Файл: Бродовский В.Н. Приводы с частотно-токовым управлением.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.07.2024
Просмотров: 127
Скачиваний: 3
входной сигнал формирует момент на валу синхронной машины.
В [Л. 10] был предложен привод с асинхронной ма шиной, имеющей короткозамкнутый ротор. В этом при воде два сигнала на его входах определяют величину токов статора. Один из сигналов принимается постоян ным, определяющим намагничивающий ток машины, а другой — регулируемым, задающим приведенный ток ротора и определяющим момент машины. Величина то ков статора задается пропорциональной корню квадрат ному из суммы квадратов названных сигналов. Угловая скорость вектора тока статора формируется в виде сум мы двух скоростей—скорости ротора и скорости, про порциональной регулируемому входному сигналу (тре буемому моменту). Для формирования угловой скорости ротора на валу машины установлен датчик углового по ложения (сельсин), а для формирования скорости, про порциональной входному сигналу (требуемой частоты изменения токов ротора), применяется маломощная та химетрическая следящая система. Сложение названных скоростей осуществляется с помощью дифференциально го сельсина, который устанавливается на выходном валу следящей системы.
В[Л. 45] рассматривается привод с частотно-токовым управлением, в котором используется асинхронная маши на, работающая в режиме двойного питания. При этом используются два источника питания: источник промыш ленной частоты и источник регулируемой частоты. В при воде для определения углового положения и частоты вращения ротора машины используется датчик углового положения. Источник регулируемой часототы питает ма шину токами в соответствии с входными сигналами управления и угловым положением ротора.
В[Л. 12] был предложен привод с частотно-токовым управлением асинхронной машиной, работающей в ре жиме двойного питания, с использованием только одного источника регулируемой частоты. В этом приводе два входных сигнала формируют величины токов в последо
вательно включенных обмотках статора и ротора, а фа за и частота токов определяются с помощью датчика углового положения типа синусно-косинусного вращаю щегося трансформатора, имеющего в 2 раза меньшее число лар полюсов, чем машина двойного питания. При выборе датчика и машины с равными числами пар по-
18
люсов датчик связывается с |
машиной |
через редуктор |
с передаточным отношением |
1 :2. Такой |
привод удобно |
применять с преобразователями энергии, имеющими ма лый диапазон регулируемых частот, например с преоб разователем на тиристорах с естественной коммутацией при питании от сети 50 г ц или с преобразователем на магнитных усилителях (МУ) при питании от сети 50 или 400 гц [Л. 13, 20].
В [Л. 38, 46] рассматривается привод с частотно-то ковым управлением, в котором используется асинхрон ная машина с корот козамкнутым ротором. Машина пи тается от трехфазного тиристорного инвертора, охвачен ного обратными связями по мгновенным значениям токов в обмотках статора. В схеме управления привода применяется датчик углового положения (сельсин), ро тор которого через дифференциал связан с ротором ма шины и с валом вспомогательной системы регулирова ния скорости. При таком использовании датчика углово го положения вращением его ротора через дифференциал вспомогательной системы регулирования скорости обес печивается необходимая частота изменения токов ротора асинхронной машины.
В(Л. 38, 46] была поставлена и решена задача по нижения частоты переключений полупроводниковых клю чей однофазного мостового преобразователя, что являет ся важным, так как с уменьшением частоты переключе ний снижаются потери мощности в преобразователе энергии.
В[Л. 7—19, 35, 37, 38, 44—46] рассматриваются раз личные аспекты частотно-токового управления и приво дов с этим управлением: исследуются структуры приво дов, предлагаются статические законы управления моментом машин, рассматриваются статические преоб разователи энергии с регулируемым током и схемы управления приводами, исследуются статические и дина мические характеристики приводов и т. д. Большинство из названных работ рассматривает приводы с частотнотоковым управлением, в которых используется асинхрон ная короткозамкнутая машина. Мало внимания уделяет ся приводу с частотно-токовым управлением на базе синхронной машины с возбуждением, и практически от сутствуют работы по приводам с частотно-токовым управлением на базе других известных в настоящее вре мя машин переменного тока. Частотно-токовый способ
2* |
19 |
управления позволяет получить новые свойства и каче ства как у отдельных узлов привода (схемы управления, статического преобразователя, машины переменного то ка), так и у привода в целом. Поэтому рассмотрение общих и частных аспектов частотно-токового управления всеми известными машинами переменного тока представ ляет большой практический интерес.
1-3. ВЫБОР СТРУКТУРНОЙ С Х Е М Ы О Б О Б Щ Е Н Н О Г О ПРИВОДА С ЧАСТОТНО-ТОКОВЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
Схему обобщенного привода будем строить на базе обобщенной машины (рис. 1-2). Выбор четырехобмоточ ной двухфазной двухполюсной машины значительно упрощает математические выкладки. Переход от полу ченных выражений к выражениям для трехфазной ма шины, более распространенной на практике, может быть легко осуществлен по известным формулам приведения [Л. 27].
