Замкнутые СУЭП постоянного тока. Замкнутые СУЭП на базе АД. (Тема 3)

1. Замкнутые СУЭП постоянного тока

Тема 3

2. Подчиненное регулирование координат

3. Настройка первого контура на технический оптимум

Чтобы после замыкания контура ООС
обеспечивались требуемые статические и
динамические показатели качества
регулирования, ПФ разомкнутого контура
должна иметь определенный вид и параметры
*
РК1
W
1
1
T1 p T p 1
?
Замыкая ИЗ получаем ОЕЗ
ОЕЗ - хорошая динамика
От НЧ избавится невозможно,
поэтому ее необходимо учитывать

4. Настройка первого контура на технический оптимум

С учетом НЧ от постоянной времени контура Т1
зависят показатели качества регулирования
*
РК1
*
РК1
W
W
1 W
*
К1
1
2
T1T p T1 p 1
Двухъемкостное звено
Чтобы перерегулирование σ находилось в
пределах 5% выбирают Т1=2Тμ

5. Настройка первого контура на технический оптимум

Настройка контура – это определение ПФ
регулятора
*
РК1
W
1
1
2T p T p 1
WРК1
1
WР1 WО1
T p 1
То, что хотим
То, что имеем
Из условия W*РК1=WРК1 ПФ регулятора
1
WР1
2T p WО1

6. Настройка второго контура на технический оптимум

7. Настройка второго контура на технический оптимум

Первый контур настроен по требованиям
Динамику его работы нельзя компенсировать
регулятором
1
1
T p 1 2T p
1
1
WК1
2 2
1
1
2
T
p
2
T
p
1
2
T
p
1
1
T p 1 2T p
По сути это НЧ для второго контура

8. Настройка второго контура на технический оптимум

Желаемая ПФ разомкнутого второго контура
*
РК2
W
1
1
1
1
2
T2 p T1 p 1 2 T p 2T p 1
Постоянная времени второго контура Т2
зависит от постоянной времени Т1
Все это можно выразить через Тμ

9. Настройка второго контура на технический оптимум

Настройка второго контура
*
РК2
W
1
1
1
WРК2 WР2 WО2
2
2T p 1
2 T p 2T p 1
То, что хотим
То, что имеем
Из условия W*РК2=WРК2 ПФ регулятора
1
WР2 2
2 T p WО2

10. Настройка произвольного контура на технический оптимум

Следующее контуры настраиваются так же
WК(i-1)
1
1
1
*
WРКi i
i-1
i-1
2 T p 1
2 T p 2 T p 1
Замыкаем предыдущий контур
WРКi
Записываем имеющуюся
разомкнутую ПФ
Записываем желаемую
разомкнутую ПФ
1
WРi WОi (i-1)
2 T p 1
Выражаем регулятор
1
WРi i
2 T p WОi

11. Свойства контура, настроенного на технический оптимум

L(Ω)
1
ср i
2 T
1
св i 1
2 T
-20 дБ/дек
ωср
ωсв
lgΩ
2
3
-40 дБ/дек

12. Свойства контура, настроенного на технический оптимум

Частота ωср находится на участке с наклоном 20 дБ/дек – это гарантирует устойчивость
Соотношение частот ωср/ωсв как 2/3
свидетельствует о хорошем запасе
устойчивости
Настройка на технический оптимум
обеспечивает порядок астатизма а=1

13. Свойства контура, настроенного на технический оптимум

Так как порядок астатизма а=1, при внешних
возмущениях может возникнуть статическая
ошибка
Нужно повысить порядок астатизма
Для этого применяют настройку на
симметричный оптимум, для которого а=2

14. Свойства контура, настроенного на симметричный оптимум

ПИ-регулятор
L(Ω)
L(Ω)
СО
ТО
-20 дБ/дек
-40 дБ/дек
ωсн
-20 дБ/дек
ωсв
ωсн
lgΩ
1
сн i 1
2 T
ωср
lgΩ
-40 дБ/дек

15. Настройка произвольного контура на симметричный оптимум

Чтобы настроить контур на СО надо задать
соответствующую желаемую ПФ
i 1
2 T p 1
1
1
W i
i-1
i 1
2 T p 2 T p 1 2 T p
1
Записываем имеющуюся
WРКi WРiWОiЗаписываем
желаемую
разомкнутую
ПФ
разомкнутую ПФ
2i-1T p 1
*
РКi
i 1
1
1 2 T p 1
WРi
WОi 2i T p 2i 1T p
Выражаем регулятор

16. Сравнение технического и симметричного оптимума

СО
L(Ω)
ТО
-20 дБ/дек
-40 дБ/дек
ωсн
ωср
ωсв
lgΩ
-40 дБ/дек
ΔφТО ΔφСО
φ(Ω)

