СИСТЕМА АСИНХРОННОГО ЕЛЕКТРОПРИВОДА З ЧАСТОТНИМ УПРАВЛІННЯМ І ЗВОРОТНИМ ЗВ'ЯЗКОМ ЗА ОЦІНКОЮ ДИНАМІЧНОГО МОМЕНТУ

Бондаренко О.О., магістрант;

Толочко О.І., проф., д.т.н.; Чекавський Г.С., доц., к.т.н.

(Донецький національний технічний університет, м. Донецьк, Україна)

Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов "Автоматизация технологических объектов и процессов. Поиск молодых" ДонНТУ 16-19 мая 2005 Донецк Украина

В той же час однією з важливих характеристик якісної системи автомати-чного керування (САК) є її точність в усталених режимах. Забезпечення астати-зму системи за навантаженням сприяє підвищенню продуктивності роботи ме-ханізму і підвищує ефективність застосування САК. В той же час організація регулювання будь-якої координати за принципом негативного зворотного зв'язку вважає за необхідне вимірювання або оцінку відповідної величини з до-статньою точністю. В теперішній час теорія синтезу спостерігачів стану (СС) стаціонарних систем розроблена достатньо широко, проте невирішеними зали-шаються окремі питання застосування принципів теорії СС до електроприводу (ЕП) змінного струму.

Метою даної роботи є синтез і дослідження системи асинхронного ЕП зі скалярним частотним управлінням і зворотним зв'язком за оцінкою динамічно-го моменту, аналіз характеристик синтезованої САК методом математичного моделювання.

Відомі рівняння рівноваги напруг статора та ротора короткозамкненого АД в ортогональній системі координат x, y, що обертається відносно нерухомої із кутовою частотою напруги статора , і орієнтована за вектором на-пруги статора [1] за умови прийняття додаткових припущень про малий вплив активного опору статора та про малу величину абсолютного ковзання АД мо-жуть бути представлені у вигляді:

де співвідношення визначається обраним законом частотного керу-вання. Якщо перетворювач частоти (ПЧ) в колі статора спрощено представити аперіодичною ланкою з коефіцієнтом передачі і сталою часу , то на осно-ві отриманої лінійної структурної схеми можуть бути синтезовані СС повного порядку (рис.1), які відрізняються один від одного перш за все порядком обра-ного об'єкту спостереження.

Оцінка точності встановлення величини динамічного моменту за допомо-гою синтезованих СС показала, що в режимі прямого пуску АД середнє зна-чення динамічного моменту оцінюється з достатньою точністю. При цьому найбільшу точність забезпечує СС першого порядку (похибка оцінювання сере-днього значення динамічного моменту не перевищує 5%).

Рис.1. Структурні схеми СС повного порядку.

Запропонована узагальнена функціональна схема САК зі зворотним зв'язком за оцінкою динамічного моменту наведена на рис.2.

Дослідження, що були проведені методом математичного моделювання, показали, що системи асинхронного ЕП зі зворотним зв'язком за оцінкою ди-намічного моменту практично забезпечують абсолютно жорсткі статичні меха-нічні характеристики. Відносно динамічних характеристик розробленої системи встановлено, що найбільш несприятливим режимом є режим першого пуску при незбудженому двигуні. Робота в цьому режимі без вживання спеціальних заходів характеризується відносно нетривалими амплітудними коливаннями потокозчеплення, і внаслідок цього, - струму і моменту АД. В загальному ви-падку поліпшенню динаміки перехідного процесу під час першого розгону сприяють такі фактори:

• зменшення статичного навантаження під час пуску;

• підвищення інерційності внутрішнього контуру динамічного моменту;

• застосування спеціального закону зміни вихідного сигналу за датчика інте-нсивності (ЗІ), який відрізняється від лінійного.

На рис.3 наведені графіки перехідних процесів при роботі ЕП за тахогра-мою для компромісного варіанту налагодження САК, робота якої відбувається при постійно діючому реактивному навантаженні, яке складає . Під час першого розгону застосований параболічний закон зміни вихідного сигналу ЗІ, а до контуру моменту внесено додаткову інерційність.

Рисунок 3 - Графіки перехідних процесів в системі при роботі за тахограмою.

Аналіз графіків (рис.3) показує, що значення всіх сигналів не перевищу-ють припустимих значень.

Таким чином, в даній роботі показано, що лінійні СС, які синтезуються на основі лінеаризованої моделі об'єкту "ПЧ - АД", можуть бути застосовані для достатньо точного встановлення параметрів реально нелінійного об'єкту. Син-тезовані СС першого, другого та третього порядків, які достатньо точно встано-влюють значення динамічного моменту як в усталених, так і в перехідних ре-жимах, і можуть бути рекомендовані до застосування у замкнених системах, які забезпечують досить плавну зміну керуючого впливу.

Розроблена система асинхронного ЕП з частотним управлінням і зворот-ним зв'язком за оцінкою динамічного моменту є астатичною за навантаженням і може бути рекомендована до застосування у широкому колі промислових ме-ханізмів. Переваги таких систем перед іншими відомими астатичними система-ми скалярного частотного управління [1, 2] полягають перш за все у більшій простоті реалізації: замість 1 - 3 внутрішніх контурів регулювання струму або напруги достатньо організувати регулювання величини динамічного моменту за умови оцінювання його величини за допомогою СС.

Перелік посилань

1. Плахтина О.Г. та ін. Частотно-керовані асинхронні та синхронні електропри-води: Навч. посібник. - Львів: Видавництво Національного університету "Львівська політехніка", 2002. - 228 с.