Замкнутые СУЭП на базе АД. (Тема 4)

1. Замкнутые СУЭП на базе АД

Тема 4

2. Скалярное частотное управление

Соотношение U1 и f1
Разомкнутое
Замкнутое
Важно помнить –
Менять только f1 без
U1 нельзя
Законы частотного
управления
Оптимальное
Законы Костенко
Компенсационные
законы

3. Разомкнутое частотное управление

Функциональный
преобразователь частоты
Функциональный
преобразователь напряжения

4. Разомкнутое частотное управление

ФПН – нелинейный
ФПЧ – линейный
для закона U/f=const
pп
f
2
*
U*
Umax
1
2
3
Umin
fmin
fmax
f*
*

5. Разомкнутое частотное управление

Показатели
Диапазон регулирования D=8..10:1
Невысокая точность
Очень невысокие динамические показатели
регулирования
Нужно вводить обратные связи
Принципы – по возмущению и по управлению
Виды структур
Все аналогично ДПТ
Одна или несколько регулируемых координат
Лучшее по качеству – подчиненное регулирование

6. Двухконтурное частотное управление

?

7. Двухконтурное частотное управление

8. Двухконтурное частотное управление

При настройке регулятора WРС и WРТ
требуется линеаризовать двигатель
2 f
0
pп
Показатели
*
2M К
0 sK
1
Tэ
2 50 sK
Относительно высокая точность
Относительно хорошая динамика
Диапазон регулирования D=40..50:1

9. Особенности частотно-токового управления АД

+j
+j
I1=const
+j
I1=const
I1=const
I
I
I
I
I
’
2
’
I2
’
+1
I2
I
+1
I
+1
Проекция вектора тока намагничивания на вектор тока статора определяет
какая часть тока статора идет на создание основного магнитного потока

10. Особенности частотно-токового управления АД

I I’ 2
I
I
’
2max
’
I2
I min
s
Вывод – нормальная работа будет только при I1≠const

11. Особенности частотно-токового управления АД

В СУЭП с частотно-токовым управлением
должны быть
ФПА – функциональный преобразователь
амплитуды тока статора, препятствующий
размагничиванию АД
ФПФ – функциональный преобразователь фазы
тока статора, полностью стабилизирующий
потокосцепление ротора Ψ2

12. Особенности частотно-токового управления АД

ФПА и ФПФ выводят из уравнения
равновесия обмотки ротора АД
Ψ2
Ψ2
I1
j 2T2
Lm
Lm
С целью чтобы Ψ2=const
Чтобы получить это уравнение
1. Берут стандартные уравнения обмотки ротора для АД, полученные из ОЭМ
2. Записывают их в векторной форме для статического режима
3. Ток ротора выражают через ток статора

13. Особенности частотно-токового управления АД

Уравнение для ФПА
I1
2
Lm
1 2T2
2
Уравнение для ФПФ
arctg 2T2
Для упрощения вводят аппроксимацию

14. Особенности частотно-токового управления АД

I
I1max
2
1
s
1
I1min
2
s
1 – точная аппроксимация 2 – грубая аппроксимация

15. Частотно-токовое управление на базе инвертора тока

РC
WРC
ОC
ФПА
I1
*
*
РТ
Ud
УВ
I1
1/рп
ФПЧ
f
*
1
АИТ
ИТ
М

16. Частотно-токовое управление на базе инвертора тока

РС
ПЧ
WРС
KПЧ
1 +TПЧ p
ЭЧ
TЭ p + 1
MC
M
МЧ
1
J p
АД
KОС
Обратите внимание – хоть в схеме и ПЧ, управляем выпрямителем.
Настраиваем на технический оптимум
Обратите внимание – обратной связи по ЭДС здесь нет.
Это справедливо при условии КФПЧ КПЧ КОС=1

