Лекція 13. Типові структури регульованих ЕП.
Методика синтезу систем заснована на лінеаризації структур ЕП, описі їхніми диференціальними рівняннями не вище від третього порядку і застосуванні місце частотних методів більш точних кореневих методів, що дають однозначні зв'язки між показниками якості та коефіцієнтами диференціального рівняння. Методикою передбачено два етапи процедури синтезу.
На першому етапі – система ЕП описується лініаризованою структурою при нехтуванні інерційністю і дискретністю силового перетворювача, й знаходяться умови оптимального настроювання в такій структурі.
На другому етапі – аналізується вплив властивостей перетворювача (тиристорного, транзисторного) на припустиму смугу пропущення лінійної частини передавальної функції, що характеризує граничну швидкодію при заданій якості перехідних процесів.
Установлено і практично доведено, що коли смугу пропущення обмежити ділянкою, де вплив специфічних властивостей перетворювача не значний, то його можна вважати безінерційною ланкою.
На практиці смугу пропущення встановлюють у діапазоні частот гармонійних сигналів, у якому зрушення фаз перших гармонік сигналу завдання швидкості й зворотного зв'язку в швидкості не перевищує або ослаблення сигналу зворотного зв'язку по відношенню до сигналу завдання не перевищує 3дБ.
Вимоги глибокого регулювання в приводах металорізальних верстатів і промислових роботів відповідають астатичні системи регулювання швидкості. Найбільш поширені лінеаризовані структури САК наведені на рисунку 13.1.
1. Одноконтурна з ПІ – регулятором швидкості (13.1 а).
2. Двоконтурна з ПІ – регулятором швидкості і твердим зворотним зв'язком по
току на вхід перетворювача (13.1 б).
3. Аналогічна 2, але з позитивним зворотним зв'язком у ЕРС двигуна на вхід
перетворювача (13.1 в)
4. Двоконтурна з ПІ – регулятором швидкості та струму (13.1 г).
До схеми 3 наводяться структури комплектних ЕП типу ЭПУ, ЭШИМ і ЭПБ.
При повній компенсації внутрішньої ОС у ЕРС двигуна ( ) сигнали на виході динамічної системи (13.1 в) визначається співвідношенням:
(13.1)
(13.2)
(13.3)
Після перетворення системи рівнянь одержимо диференціальне рівняння, що описує властивості замкнутої САК:
(13.4)
яке зручно представити у вигляді:
(13.5)
Перейдемо в (13.5) до безмірного оператора D, що зв'язаний з оператором p співвідношенням
,
[1/З] – масштаб часу (t* — безрозмірний час). (13.6)
Для структури 3 масштаб часу
. (13.7)
Уведемо безрозмірні величини:
- впливу, що задає ;
- збурювання впливу ;
- вихідної координати САК .
Підставимо в (13.5)
,
- поділимо праву і ліву частину отриманого рівняння на й одержимо безрозмірне (нормоване) диференціальне рівняння:
з огляду на співвідношення:
;
Рівняння приймає вид:
(13.8)
де для донної структури.
Виконавши аналогічні перетворення для структур 1, 2, і 4 видно, що до виду (13.8) приводяться описи процесів у всіх чотирьох розглянутих структурах. Причому запис у нормованому виді дозволяє шукати узагальнені рішення й одержувати узагальнені характеристики всіх систем. Математичний опис для структур 2,3 і 4 приводяться в таблиці.
Для структури 1 варто користуватися описом структури 2, дорівнявши в ньому Об коефіцієнт обробки зв'язку по струму .
(Лебедєв А.З, Остриров В.Н., Електропривод для верстатів иПР, М, МЭН, 1991) ст.77.
Синтез систем керування ЕП ЭШИМ1 і ЭПБ2
Структурною особливістю ЕП ЭШИМ1 і ЭПБ2 є наявність релейно – тимчасового регулятора в контурі струму. Значення електромагнітних постійних часу не перевищують 0,01 з, а смуга пропущення обмежена 100Та. Тому для інженерних розрахунків контур струму представляється пропорційною ланкою з коэф. передачі 1/КТ . Тоді повна структурна схема
ЕП має вигляд:
ЕП з таким швидкоодіючим контуром струму буде відпрацьовувати й різні перешкоди (пульсації
BR). Тому в обох типах ЕП передбачена “зонна корекція РШ”.
- У зоні малих значень швидкості О-(0,25-0,3) параметри і повинні бути такими, щоб забезпечити максимальну полосу пропускання частот.
- У зоні середніх та великих швидкостей (0,25-0,3) — параметри повинні бути змінені, для того щоб полоса стала меньша.
“Зонна корекція” параметрів РШ здійснюється за допомогою рогового елемента і контакта реле К (рис.13.3).
-
При швидкості контакт К замкнутий для показаних на схемі напрямків струмів можна написати такі рівняння:
.
Передавальна функція регулятора швидкості
де .
- При , контакт К розімкнутий, передавальна функція РШ має такий же вид, але вираз для коефіцієнта підсилення і постійної часу будуть іншими:
.
При цих умовах відбувається зменшення коефіцієнта підсилення і збільшення постійної часу РШ, що приводить до зменшення полоси пропускання ЕП.
Розрахунок параметрів РШ
Розрахунок параметрів РШ проводять виходячи зі значень частоти зрізу при занижених і підвищених швидкостях. Передавальна функція розімкнутого контура швидкості має вигляд:
,
де — результуючий коефіцієнт підсилення.
У ЛАЧХ слідує
Значення постійної часу вибирають, виходячи із забезпечення достатнього заносу по фазі й отримання потрібного перерегулювання в замкнутій системі.
З ТАУ відомо, щоб відношення не перевищувало заданого значення , необхідно виконати умову
,
де А – деяка функція від
.
Якщо позначити (де — частота зрізу при підвищених значеннях швидкості), врахувати (рекомендації заводом-виготовлювачем) значення і прийняти (що відповідає перерегулюванню 11%), то отримаємо наступний вираз для розрахунку елементів електричної схеми рис. 13.3.
;
Рекомендоване значення .
Опір резистора вибирають із умови
.
Значення коефіцієнта передачі датчика струму для ЕП ЭПБ2 наведено в таблиці 2
Блок регулювання | Струм, А | , В/А |
БС4102 – 295 | 0,375 | |
БС4102 – 325 | 0,188 | |
БС4102 - 345 | 0,119 |
Дата добавления: 2015-12-22; просмотров: 700;