Конспект лекций Системы управления электроприводами

Подождите немного. Документ загружается.

К1

к СИФУ

ПД

К2 (1 + рТ2)

Iос

рТ3

Рисунок 8.28 – Структурная схема АРТ

Следовательно, в этот момент регулятор тока должен быть интегральным и ключ S

замыкает контакты 1-3, что приводит к последовательному соединению П – и И – звеньев.

Получается структура И – регулятора и передаточная функция имеет вид:

)(

ЯЦ

ДТРТ

ККТR

КрТрТ

рW

⋅⋅

(8.100)

Однако, широкого распространения такая схема не получила

т.к. в контуре

регулирования тока имеется дифференцирующее звено, которое может пропустить вместе с

полезным сигналом помеху в момент переключения режимов работ. Кроме этого данная

схема не позволяет в процессе функционирования системы изменять коэффициент передачи

РT, что необходимо для получении более высокой точности.

Построение и исследование системы управления электроприводом постоянного

тока с адаптивным регулятором тока

В связи с вышеизложенным, а также исходя из теоретических результатов,

предлагается функциональная схема адаптивного РТ, приведенная на рисунке 8.29,

позволяющая обеспечить более высокую точность регулирования.

Адаптивный регулятор тока представляет собой пропорционально- интегральный

регулятор, вход которого через масштабный резистор R4, управляемый ключ К и

множительное устройство МУ подключен на выход регулятора скорости (РС). Через др

угой

масштабный резистор R5 вход РТ подключен к выходу датчика мгновенного знания тока (ДТ),

подключенного ко входу инвертирующего компаратора. Выход инвертирующего компаратора

включен в цепь управления ключа К, на вход обнуленного интегратора и к формирователю

импульсов (ФИ) по переднему фронту. Выход ФИ включен в цепь обнуленного интегратора.

Адаптивный регулятор тока работает следующим образом. В режи

ме непрерывного тока ключ К

постоянно замкнут и система представляет собой обычную систему подчиненного регулирования.

В режиме прерывистого тока сигнал обратной связи по току носит импульсный характер

(рисунок 8.30, а). На время бестоковой паузы компаратор размыкает ключ К и выходной

сигнал регулятора скорости не поступает на вход регулятора тока. При этом коэффициент передачи

обратной связи по току с уменьшением угла проводимости λ возрастает:

ТНТ

КК =

(8.101)

где Кт _ коэффициент передачи по току;

Ктн - коэффициент передачи при непрерывном токе.

Эквивалентная постоянная интегрирования токового контура имеет вид:

В =

(8.102)

где

≡

эквивалентное сопротивление якорной цепи.

Uос

NУ K

к СИФУ

ДТ

Rш

Интегратор

ФИ по

переднему

фронту

Компоратор

Рисунок 8.29 - Функциональная схема АРТ

Датчик

тока

б)

в)

г) РС

д)

е)

ж)

⋅

Датчик

(1 - )

Умножитель

Вход РТ

Выход РТ

Компоратор

Рисунок 8.30 – Диаграмма напряжений АРТ с множительным устройством

Адаптивный регулятор тона позволяет уменьшить зависимость эквивалентной постоянной

интегрирования B

от угла проводимости:

≡

, (8.103)

что улучшает согласование регулятора скорости и регулятора тока в зоне прерывистых токов.

Уменьшение коэффициента передачи тока Кт при уменьшении угла проводимости λ ведет к

уменьшению коэффициента передачи системы. Для сохранения постоянства коэффициента передачи

выходной сигнал регулятора скорости умножается на коэффициент

−

′

КК

, (8.104)

где К’ - коэффициент, который выбирается из условия максимальной аппроксимации данной

зависимостью функции

/КF

(8.105)

в требуемом диапазоне. Коэффициент К формируется на выходе обнуляемого интегратора (рисунок

8.30, в). Во время бестоковой паузы он интегрирует постоянный сигнал, а на время импульса тока

запоминает его. При этом выходной сигнал интегратора пропорционален бестоковой паузе. В момент

уменьшения тока до нуля формирователь импульсов ФИ по переднему фронту формирует узкий

импульс, обнуляющий интегратор, что позволяет контролировать текущее значение угла

проводимости λ. Кроме множительного устройства

D1.1

+15В

тг

К249 КН1Г

D1.7

R29

R30

R31

V8 V9

R32

R33

к СИФУ

R28

R27R26

R5 V6

R10R9

D1.2

R11

R12

-15В

R16

D1.3

R17

R15R14

R13

R18

R13

С5

С3

D1.4

R20

D1.5

R21

R22

D1.6

Uдт

R24

ДЭП-2

R23

R25

+15В

Рисунок 8.31 – Принципиальная схема АРТ с множительным устройством

в системе управления может использоваться и делительное устройство. Принцип действия ее

аналогичен вышеописанному, кроме того, что деление сигнала с регулятора происходит на сигнал

длительности тока λ, а формирователь импульсов ФИ формирует узкий импульс по заднему фронту.

