Главная  Развитие народного хозяйства 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [ 59 ] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136]

Из сопоставления следует, что 2>ь Необходимо отметить, что возможны и другие настройки трехкратноинтегрирующей системы регулирования, кроме рассмотренной. Например, увеличение длины участка ЛАЧХ с наклоном 20 дБ/дек и уменьщение частоты среза по сравнению с величиной \l2Tt приведет к уменьшению быстродействия системы регулирования по сравнению с рассмотренным в дайной статье.

Выбор требуемых величин у и значений частоты среза определяют требованиями технологического процесса.

Современные средства регулирования, а также способы улучшения динамики привода в зоне прерывистых токов делают возможным внедрение трехкратноинтегри-рующих систем в практику электропривода.

1-46. СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ ПО НАПРЯЖЕНИЮ

Для электроприводов без высоких требований к быстродействию и точности регулирования скорости наиболее рациональным решением является система с обратной связью по напряжению двигателя. Вследствие того, что в сигнале обратной связи по напряжению присутствуют составляющие, пропорциональные току и его производной, система с обратной связью по напряжению cTpyitTypno несколько сложнее, чем система с обратной связью по частоте вращения.

Система с обратной связью по напряжению из-за наличия индуктивной составляющей в сигнале обратной связи при прочих равных условиях имеет меньшее быстродействие, чем система с обратной связью по скорости. Однако в ряде практических случаев при недостаточно качественных тахогенераторах система с обратной связью по напряжению оказывается более быстродействующей, чем по скорости.

Регулятор с„ ft напряжения ц

Фильтр

Т„р+1

>

Известно несколько структур, где используется обратная связь по напряжению. Выбор варианта реализации системы с обратной связью по напряжению следует производить, исходя из конкретных требований привода.

Астатическая система регулирования напряжения двигателя. На рис. 1-238 представлена структурная схема с обратной связью по напряжению, которая применяется в тех случаях, когда необходимо стабилизировать только напряжение. Эта структура получила широкое распространение для группового электропривода, когда от одного преобразователя питается несколько двигателей. Регулятор по напряжению принят астатическим. Токовый контур представлен в свернутом виде с постоянной времени Тт. Нагрузкой стабилизированного напряжения является якорная цепь двигателя. Параметры нагрузки учитывают тот участок якорной цепи, с которого снимается сигнал обратной связи по напряжению. Напряжение, прикладываемое к рассматриваемому участку якорной цепн, содержит три составляющие: активное и индуктивное напряжения, а также э. д. с. двигателя.

При выборе параметров регулятора напряжения пренебрегают составляющей напряжения, равной э.д.с. двигателя. Физическое обоснование такого допущения состоит в том, что при быстрых изменениях входного сигнала в первую очередь изме-

няются величины R„il„ и Lhi-- .т.е. ак-

тиБНое и индуктивное падения напряжения, а уже затем будет изменяться э. д. с. двигателя. Такое пренебрежение облегчит расчет регулятора напряжения. Возникающая при этом неточность существенно не сказывается иа качестве стабилизации. При сделанных предположениях нагрузка будет представлена форсирующим звеном R,n{Tmp+l).

Действие сомножителя Tnp+l можно скомпенсировать инерционным звеном i/TniP+i, включенным в прямой канал регулирования после регулятора напряжения.

Замкнутый

токовый

контур

Якорная цепь

ТзтР

Tsip+I

Рис. 1-238. Структурная схема системы регулирования электропривода с обратной

связью по напряжению.

я1 я1 gjjj-- сопротивления, электромагнитная и электромеханическая постоянные времени

участка якорной цепи.



§ 1-46]

Система регулирования частоты враиения с обратной связью

Однако целесообразно это звено включить в канал обратной связи по напряжению и на вход системы регулирования, что эквивалентно включению этого звена в прямой канал регулирования. Такой вариант обеспечивает фильтрацию сигнала обратной связи по напряжению. Иногда на входе фильтр не ставится, что несколько искажает переходный процесс по сравнению с расчетным.

Регулятор напряжения выбирается пропорционально-интегральным, что позволяет реализовать большой коэффициент усиления. Сопротивление Ro выбирается из условия компенсации постоянной времени замкнутого токового контура. Емкость Со выбирается из условия модульного оптимума

Г D -т • ° 2Г

Переходный процесс для частоты вращения и якорного тока электропривода определяется динамическими параметрами участка, с которого снимается сигнал обратной связи по напряжению, а именно

йк(2ГтР+1) 1

СеФ(7я1Гвм1Р-1-Гэм1Р+ 1)

(TiГэм!Р + TsMiр+1) (.2Т.,р+1)

Рассмотренная структура представляет собой астатическую систему регулирования напряжения.

При легкой реализации указанной настройки обеспечивается хорошая стабилизация выпрямленного напряжения. Следует отметить, что применение в подобной структуре пропорционального регулятора напряжения из-за низкого коэффициента усиления не обеспечивает хорошего качества стабилизации напряжения.

Прн приложении момента сопротивления установившееся значение просадки частоты вращения:

JRnL

Астатическая система регулирования Э.Д.С. двигателя. Для повышения жесткости механической характеристики электропривода в системах с обратной связью по напряжению применяют компенсацию падения напряжения в якорной цепи. Для этого на вход регулятора напряжения кро-

ме обратной связи по напряжению подается положительная обратная связь, пропорциональная якорному току. Эта связь на рнс. 1-238 показана пунктиром. Условием полной компенсации активного падения напряжения является следующее соотношение:

fen Raj I R2

В этом случае пренебрегать влиянием э. д. с. уже нельзя.

