Файл: Бродовский В.Н. Приводы с частотно-токовым управлением.pdf

Будем считать, что в общем случае в рассматривае­ мом приводе токи в обмотках машины переменного тока являются -функцией двух независимых сигналов uD и uQ, подаваемых на вход привода. Принимая во внимание, что токи if и ig должны строго соответствовать мгновен­ ным значениям токов двухфазной системы с амплиту­ дой, определяемой входными сигналами ив и uQ, полу­ чаем выражения для этих токов в виде

Рис. 1-4. Структурная схема обобщенного привода с ча­ стотно-токовым управлением.

вляется формирование токов для питания обобщенной машины переменного тока в соответствии с (1-20). Ротор машины / связан через редуктор 2 с коэффициентом редукции К и через дифференциал 3 с ротором датчика углового положения 4. Поворот второго входного вала дифференциала 3 на угол у осуществляется некоторой

23

вспомогательной системой, о которой будет сказано ни­ же. В рассматриваемом приводе ротор датчика 4 пово­ рачивается на угол, равный сумме углов KQ и у (коэф­ фициенты передачи дифференциала 3 по обоим входам приняты равными единице). В качестве датчика углово­ го положения 4 использована электрическая машина ти­ па синусно-косинусного вращающегося трансформатора (СКВТ). Как и машина 1, машина 4 выбрана двухпо­ люсной.

За положительное направление вращения ротора ма­ шины 1 и ротора датчика 4 принято направление враще­ ния против часовой стрелки. За положительное значение электромагнитного момента принято значение момента, приводящее к вращению ротора машины против часовой стрелки. За положительное направление.тока и намагни­

24

ского преобразователя энергии 9, состоящего из двух усилителей токов 10 и 11. Усилитель тока — это усили­ тель напряжения, охваченный жесткой обратной связью по выходному току. На рис. 1-4 обратная связь по току

димо знать выражения для проекций и. с. стагорных об­

Отметим, что схема обобщенного привода рис. 1-4 не является единственно возможной, позволяющей полу­ чить токи для питания машины в соответствии с (1-20).

"-Можно представить себе схемы, в которых отсутствует механический дифференциал 3 и сложение углов /Сб и у осуществляется с помощью дифференциальной индукци­ онной машины [Л. 10, 11] или иным способом. Более то­ го, приведенная схема не отражает практической реали-

25

зации приводов £ частотно-токовым управлением с таки­ ми машинамиунапрнмер машины с катящимся или вол­ новым ротором. Однако схема рис. 1-4 выявляет все основные, принципиальные особенности частотно-токово­ го управления: формирование токов в обмотках машины в зависимости от сигналов на входах привода и угла поворота ротора машины. При анализе конкретных при­ водов будут приводиться схемы приводов, которые будут отличаться от схемы рис. 1-4 и которые можно исполь­ зовать при практической реализации частотно-токового управления машинами переменного тока.

Рассмотренный обобщенный привод положим в осно­ ву анализа приводов с частотно-токовым управлением на базе различных машин переменного тока. Анализ при­ водов будет включать следующие главные вопросы: вы­

вода; исследование работы машины при ступенчатом из­ менении сигнала на входе привода или при ударном при-г ложении момента нагрузки; устойчивость машины пере­ менного тока в приводе с частотно-токовым управлени­ ем; связь дифференциальных уравнений с уравнениями в комплексных переменных; векторные диаграммы рабо­ ты привода и другие вопросы. При этом основное вни­ мание будет уделяться линейным зависимостям момента и режимам работы с постоянным потоком машины, так как они удобны для приводов замкнутых систем регу­ лирования.

Прежде чем перейти непосредственно к анализу при­ водов на базе различных машин переменного тока, оста­ новимся на общих вопросах приводов с управляемым моментом. Выше говорилось, что приводы с управляе­ мым моментом имеют идеально мягкие механические характеристики: момент определяется сигналами на вхо­ де привода и не зависит ни от углового положения вала, ни от величины и направления частоты его вращения.

На рис. 1-5 показаны механические характеристики привода с управляемым моментом для различных зна­

26 - ,

наибольшая (предельная) скорость ротора, при которой еще обеспечивается соответствие момента привода (ве­ личин токов в обмотках машины) сигналам, поступаю­ щим с датчика углового положения 4 (рис. 1-4), т. е.

ваемая линиями критических скоростей QK, называется линейной зоной, а зоны вне названных линий называют­ ся нелинейными зонами работы привода. При проекти­ ровании привода с управляемым моментом обеспечива­ ют требуемое значение максимального момента на валу

.Ломаке при заданной максимальной скорости £2к.максНа практике часто именно эти значения скорости и момента определяют .рабочую зону привода и требования к ста­ тическому преобразователю энергии. Характеристики •реальных приводов в линейных зонах работы не являют­ ся идеально мягкими из-за наличия потерь в стали ма­ шины и механических потерь на валу привода. В [Л. 19] на примере асинхронного привода дан качественный и количественный анализ влияния названных потерь.

В заключение необходимо отметить, что при выборе машин для привода с частотно-токовым управлением нет необходимости выбирать машины, имеющие наилучшие пусковые характеристики. Объясняется это тем, что в приводе с частотно-токовым управлением фаза (часто­ та) токов машины (поля машины) строго увязана с угло­ вым положением (скоростью) ротора и потому в приводе

27