Исходя из вышеизложенного, рассмотрим принципиальную схему адаптивного ре

гулятора

тока, приведенную на рисунке 8.31, в которой используется множительное устройство. Принцип

действия ее заключается в следующем.

Принципиальная схема предназначена для улучшения динамических характеристик системы

электропривода как при управляющем, так и при возмущающем воздействии преимущественно в

режиме прерывистых токов. При наличии тока в цепи якоря, датчик тока, выполненный на

операционном усилителе D1.4, D1.5 и

оптроне V3 формирует сигнал, пропорциональный величине

этог о тока, который поступает на компараторе D1.2 и на усилитель D1.6. Сигнал с выхода

компаратора D1.2 поступает на вход ключа KI, который при наличии тока подключает регулятор

скорости через умножитель, собранный на транзисторах V5 – V7, к регулятору тока D1.7.

Одновременно этот сигнал поступает на вход датчика проводимости D1.3, который представляет

собой не инвертирующий интегратор со сбросом на тран

зисторе V2 по переднему фронту входного

сигнала. Амплитудное значение выходного сигнала датчика проводимости пропорционально величине

(1-λ) и поступает на вход множительного устройства выходной сигнал которого пропорционален,

произведению выходных сигналов регулятора скорости и датчика проводимости. При наличии тока

данный сигнал поступает на вход регулятора тока; при его отсутствии ключ К1 о

тключает его от

регулятора скорости. Кроме этого, для уменьшения времени отработки возмущающего воздействия

применен усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, выполненный на операционной

усилителе D1.6 и резисторном оптроне ОЭП-2. В динамических режимах сигнал на выходе регулятора

скорости увеличивается, сопротивление резисторного оптрона уменьшается, коэффициент передачи по

току уменьшается, что ускоряет отработку возмущающихся воздействий. Диод и стабилитрон в цепи

обратной связи регулятора тока выставляют минимальное выходное напряжение регулятора тока.

Диаграммы сигналов, характеризующих работу данной

схемы, приведены на рисунке 8.30.

Схема с адаптивным регулятором тока исследована в лабораторных и производственных

условиях. Сравнительной оценке подвергалась система электропривода с обычными ПИ-регуляторами

скорости и тока и адаптивным регулятором тока. Система электропривода содержала машину

постоянного тока мощностью 1,6 кВт с параметрами: Uн = 220 В, Iн=8А, Wн=157 1/с; тиристорный

преобразователь, выполненный на однофа

зной мостовой полууправляемой схеме с обратными связями

по току и скорости. Был произведен пуск на холостом ходу (I=1.2 А) и под нагрузкой (I=6A) до

скорости 600 об/мин и 1200 об/мин с адаптивным регулятором тока. Сравнительный анализ

осциллограмм с обычными регуляторами и адаптивным регулятором тока показывает, что время

переходного процесса и перерегулирование - существенно уменьшилось.

Кроме этог

о, в процессе пуска на холостом ходу исчез провал тока, т.к. система сразу выходит

на установившееся значение тока. Проведенные исследования для двух значений скоростей показали

аналогичные результаты. Осциллограммы, характеризующие отработку системой электропривода с

адаптивным регулятором тока и П регулятором тока возмущающих воздействий, показывают

достаточно высокое быстродействие системы электропривода пр

и набросе нагрузки. Время

переходных процессов при сбросе нагрузки несколько больше, т.к. оно характеризуется, для данного

электропривода, нагрузкой механизма.

Применение адаптивного регулятора тока в системе электропривода позволило резко сократить

время переходного процесса как при управляющем, так и при возмущающем воздействиях. Кроме

этого, адаптивное регулирование позволяет отказаться от сглаживающего дросселя для ра

боты в

режиме прерывистых токов.

На основании экспериментальных исследований адаптивную систему электропривода

постоянного тока, целесообразно использовать в механизмах, требующих достаточно высокого

быстродействия и стабильной динамики.