17. Частотно-токовое управление на базе инвертора тока

Для определения WРС надо линеаризовать АД
2M К
0 sK
MK
1
Tэ
2 50 sK
3( I1* ) 2 X 2
2 0 ( X X 2 )
R2
sK
( X X 2 )
Отличаются от частотного управления
Хоть принцип регулирования и такой же, как в частотном управлении,
в ЧТУ перегрузочная способность выше

18. Частотно-токовое управление на базе инвертора тока

Показатели
Диапазон регулирования D=15..20:1
Высокая точность
Относительно невысокие динамические показатели
регулирования
Возможность рекуперации
Важно!
Возможности ИТ с инвертором тока позволяют
регулировать только амплитуду тока статора

19. Частотно-токовое управление на базе инвертора напряжения

РC
WРC
ФПА
I1
*
ВТ
ФПФ
ОC
i1a
*
i1b
*
i1c
*
u1a
*
u1b
*
*
u1c
i1a
i1b
В
АИН
i1c
ИТ
рп
ВФ
М
Не обязательно именно такой, может быть любой ИТ с инвертором напряжения

20. Частотно-токовое управление на базе инвертора напряжения

Вычислитель фазы ВФ определяет текущее
положение вектора тока статора I1
1dt pп dt
*
2
Здесь ω1 – угловая частота вектора I1
Для стабилизации Ψ2 к θ надо добавить δ*
Фактически ВФ – идеальное интегрирующее звено

21. Частотно-токовое управление на базе инвертора напряжения

Вычислитель токов статора ВТ определяет
задание фазных токов двигателя
i1*a I1* sin *
i1*b I1* sin * 2 / 3
i1*c I1* sin * 2 / 3

22. Частотно-токовое управление на базе инвертора напряжения

Достигается еще большая перегрузочная
способность, чем с инвертором тока
Регулятор настраивается так же, как в схеме с
инвертором тока
Показатели
Диапазон регулирования D=50..100:1
Высокая точность
Относительно невысокие динамические показатели
регулирования

23. Машины двойного питания

В разомкнутом варианте
f2 = 0
f2’ ≠ 0
f2’’ > f2’
ω
ω0
ω0 э1
ω0 э2
ω0 э3
М
0 э 0 ( f1 f 2 ) / f1
Естественная характеристика

24. Машины двойного питания

Чаще применяют НПЧ

25. Машины двойного питания

В режиме 2
Работа в синхронном режиме
МХ абсолютно жесткие
В режиме 1
Работа в асинхронном режиме
МХ нелинейные
Подобны естественной характеристике
Отличаются перегрузочной способностью

26. Машины двойного питания

ω
Естественная характеристика
U2 / E2 < 0
Подсинхронный
ω0
U2 / E2 > 0
Надсинхронный
E2 U1
М
R2 X 2 s
2
2
2
s
R
R
X
X
1 2 1 2
2
2

27. Машины двойного питания

Способы пуска
Асинхронный пуск в положении 1 с
переключением в положение 2 после разгона
Комбинированный синхронный пуск
Статор закорачивают
ПЧ плавно наращивает частоту, пока двигатель не
разгонится до скорости ω0/2
Статор подключают к сети
ПЧ плавно снижает частоту, пока двигатель не разгонится
до скорости ω0

28. Машины двойного питания

Для регулирования скорости возможна
надстройка предложенной структуры
Вместо ЗЧ в режиме 2 использовать систему
подчиненного регулирования
МХ линейная – надо учитывать только
электромагнитную инерционность
L2
Tэ
R2

29. Машины двойного питания

30. Машины двойного питания

Достигается высокий коэффициент мощности
При выходе из строя ПЧ возможна работа
МДП в режиме нерегулируемого АД
Показатели
Диапазон регулирования D=100:1
Высокая точность
Достаточно высокие динамические показатели
регулирования

31. Контрольный срез!

Перечислите известные вам законы частотного
регулирования Костенко
Как отличить систему частотно-токового управления от системы частотного управления?
Как вы поняли термины «подсинхронный» и
«надсинхронный» режимы работы?