CC BY
98
Энергетика, электроснабжение, электропривод
TU München.
Do Nhu Y
ANALYSIS AND SYNTHESIS OF THE SYSTEM OF VECTOR CONTROL WITH MAGNETIC FIELD OF ROTOR
The article analyzes the specific operation and designing technology of vector control system with unsynchronic motor drive. A synthetic method of vector control system with orientation of magnetic field of rotor of unsynchronic machine is suggested Key words: vector control, unsynchronic machine, control system
Получено 20.11.12
УДК 621.313.333
До Ньы И, асп., (953) 441-09-68, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ),
Нго Сян Кыонг, асп., (953) 189-53-79, [email protected]
(Россия, Тула, ТулГУ),
Зыонг Куок Зунг, [email protected]
(Вьетнам, Ханой, Университет им. Л К ДИнститут им. Ле Куй Дона)
СИНТЕЗ ЗАМКНУТОЙ СИСТЕМЫ СКАЛЯРНОГО УПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТЬЮ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ
Предложен метод синтез замкнутой системы скалярного управления скоростью асинхронного двигателя. Представлены данная структурная схема и результаты в программе Ыа^аЬ^тыНпк
Ключевые слова: асинхронный двигатель, частотное управление, замкнутая система.
Принцип скалярного управления частотно-регулируемым асинхронным электроприводом базируется на изменении частоты и текущих значений модулей переменных асинхронного двигателя (АД) (напряжений, магнитных потоков, потокосцеплений и токов цепей двигателя). Выбор способа и принципа управления определяется совокупностью статических, динамических и энергетических требований к асинхронному электроприводу
Структурная схема замкнутой по скорости системы скалярного управления для рабочего участка статической механической характеристики АД показана на рис. 1. Задающее воздействие здесь определяет выходную частоту преобразователя частоты (ПЧ), а величина напряжения регулируется согласно закону функционального преобразователя (ФП).
163
Объектами регулирования являются преобразователь частоты и асинхронный двигатель.
Рис. 1. Структурная схема замкнутой системы скалярного управления ПЧ-АД
На данной схеме РС - регуляторы скорости двигателя с передаточными функциями; ПЧ - преобразователь частоты с коэффициентом передачи кпч и постоянной времени Тпч (Тпч=0,0012) ; в, Тэ, Тм- модуль жесткости, электромагнитная постоянная времени и электромеханическая постоянная времени асинхронного двигателя; кос - коэффициент передачи датчики скорости; АиЗС = напряжение на выходе
Преобразователь частоты представляет собой инерционное звено первого порядка (апериодическое). Передаточный коэффициент ПЧ можно вычислить как отношение максимальной выходной частоты к максимальному напряжению управления в статике (р=0). Предположим, что система будет работать с активным или реактивным моментом на валу двигателя, регулирование скорости осуществляется вниз от номинальной (/тах=/н). Тогда можно рассчитать его передаточный коэффициент:
, _ Ас0 _ М
к,—
ПЧ
где ^ - частота питающей сети
Аи
Рс
Рп Аи
Рс
Модуль жесткости линеаризованной механической характеристики:
в _2 м
тах
Н-м/с.
^к
где Мтах - Максимальный момент; с1 - номинальная частота вращения ротора; sк - критическое скольжение.
Электромагнитная постоянная времени:
Тэ
соо
эл.н ' sк
где с0элн - угловая скорость магнитного поля АД, рад/с.
Передаточная функция цепи обратной связи по скорости двигателя:
164
Энергетика, электроснабжение, электропривод
Кс(Р)
А и
ос
А со
и.
з.тах?
При номинальном сигнале управления электроприводом, равном и соответствующей ему номинальной скорости АД
и г
з.тах
юс
со
ном
гдесоном- номинальная скорость; из тах максимальное напряжение задания
(изтах=10)
Передаточная функция ПИ-регулятора скорости:
Аире , 1
Wpc(p)
Au,
kpC +
•у ТрсР
В соответствии со структурной схемой АД его результирующая передаточная функция по отношению к отклонению Асоо:
ттт , Л Асо 1
Ас°0 ТэТмр + Тмр + 1
При ТУ>4ТЭ
Щ(Р)
(Т01р + 1)(Т02р +1)
(
где
Toi 2ТЭ
1 +
4Т.
Л
4Т>
м ) Т02 2ТЭ у v ^ м Если отнести постоянные Toi и ТПЧ к малым некомпенсируемым постоянным времени и в качестве оценки их влияния принять Т^=Т01+ТПЧ, то при настройке электропривода на модульный оптимум постоянная интегрирования и коэффициент передачи пропорциональной части регулятора PC определяются по формулам:
т02
Т PC = kockiT4a
цтц
1PC
ТРС
Выбираем Тм=0,2 с. ам=2 (для модульного оптимума). Рассмотрим пример с параметрами двигателя 5АМ250М8. На основании выше изложенного были получены результаты на Ма1:1аЬ-8шш1тк рис. 2-3.
Signal 1
Signal Builder
1
0.134s J
Transfer Fcn6
1.01__
Gain2
7.85
) * 0.0012S+1
400
Constantl
529.1
0.0438S+1
Transfer Fen
Transfer Fcn1
1
105.82s
Transfer Fcn2
Gain3
□
Scop©2
Рис. 2. Модель замкнутой системы скалярного управления ПЧ-АД
165
Рис. 3. Переходный процесс замкнутой системы скалярного управления ПЧ-АД:
(а) - Частота вращения ротора, рад/с; (b) - Момент, Н.м
Анализируя графические результаты при моделировании, получены выводы: Пренебрегая обратной связью по скорости внутри двигателя, получаем ожидаемую ошибку на валу двигателя. При регулировании скорости не контролируется величина момента на валу двигателя, которая может достигать больших пределов.
Список литературы
1. Сандлер А.С., Сарбатов Р.С. Частотное управление асинхронными двигателями. М: Энергия, 1966. 145 с.
3. Терехов В.М. Системы управления электроприводов: учебник для студ. вузов/ В.М. Терехов, О.И. Осипов; под ред. В.М. Терехова. - 3-е изд., стер. - М.: Издательский центр "Академия", 2008. 304 с.
4. Angermann, A.; Beuschel, M.; Wohlfarth, U.: Simulation mit SIMU-LINK/MATLAB: Skriptum mit Übungsaufgaben. Stand: 29. November 2001, TU München
Do Nhu Y, Ngo Xuan Cuong, Duong Quoc Dung
SCALAR CONTROL SYNTHESIS OF SPEED OF CLOSED SYSTEM WITH UNSYNCHRONOUS MACHINE
The article presents a method of synthesis of a closed system for speed scalar control, gives a block diagram of this and results of the program Matlab-simulink.
Key words: unsynchronous machine, frequency control, closed system.
Получено 20.11.12
