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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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

 

 

 

 

Л]\

 

 

 

 

 

l a

4Ki&/(L>+2L,y

 

 

 

 

 

 

где

Kj=2m

— 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 3—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 — 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