В результате выполнения при настройке этого условия рассматриваемая структура становится двукратноинтегриру-ющей с обратной связью по э. д. с. и фильтром, постоянная времени которого равна Тя1. В этом случае выбор параметров регулятора э.д.с. производится в соответствии со следующими соотношениями:

Со/?о = 4(Г„, + Гт);

CoR. = 8iT.i + T,y.

•h sui

На практике возможны и другие настройки, изложенные в § 1-44 применительно к системам с обратной связью по частоте вращения и аналогичные рассматриваемым системам.

Следует отметить, что из-за относительно большой величины Тщ системы с обратной связью по напряжению с токовой компенсацией по быстродействию уступают системам с обратной связью по частоте вращения. По этой причине сигнал обратной связи по напряжению желательно снимать с того участка якорной цепи, у которого электромагнитная постоянная времени меньше. Обычно сигнал обратной связи снимают с зажимов якоря, чтобы исключить индуктивности ошиновки и сглаживающих дросселей из участка цепи, с которого снимается сигнал обратной связи (рис. 1-239). Для двигателей с компенсационными обмотками сигнал обратной связи иногда целесообразнее снимать непосредственно с зажимов якоря (рис. 1-239), минуя обмотки компенсационную (/0) и добавочных полюсов (ДП), если

/я /-Я + /-д,п + Lk.o Rh Rr + /?д,п + к,о

(1-253)

Степень компенсации реакции якоря влияет на распределение индуктивности между якорем и компенсационной обмоткой. Если машина перекомпенсирована, то, как правило, (1-253) выполняется. Установившееся значение просадки частоты вра-

Рис. 1-239. Варианты исполнения обратной связи по напряжению.



щеиия при приложении момента сопротивления в рассматриваемой структуре равно нулю.

При расчете многодвигательного привода динамические параметры каждого двигателя принимаются одинаковыми. Однако на практике эти параметры различны. Так как токовая компенсация рассчитывается по общему току, то это может привести для отдельных двигателей к перекомпенсации, что вызывает колебательность в системе многодвигательного привода. По этой причине сигнал положительной обратной связи приходится, ограничивать по сравнению с расчетным.

Статическая система регулирования с обратной связью по э.д. с. двигателя. Рассмотрим еще одну структуру с пропорциональным регулятором напряжения, которая получила широкое распространение в практике металлургического электропривода (рис. 1-238); емкость Со в регуляторе напряжения отсутствует. Хотя качество регулирования по некоторым показаниям уступает системам с ПИ-регулятором напряжения и системам с обратной связью по скорости, широкому распространению этой структуры способствует простота реализации, высокая надежность в эксплуатации, в том числе в электроприводах с раздельным управлением, возможность реализации токоограничения, когда оно является основным требованием к системе регулирования.

Возможны разные варианты реализации системы регулирования с П-регулятором и обратной связью по напряжению [1-19]. Один из распространенных вариантов представлен с обратной связью по э. д. с. двигателя. Для его реализации в канал обратной связи по напряжению включают фильтр с постоянной времени, равной электромагнитной постоянной времени участка якорной цепи, с которого снимается обратная связь. Сигнал якорного тока полностью компенсирует токовую составляющую обратной связи по напряжению. В этом случае в статическом режиме имеет место обратная связь но э. д. с, а в динамическом режиме - обратная связь по э. д. с. с запаздыванием, обусловленным фильтром.

Постоянная интегрирования контура э. д. с. при настройке системы регулирования по модульному оптимуму равна:

ГзМ1 or I у. ,

-f ]/(27+

При этом эквивалентная малая постоянная времени контура э.д.с. равна:

Т -

Достоинством системы с обратной связью по э.д.с. по сравнению с другими вариантами реализации обратной связи по напряжению является принципиальная возможность настройки системы регулирования с коэффициентом усиления, превышающим расчетный по модульному оптимуму. Хотя в этом случае колебательность системы возрастает, статические просадки частоты вращения при набросе нагрузки уменьшаются по сравнению со случаем модульного оптимума.

Статическая просадка частоты вращения при набросе нагрузки в этой структуре будет:

Ди = /ст --zr;;,- •

СеФТэм

Следует отметить, что в электроприводе находят применение и одноконтурные системы регулирования напряжения. Динамика одноконтурных систем в некоторых случаях лучше, чем в двухкоитурных. Однако в таких структурах трудно реализуется режим токоограничения, что препятствует широкому их распространению.

1-47. РЕГУЛИРОВАНИЕ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ В СИСТЕМЕ ГЕНЕРАТОР - ДВИГАТЕЛЬ

Структура подчиненного регулирования электроприводов системы генератор - двигатель (Г-Д) постоянного тока определяется требованиями к электроприводу и составом электрооборудования.

Здесь рассматриваются только системы Г-Д с нерегулируемым возбуждением двигателя. Системы управления возбуждением двигателя изложены в § 1-51.

В зависимости от количества подлежащих ограничению регулируемых координат, требований к жесткости механических характеристик и наличия электрооборудования выбирают конкретно ту или иную структуру. Методика расчета настройки регуляторов приводится в предположении отсутствия реакпии якоря двигателя и генератора и отсутствия влияния э. д. с. двигателя на динамику токового контура. Поэтому расчеты настройки, произведенные по этой методике, должны быть уточнены в процессе наладки.

Во всех рассматриваемых схемах с обратной связью по напряжению условия оптимизации приведены по модульному оптимуму для частоты вращения двигателя, что нашло отрагкение в расчетных структурах.

В настоящее время система Г-Д имеет ограниченное применение в связи с массовым внедрением тиристорных преобразователей и применяется в основном на обжимных прокатных станах.

Ниже приводятся наиболее употребительные схемы управления системой Г-Д.

1. Двухконтурная схема регулирования частоты вращения двигателя (рис. 1-240, с)



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [ 59 ] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136]

0.0011