Синтез контура регулирования тока якоря.

Допущение при синтезе: пренебрегаем влиянием обратной связи по ЭДС двигателя, т.е. полагаем e _д = 0. Допущение вполне оправдано, поскольку изменение скорости (ЭДС), как правило, происходит гораздо медленнее в сравнении с током якоря. В каче- стве условия, гарантирующего обоснованность такого пренебре- жения, принимают следующее: T _м ³ 4 T _m. Если это условие не со- блюдается, то пренебрежение влиянием обратной связи по ЭДС при синтезе приводит к тому, что контур тока якоря становится статическим и электропривод недоиспользуется по перегрузочной способности при пуске и торможении. В этом случае необходимо вводить компенсацию ЭДС двигателя [17, 18].

Структурная схема контура регулирования тока якоря приве- дена на рис. 7.1.

 

 

U зт

 

?

U рт

Фильтр              ТП

 

U _у

Якорная цепь ДПТ

 

 

 

 

Рис. 7.1. Структурная схема контура регулирования тока якоря

 

Применим типовую методику структурно-параметрического синтеза, рассмотренную выше. Этапы синтеза:

1. Параметрическая декомпозиция объекта управления:

– большие постоянные времени (БПВ): T _э;

– малые постоянные времени (МПВ): T _тп, T _фрт, T _фдт;

– эквивалентная малая постоянная времени контура (ЭМПВ):

T mт = T тп + T фрт + T фдт.

2. Задание критерия качества в виде желаемой передаточной функции разомкнутого контура (настройку замкнутого контура регулирования тока якоря будем осуществлять на технический оп- тимум – ТО):

W р жел (  Р) = 1  2 Т mт Р (Т mт Р + 1).

3. Синтез структуры и параметров регулятора.

Передаточная функция регулятора тока якоря

W pт (P) =                   =                                                       =

W p жел (  P)  W оу (P) W ос (P)

R

= Т э Р + 1. 2 Т       K тп K т Р

mт

э

Таким образом, структура регулятора тока ПИ, обеспечиваю- щего компенсацию одной БПВ, – T _э.

Параметры регулятора тока:

– коэффициент передачи регулятора K рт

= Т э R э     ; 2 Т mт K тп K т

– постоянная времени интегрирования Т и

= 2 Т mт

K тп K т;

R э

– постоянная времени изодромного звена T _из = T _э.

Заметим, что здесь лишь два независимых параметра, по- скольку K _рт = T _из/ T _и.

4. Расчет параметров регулятора.

Принципиальная схема регулятора тока на основе операцион- ного усилителя приведена на рис. 7.2. Расчету подлежат значения резисторов R _зт, R _от, R _т и емкости конденсатора C _от. Заметим, что число параметров принципиальной схемы регулятора (их четыре) превышает число независимых параметров регулятора, получен-

ных в результате синтеза (их только два). Очевидно, что необхо- димо задаться какими-то параметрами, условиями или соотноше- ниями. Будем использовать следующую последовательность рас- чета параметров:

а) зададимся значением емкости C _от в пределах (1…2)10^–6 Фа- рады;

R от

C от

 

Rт

U зт

 

 

Рис. 7.2. Принципиальная схема ПИ-регулятора тока

 

б) примем, что максимальное напряжение задания, обеспечи- вающее ограничение тока якоря на допустимом уровне, U _{зт max} = 10 В, т.е. несколько меньше напряжения насыщения операционных уси- лителей; фактически заданием этого напряжения мы однозначно определяем величину контурного коэффициента усиления, т.е. 1/ K т = i max / U зт max = i max / 10;

в) используем соотношения, справедливые для статических режимов любых операционных усилителей с собственным коэф- фициентом передачи свыше 20 000:

U зт max / R зт = U дт max / R т = K т / K дт.

Тогда порядок расчета резисторов будет следующим:

1. R от = T из / C от = T э / C от.

2. R зт = T и / C от = 2 T mт K тп K т / R э C от = K т R т / K дт,

откуда R _т = 2 T _mт K _тп K _дт / R _э C _от.

3. R зт = R т U зт max / U дт max, где U дт max = K дт i max, U дт max £ 10 В.

Если рассчитанные величины резисторов R _зт и R _т окажутся менее 1 кОм, необходимо изменить соответствующим образом значение C _от.

Примечание: величины резисторов и емкостей выбираются из стандартных рядов.

Передаточная функция синтезированного замкнутого контура регулирования тока якоря (ЗКРТ), настроенного на технический оптимум, имеет вид

 

W зкрт

(Р) =                        »           =

2 Т Р + 1

Т Р + 1,

mт                      т

 

где T _т – постоянная времени замкнутого контура тока якоря, аппрок-

симированного апериодическим звеном первого порядка,

Т т = 2 Т mт.

Величина T _т зависит прежде всего от пульсности тиристорного пре- образователя и обычно находится в пределах 0,005–0,015 с.