§ 1.9. Системы уиравлеиия с вентильными преобразователями

часто используется трансформатор тока, первичная обмотка которого включается в сеть переменного тока, питающую преобразователь.

Рис 1 13. Прпнципиатьиая схема управления реверсивным элек троприводом.

На рис 1 13, а изображена принципиальная схема реверсивного электропривода с тиристорныы преобразователем состоя-тим из двух rpvnn вентилей. Схема содержит отрицательные обратные связи по скорости и току с отсечкой по току.

При выполнении этого условия мгновенные напряжения обеих групп вентилей будут различными, вследствие чего будет протекать уравнительный ток. Для ограничения уравнительных токов в схему вводятся уравнитьпьные реакторы УР. При раздельном управлении управляющие импульсы с иера-/ботающей группы вентилей полностью снимаются, что дает возможность устранить уравнительные токи и исключить из. с.хемы уравнительные реакторы. Одним из недостатков этого способа управления является ухудшение динамических и статических свойств преобразователя, так как регулировочные и скоростные характеристики его становятся разрывными.

Замкнутые системы управления вентильными электроприводами могут быть выполнены с различными отрицательными обратными связями: по напряжению н току; по скорости н току; по скорости.

По принципу формирования требуемого закона изменения скорости и тока в периоды пуска и торможеиня двигателя замкнутые снстемы управления можно разделить на три группы: схемы с задержанными обратными связями или отсечками: схемы с формирователем задания и компенсацией инерционности основных элементов привода и «оптимальные» по быстродействию системы дискретного управления, в которых формирование управляющего сигнала проводится на основе принципа максимума.

Этн системы в настоящее время теоретически и экспериментально исследуются. Системы первой группы выполняются преимущественно в виде схем с отрнцатепьныни обратными связями по скорости и току главной цепи с отсечками: по скорости и току; по току; по скорости.

Использование обратной связи по скорости вместо обратной связи но напряжению, как это имело место для электромашниных систем управления электроприводами, в данном сл\чае позволяет осуществить бапее стабильное регулирование. Напряжение на выходе вентильного преобразователя по форме представляет собой последовательность импульсов частоты т! либо (при большом числе фаз) напряжение, имеющее значительные пульсации. Поэтому сигнал обратной связи по напряжению не может быть получен в виде гладкой функции без достаточно громоздких фильтров. Обратная же связь по скорости позволяет получить непосредственно с тахогенератора напряжение обратной связи, практически представляющее собой гладкую функцию. Это объясняется тем, что сам двигатепь является фильтром, осуществляющим сглаживание пульсаций напряжения преобразователя, подаваемого на его якорь

Для получения более гладкого напряжения отрицательной обратной связи по току в качестве датчика этой обратной связи

Аналогично происходит процесс при реверсе двигателя, для чего необходимо изменить знак задающего напряжения. Для уменьшения интенсивности нарастания напряжения веитильного преобразователя, а следовательно, и тока двигателя в начальной стадии переходного процесса прн пуске двигателя применяется инерционный контур задержки, состоящий из емкости С н сопротивления R.

В приведенной схеме может быть осуществлена отсечка обратной связи по скорости. Для этого обмотка ОС включается по схеме, показанной на рис. 1.13,6. В этом случае к обмотке ОС подводится разность напряжения, снимаемого с тахогеиератора, (7т.г и напряжения сравнения f ср, папучаемого на потенциометре сравнения.

В случае, если 1/тг-Lep=v(e-£отг)>0, через обмотку ОС протекает ток, создающий и. с, направленную навстречу и. с. задающей обмотки СМУ. Если же (7t.i -fcp<0 нли е<£оте, то цепь обратной связи запирается полупроводниковыми диодами. При торможении двигателя на остановку обмотка ОС включается размыкающими контактами В и Н на напряжение тахогеиератора помимо схемы сравнения.

При включении ОТ по рнс. 1.13, а и ОС по рис. 1.13, 6 получим схему с двумя независимыми отсечками (по току и но скорости), при включении обеих обмоток по рис. 1.13,0 - с.хему с отсечкой по току. Наконец, при включении ОТ по рис. 1.13, в, а ОС по рис 1.13, б папучаем схему с отсечкой по скорости. В этом случае токовая обмотка включается иепосрелственио иа выпрямители ВТ( и ВТг без схемы сравнения.

На рис. 1.14, а приведена структурная схема системы с отсечками по току, соответствующая схеме рнс. 1.13, б. Схема составлена прн допущении, что падение напряжения в вентилях равно нулю. Звенья Кт: и Ке, охваченные отрицательной обратной связью по э. д. с. (е), образуют структуру двигатепя. Остальные динамические звенья: Ки - вентильный преобразователь совместно с системой фазового управления; К, - последовательное корректирующее устройство; Ку - суммирующий усилитель; Ki и Кг - звенья цепн стрицатепьной обратной связи по току; Кз и - звенья отрицательной обратной связи по скорости.

