выпускаемых |
асинхронных |
короткозамкнутых |
машин |
показывают, |
что при А / = |
= 0,2/im:\iauc " |
т макс — 0,3 U\т |
макс |
ИМеем: |
|
|
|
/ к . м л к с : = |
^ 15 |
_ i _ 9Q^ |
(2-42) |
|
или |
|
|
|
|
|
|
/к.мпкс = = |
([5 |
OQJ |
' |
(2-43) |
где |
|
|
|
|
|
|
/к.макс= —к.макс/2л. |
|
|
Эти выражения удобно использовать на начальной стадии проектирования привода, когда решается вопрос о выборе типа ПТ.
Г Л А В А Т Р Е Т Ь Я
ДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИВОДОВ С ЧАСТОТНО-ТОКОВЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
Динамические свойства привода с частотно-токовым управлением определяют, с одной стороны, работу при вода в переходных режимах (разгона, реверса, торможе ния) ; а с другой стороны,- работу его в замкнутых систе мах регулирования [Л. 11, 35, 38].
На рис. 3-1 показана схема замкнутой по угловому положению нагрузки системы регулирования (позици онной следящей системы) с приводом, в котором исполь зуется реактивная синхронная машина. Нагрузка приво да 14 связана с валом синхронной машины 1 через редуктор 15. В качестве датчика управляющего воздейст вия 16 (требуемого угла поворота ai нагрузки 14) и дат чика регулируемой величины 17 (действительного угла
поворота СС2 нагрузки 14) использованы |
сельсины. |
Сиг |
нал ошибки и Д а . получаемый с выхода |
сельсина |
17, |
поступает на фазочувствительный выпрямитель 18 и да лее на корректирующее устройство, представляющее собой пассивный /?С-четырехполюсник. Корректирующее
133
устройство выбирается три расчете следящей системы на устойчивость. В общем случае схема корректирующе
го устройства и ее включение в схему следящей |
системы |
|||
могут быть |
различными. С |
выхода |
корректирующего |
|
устройства |
получается сигнал UQ. Сигнал UD принимает |
|||
ся постоянным. |
|
|
|
|
Как и в описанных в гл. |
1 схемах |
приводов, |
сигналы |
|
UQ И UD поступают на входы |
модуляторов 5 и 6 |
и далее |
Рис. 3-1. Позиционная следящая система на основе привода с син хронной машиной.
с выходов датчика 4 попадают «а входы фазочувствительных выпрямителей 7, 8 и 8'. В отличие от схемы рис. 1-6 схема рис. 3-1 дана применительно к трехфаз ной СРМ и соответственно показаны три усилителя тока
10, 11, и И'.
На рис. 3-2 приведена схема замкнутой по скорости вала нагрузки 14 системы регулирования приводом с асинхронной короткозамкнутой машиной 1 (скоростной
следящей системы). В этой системе роль датчика управ- - ляющего воздействия 16 (задаваемой скорости вала на грузки) играет потенциометр, а роль датчика регулируе мой величины 17 (истинной скорости вала .нагрузки) играет тахогенератор. Задающий сигнал и3 с потенцио метра 16 сравнивается с сигналом « т г тахогенератора 17.
134
Сигнал ошибки (и3—итг) используется в качестве сигна ла UQ. В данном случае сигнал UQ поступает как на вход модулятора 5, так и на вход маломощной тахометрической следящей системы 13, которая выполняет функции преобразователя сигнала UQ в частоту вращения Q-2 (§ 1-5). Следящая система 13 состоит из тахогенератора ТГI, исполнительного двигателя ИД, усилителя и узла сравнения. Остальные обозначения на рис. 3-2 анало гичны обозначениям рис. 1-1 и 3-1.
Рис. 3-2. Скоростная следящая система на основе привода с асин хронной машиной.
Для того чтобы можно было исследовать работу при вода в переходных режимах и в замкнутых системах регулирования аналитически на основе теории автомати ческого регулирования, необходимо знать передаточные
функции |
как |
отдельных узлов, |
так и |
всего привода |
в целом. |
|
|
|
|
В гл. |
1 на |
основе дифференциальных |
уравнений были |
|
_ получены |
зависимости моментов |
различных машин пере |
менного тока от мгновенных значений сигналов на входах приводов. Поэтому эти зависимости можно использовать и для получения передаточных функций приводов.
Для всех |
приводов с |
частотно-токовым управлением |
на основании |
материалов |
гл. 1 как для статических, так |
135
я для динамических режимов работы можно записать следующее выражение для момента на валу машины:
|
|
M = KcUQ, |
(3-1) |
|
где Кс — статический |
коэффициент |
передачи. |
|
|
Для |
'приводов с |
асинхронной |
короткозамкнутой ма |
|
шиной |
(3-1) справедливо только при выполнении |
опреде |
||
ленного требования к преобразователю 13. |
|
|||
Из описания работы привода с асинхронной |
машиной |
следует, что момент на валу машины зависит не только от токов в статорных обмотках машины, а определяется также и частотой токов ротора Q2. Частота Q 2 получа ется с помощью преобразователя 13, представляющего собой вспомогательную тахиметрическую следящую си стему, на выходном валу которой установлен дифферен циальный датчик угла 12, в качестве которого могут быть использованы обычные дифференциальные сельси ны или синусно-косинусные вращающиеся трансформа торы. Дифференциальное уравнение для частоты враще ния выходного вала вспомогательной следящей системы
(для |
частоты Q2) |
с учетом (1-56) |
в первом приближении |
||
можно представить |
в виде |
|
|
||
|
|
7 |
з м ^ + П2 = ^ , |
(3-2) |
|
где |
Т-т — электромеханическая |
постоянная |
времени |
||
вспомогательной |
следящей системы; Та — электрическая |
постоянная времени короткозамкнутых обмоток асин
хронной машины, равная Цг2; |
в общем случае постоян |
|||||
ная времени TDU |
может |
быть |
значительной |
и сравнимой |
||
с постоянной времени |
Тэ. |
|
|
|||
Для определения момента асинхронного привода при |
||||||
изменяющемся |
сигнале |
UQ воспользуемся общим выра |
||||
жением для момента асинхронной машины |
(1-44) и под |
|||||
ставим в |
него |
токи if и ig из |
(1-24). Тогда |
после преоб- |
||
)разований |
получим: |
|
|
|
||
|
М = Lid |
макгДо^д ( « D COSy — SllTy) |
+ |
|||
|
|
|
+id(uo s'my + UQ cosy)]. |
(3-3) |
||
Для угла у имеем: |
t |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Y= $ Q a (f)<tt . |
(3-4) |
||
|
|
|
|
о |
|
|
где Q2(t) является решением уравнения (3-2).
136