17. Сравнение технического и симметричного оптимума

h(t)
43 %
СО
ТО
5%
4,3 %
t
ТО
пп
6 T
СО
tпп
12 T
tз
t

18. Настройка подчиненного регулирования в электроприводе

19. Настройка подчиненного регулирования в электроприводе

Допущения
Пренебрегаем влиянием обратной связи по ЭДС
Пренебрегаем нагрузкой
Настраиваем на ТО
Некомпенсируемая постоянная времени Тμ=ТП
Регулятор тока (1 контур) это ПИ-регулятор
Регулятор скорости (2 контур) это П-регулятор

20. Настройка подчиненного регулирования в электроприводе

Влияние обратной связи по ЭДС
Медленно меняющееся возмущение
Незначительно влияет на динамику
Вносит незначительную статическую ошибку
Влияние нагрузки
Незначительно влияет на динамику
Создает существенную статическую ошибку
Можно пренебречь
Сложно пренебречь

21. Настройка подчиненного регулирования в электроприводе

Контур скорости настраивают на СО
1.
2.
Регулятор скорости (2 контур) это ПИ-регулятор
Нужна дополнительная коррекция
Чтобы избежать превышения по току на
выходе регулятора скорости устанавливают
ограничение на заданный ток и момент
Чтобы сформировать плавный процесс пуска
используют задатчик интенсивности

22. Замкнутые СУЭП на базе АД

Тема 4

23. Замкнутые СУЭП на базе асинхронных двигателей

Электрические преобразователи
Тиристорные регуляторы напряжения –
софт стартеры или устройства плавного пуска
Непосредственные преобразователи частоты
Преобразователи частоты со звеном постоянного
тока
Информационная часть СУЭП
Датчики координат
Регуляторы и элементы коррекции

24. Замкнутые СУЭП на базе асинхронных двигателей

СУЭП с АД
Частотное
регулирование
Регулирование
напряжения
По статору
Скалярное
По ротору
Частотное
управление
Частотно-токовое
управление
Векторное
Машины
двойного питания
Соотношение
U1 и f1
Прямое управление
моментом
Соотношение
I1 и f 1
Полеориентированное
С источником
тока
С источником
напряжения

25. Регулирование напряжения статора

Изменение напряжения АД в разомкнутом
электроприводе
Диапазон D=1..1,5:1
Перегрузочная способность λМ в квадратичной
зависимости снижается при снижении U1
Используется для плавного пуска
Можно регулировать скорость, если ввести
обратную связь

26. Регулирование напряжения статора

?

27. Регулирование напряжения статора

Umin
ω
Umax
ω0
Неустойчивая
точка равновесия
Эквивалентная МХ
МС
М

28. Регулирование напряжения статора

ω
ω0
Семейство искусственных
механических характеристик
ω2*>ω1*
ω1*
М

29. Регулирование напряжения статора

Токовая отсечка ТО включает ООС по току
только если I1>IОТС
U
WРТ kРТ
kСИФУ I / I ОТС
Диапазон изменения
напряжения
Желаемое
отклонение тока
Полученный коэффициент нужно проверять на
соответствие динамическим показателям

30. Регулирование напряжения статора

ω
ω
ω0
ω0
М
I1
IОТС
MОТС

31. Регулирование напряжения статора

?

32. Регулирование напряжения статора

При настройке регулятора WРС требуется
линеаризовать двигатель
M 2M К
k
0 sK
M НОМ
M
kM
2 МНОМ U1 2
U1
U1НОМ
Диапазон регулирования D=20:1

33. Регулирование напряжения ротора

Изменение напряжения ротора в разомкнутом
АВК
Диапазон D=2..3:1
Габариты зависят от диапазона регулирования
Направление регулирования однозонное
Можно расширить диапазон регулирования,
если ввести обратную связь

34. Регулирование напряжения ротора

?

35. Регулирование напряжения ротора

ω
Семейство искусственных
механических характеристик
ω0
ω0 э1
Ed = 0
Ed1 ≠ 0
Ed2 > Ed1
ω0 э2
ω0 э3
Естественная
характеристика
М

36. Регулирование напряжения ротора

ω
ω↓
ω0 э2
ω0 э1
Δω ↑
ω0 э ↑
Эквивалентная МХ
ω*
Δωдин
ω
Искусственные МХ
МС1 МС2
М

37. Регулирование напряжения ротора

?
?

38. Регулирование напряжения ротора

При настройке регуляторов WРТ и WРС
требуется линеаризовать двигатель
0 э 0 (1 Ed / Ed max )
MК
M
0 (1 sK 0 э / 0 )
2
R2
Ed max
L2
sK
MK
Tэ
X 2 R1
0 ( X 2 R1 )
R2
Диапазон регулирования D=20:1

39. Контрольный срез!

Почему контур скорости электропривода
постоянного тока надо настраивать на
симметричный оптимум?
Чему равна скорость ω0 при регулировании
скорости ω с помощью изменения U1?
Почему жесткость искусственных
механических характеристик в АВК с
увеличением Ed падает?