Обозначения величин, входящих в передаточные функции звеньев на структурной схеме: Гп - эквивалентная постоянная времени преобразователя совместно с системой управления; /уст "ТОК уставкн; fcp - напряжение сравнения; Рп - коэффициент усиления преобразователя; \ - коэффициент пропорциональности, характеризующий напряжение обратной связи по скорости, выраженное в долях э. д. с. двигателя (у=11тг/е); R -

Двигатель Д получает питание от реверсивного преобразователя, включенного по перекрестной схеме. Группы вентилей преобразователя ВП1 и ВПг снабжены согласованными системами управления СУ] и СУг. На входе суммирующего магнитного усилителя ему производится магнитное суммирование сигналов. Магнитный усилитель получает питание от истЬчника напряжения высокой частоты (400 гц и выше), что депает его практически безынерционным В цепь управляющего сигнала включено фазо-сдвигающее устройство ФУ н последовательный корректирующий контур КУ. Отрицательная обратная связь по скорости осущест-нлнется с помощью та.хогенератора ТГ

Измерительным элементом токовой обратной связи являются трансформаторы тока Tpi и Tpz, включенные во вторичные цепи анодного трансформатора ТрА и нагруженные балластнымн сопротивлениями Рс.1 и Rc,2. Напряжение со вторичных об-мотог трансформаторов по линиям 1 к 2 поступает на трехфазные выпрямительные мосты ВТ) и ВТг, на выходе которых получаются напряжения постоянного тока, пропорциональные токам вентилей силовой схемы. Каждый из мостов выпапняет вместе с тем роль запирающего элемента, при помощи которого производится отсечка тока в случае, если напряжение на выходе моста будет меньше напряжения сравнения l/cp=/yfti, снимаемого с потенциометров Oi, П2.

Система сравнения выполнена в виде реверсивной схемы. В случае превышения током главной цепн тока устапки разность напряжения iR„-Vcp подается иа обмотку управления ОУ суммирующего магнитного усилитепя, обусловливая наличие н. с, действующей противоположно н. с, создаваемой задающей обмоткой 03.

При пуске и торможении двигатетя ограничение тока главной цепи допустимым значением достигается за счет отрицательной обратной связи по току и действия корректирующего устройства. При торможении иа остановку задающее напряжение снижается до нуля. Совместное действие н. с. обмотки смещения ОСМ н н. с, обусловленной обратной связью по скорости, приводит к возрастанию угла регулирования вентилей преобразователя ВП1 и уменьшению его у вентилей ВПг. При этом группа ВПо начинает работать в ииверторном режиме, а BHi запирается, пропуская лишь уравнительные токи. Направление токов в якоре двигателя изменяется, и двигатель переходит в тормозной режим.

В процессе торможения величина тормозного тока поддерживается на заданном \ровне благодаря действию токовой обратной связи, осуществляемой через выпрямитель ВТг. При этом и. с. обмотки ОТ меняет свой знак, действуя навстречу н. с. обмоткн отрицательной обратной связи по скорости.

65 Глава 1 Сстемы. работающие в режиме пуекзорможеш.я и ревереа

связипотоку: ""Р""""»* сопрогивлеиие в цепи обратной

и. О-82)

где Ар=-Д-- передаточный коэффициент выпрямителя ВТ, или ВТз;

Рис. 1.И. Стр\кт>рвая схема сигемы с отсечками {at и с форуи роватслсч (б1-

AfT- >-- -коэффициент трансформации трансформатора тока:

fe;,= - коэфф1тнент передачи по ток\ павнои с\ечы выпрямления преобразовате-чя; /?г, балластное сопротЕюлсиие: Ьт. Ь, - множители д.тя приведения коэффициентов усп..тснпя по гапряжси11Ю СМУ относительно обмоток ОТ (Рт и ОС (р,) к задающей обмотке:

P, = (>,pi; Pi-=fc,pi

; pi коэффициент усиления задающей обмотки

СМ\.

§ 1.9. Системы управления с вентильными преобразователями 67

Операторное уравнение системы может быть получено на основании структурной схемы

Управляющее воздействие, получаемое иа выходе узла сравнения А,

77,= f7,-f7n.c-f7„.T,

где и„.с и 1/о.т - сигналы обратных связей по скорости и но току.

В соответствии со структурной схемой, учитывая воздействия, поступающие в узлы С ч В, получим

UyKyK,KuK-,Ke-eK.,Ke-hRoKe=e. (1.83)

Ео.с=icV (-£отс); fo.T=*т/?„ (7-7j).

Выразим ток 1 через выходную величину снстемы - э. д. с. двигателя е (см. § 1.5):

Используя это уравнение, представим сигнал обратной связи по току в виде

Uo.T=bJcRu+b.,pepe-bJyR,,

Подставим выражения Uc.c и fox в формулу (1.83) и решим это уравнение отиосительно

\+КгКв+КуКсКпКгКе{уЬ+Р-,рдр)

/сЛо/(в( 1+Ь,р )адЛи/(

1+ККе+КуКсКпК.,Кв (YPe-fPTpер)"

(1.84)

Подставим теперь в формулу (1.84) выражения п. ф Ку, Кш Кт; Ке. При этом будем считать суммирующий усилитель безынерционным и Ку=Ру. Полагая Pi=PjPn, напучим

VKc-IoRo[ {Tp+D (Т„р+1) -ЬРтр К.]

(еГрнер-1-1) {Твр+1) -1- [Ртрep-bYPe)/c„

V= {;,p,-b£o,cvPc+/y«oPrp,, -

., (1.85)