Будем пренебрегать насыщением, потерями в стали, механическими потерями на валу машины и примем:
|
|
Wf = Wg — W1, wq = wd = w,] \ |
|
(1-7) |
|||||||
|
|
Rf = Rg=,ri, |
|
Rq = Rd = ra. J |
|
||||||
|
|
|
|
|
|||||||
Выражения для индуктивностен и взаимных индук- |
|||||||||||
тавностей |
обмоток |
такой |
|
машины имеют вид: |
|
|
|||||
|
|
|
^маис ~Ь ^-мпя |
| ^-мако |
^-мпн ^.Qg 20 |
|
|
||||
£ |
|
^~маке ~\~ ^мин |
|
^макс |
^"мнн QQ§ 26* |
|
(1-8) |
||||
|
|
|
|
||||||||
|
L q |
— const, L d |
— const, L d 7 = 0, |
|
|
||||||
|
L / g |
= L M a K e ~ L M n H s i n 2 8 ; |
|
|
|
|
|||||
Ljd |
— |
Lid макс c o s 6. |
Lgd |
= L l d |
макс Sin 6, |
|
|
||||
Lfq = |
L l 4 м а |
к с Sin 6, |
Lgq = |
L,q ы а |
к с COS 9, |
|
|
||||
где Z-макс и L m h h — максимальная |
и минимальная |
индук |
|||||||||
тивности обмоток статора |
|
машины; L l d |
M a K C — максималь |
||||||||
ная взаимная |
|
индуктивность |
обмотки |
статора |
с |
обмот |
|||||
кой ротора |
Wd\ Ь^макс—максимальная |
взаимная |
индук |
||||||||
тивность обмотки |
статора |
с |
обмоткой |
ротора |
wq. |
|
|||||
20
Максимальное значение индуктивность обмотки ста тора принимает при совпадении оси обмотки с продоль
ной осью ротора d (с осью |
максимальной |
магнитной |
||
проводимости). Минимальное |
значение |
индуктивность |
||
обмотки статора принимает при совпадении |
оси обмотки |
|||
с поперечной осью ротора q |
(с осью минимальной |
маг |
||
нитной проводимости). Взаимные индуктивности |
обмо |
|||
ток статора с обмотками ротора Wd и wq |
достигают сво |
|||
их максимальных значений при совпадении осей обмоток
статора |
с осями обмоток ротора соответственно. |
|
||||||||||
Воспользуемся (1-1) — (1-6). Для |
|
решения |
этих |
урав |
||||||||
нений |
необходимо |
знать |
производные |
от |
выражений |
|||||||
< 1-8) — (1-10) |
по углу 6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
— |
О^макс |
|
^-миа) s |
' n 29, |
|
|
|
|||
|
|
dL |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(1-11) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Г — |
— |
макс |
б; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dQ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
«i-g |
|
иI-d4. |
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(1-12) |
|
|
г/8 — ^-\q |
макс COS 8; |
|
|
|
|
|
||||
|
|
db = |
(^макс — ^мин) Sin |
28, |
|
|
|
(1-13) |
||||
|
|
dL_ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
макс *-OS |
9, |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
dbf" — |
^-id |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
(^макс |
^-мин) c o |
s |
26, |
|
|
|
|||
|
|
dL Si. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(1-14) |
|
|
= 47 макс Sit! t). |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
rf9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Из |
(1-1) —(1-4), |
принимая |
во внимание |
(1-7) — (1-Ю), |
||||||||
получаем: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tif = |
rjf + |
-jf [ ^L«™ |
+ L»™+L*™-L«™ |
|
cos 28) if j - f |
|||||||
+ЧГ |
[ ( 4 , a K C ~ L " n H s i n |
26) |
/ , ] |
\{Lld |
м а к с |
cos 8) Q |
+ |
|||||
21
|
d |
|
|
|
•^Ь»«—Ьш |
sin 20 j |
i,J 4-/-,/,, _|_ |
dt \ \ |
2 |
2 |
C O S ^ U j J g J - t - |
+ lit KL .d макс sin 6) id] |
4- -Jr [(— L l 7 м а к с cos 8) /,); (1-16) |
||
"d = -4d f |
- [(£,«» |
cos 0) it] |
4- |
d i [(L,d N W K C |
|
LV-io макс — »/ -jj |
I |
|
|
_d_
ч + 'Vd + ^ ( ^ d ) ; dt
sin 0) i g ] +
(1-17)
" » = |
|
|
с |
|
|
|
|
4- |
iSf KLi<? макс sin 10)U /у] 4- JL [(— L l 7 м а к с cos 0) ig] |
||||||||
|
$1 lV~i<7 макс - J" |
/ Ч\ "T" "rfj |
|
|
|
|
||
Из (1-5) с учетом (1-8) —(1-4) |
имеем |
|
|
|
||||
M= |
— i] L™m |
. ^M "" sin 20 -4- i 2 bmzibsssia |
20 |
4- |
||||
|
i |
2 |
1 |
г |
2 |
|
1 |
|
+ |
'У* (^-макс — ^мии) cos 20 — ifidLld |
м |
п к с sin 0 4- |
|
||||
+ ls4L>9 |
макс sin 0 4- ijiqLiq |
м а к с cos 0 4- ieidLld |
M a K C cos 0. (1-19) |
|||||
Как было отмечено выше, в приводах с частотно-то |
||||||||
ковым управлением |
(в приводах |
с управляемым |
момен |
|||||
том) по заданному |
сигналу на входе |
привода |
должны |
|||||
формироваться токи в обмотках машин переменного то ка. В зависимости от типа используемой машины непо средственно по входному сигналу привода могут форми роваться токи или только в обмотках статора (синхрон ные машины, асинхронные короткозамкнутые машины и др.), или одновременно в обмотках статора и ротора (асинхронная машина с фазным ротором в режиме двой ного питания).
Токи в обмотках ротора считаются либо заданными, либо определяются с учетом трансформации токов ста тора в обмотки ротора, т. е. при определении зависимо стей токов в обмотках некоторых типов машин прихо дится рассматривать наряду с (1-19) и (1-17), (1-18). Поэтому здесь получим зависимости только для токов статора if и ig от сигнала на входе привода. Зависимо сти для токов iq и id найдем при анализе приводов с кон кретными машинами.
22