4. Расчет параметров объекта управления

И регуляторов

4.1 Расчет параметров ад и пч

Рассчитаем статические и динамические параметры АД [9]. Индуктивности от главного магнитного потока L_m и потоков рассеяния L_sl и L^´_rl рассчитываются по формулам:

, (4.1)

где ω_s = 2πf – номинальная электрическая частота питания статора, рад/сек;

Индуктивное сопротивление от основного потока машины можно определить по каталожным данным отечественных двигателей серии MTKF по формуле:

. (4.2)

Для двигателей типа K21R, K22R оно приводится в каталоге.

Коэффициенты связи ротора и статора определяются как:

, (4.3)

где .

Результирующий коэффициент рассеяния σ и постоянные времени T_r и T_sr, с, рассчитываются по формулам:

(4.4)

где Ом

Номинальное скольжение, s_н, определяется:

(4.5)

где n_s = 3000/Z_p – синхронная скорость (скорость вращения магнитного поля).

Потокосцепление статора и ротора рассчитываются по формулам:

; (4.6)

(4.7)

Преобразователь частоты в виде АИН представляется как реальное апериодическое звено. Малую некомпенсируемую постоянную времени преобразователя частоты (ПЧ) обычно принимают равной Т_μ = 0,002 с. Таким образом, передаточная функция ПЧ будет иметь вид:

, (4.8)

где K_пч = 38 – коэффициент усиления преобразователя по напряжению.

4.2. Расчет параметров регуляторов

Принцип подчиненного регулирования (см. рис. 3.10) основан на том, что все регуляторы должны скомпенсировать постоянные времени, имеющиеся в объекте регулирования. Кроме того, в коэффициентах усиления регуляторов необходимо учесть все коэффициенты усиления объекта.

В канале регулирования скорости выбираем пропорциональный регулятор скорости (РС), а в канале регулирования потока – пропорционально-интегральный регулятор потока (РП). В качестве регуляторов тока по осям d и q также выбираем пропорционально-интегральные регуляторы РТd и РТq.

4.2.1. Внутренние контуры токов

Настройка на модульный оптимум (МО) внутренних токовых контуров обеспечивается пропорционально-интегральными (ПИ) – регуляторами составляющих тока i_sd и i_sq ПИ-РТd, ПИ-РТq с передаточной функцией [1]:

(4.9)

где K_рт – коэффициент усиления регулятора тока

, (4.10)

а Т_т = 2Т_µ = 0,004 – постоянная времени регулятора тока, с.

Коэффициент усиления объекта

, (4.11)

При этом коэффициент усиления датчика тока K_дт = 1.

Такие регуляторы активного и реактивного тока (4.9) полностью компенсируют инерционность объекта управления Т_sr и имеют идентичные передаточные функции.

4.2.2. Контур потокосцепления ротора

Для стабилизации потока (т.е. поддержания его на постоянном уровне) синтезируется ПИ-регулятор потока (РП). Напряжение задания потока ψ_r0 принимается равным 10 В. Передаточная функция РП имеет вид:

(4.12)

где K_рп = T_r / K_опT_п – коэффициент усиления регулятора потока; Т_п = 2Т_µ =0,008 – постоянная времени регулятора потока, с.

Коэффициент усиления объекта:

, (4.13)

где ; – коэффициент усиления датчика потока.

Канал регулирования потока имеет астатизм первого порядка. Таким образом, в нем будет отсутствовать ошибка по задающему сигналу, т.е. будет отрабатываться заданное значение потокосцепления Ψ_r0.

4.2.3. Контур скорости

Для настройки контура скорости могут быть взяты как ПИ-, так и П-регуляторы скорости. Для пропорционального П-РС имеем передаточную функцию [1]:

(4.14)

где Т_с = 2Т_т = 4Т_µ = 0,008 – постоянная времени регулятора скорости, с.

Коэффициент усиления датчика скорости рассчитывается из условия задания величины управляющего напряжения в канале регулирования скорости. Принимается U_зс = 10 В. Исходя из этого, определяется коэффициент усиления обратной связи по скорости .

Канал регулирования скорости является однократноинтегрирующим. Таким образом, в системе при набросе нагрузки имеется просадка скорости (статическая ошибка).

4.2.4. Расчет датчика напряжения контура компенсации

В объекте управления (АД) имеются перекрестные связи, которые оказывают существенное влияние на динамику ЭП. В переходных режимах наблюдается значительная колебательность и просадка скорости. Следовательно, эти связи необходимо скомпенсировать. Для этого сигналы U_kd и U_kq подаются на вход звеньев, описывающих преобразователь частоты в канале реактивного и в канале активного токов соответственно.

Усилительное звено компенсирующего контура, условно названное датчик напряжения, имеет передаточную функцию:

, (4.15)

где U_kd = 380 В – напряжение перекрестной связи по каналу реактивного тока (для компенсации).