Система регулирования скорости генератор – двигатель постоянного тока

Система генератор – двигатель постоянного тока (Г – Д) при- меняется, как правило, для регулирования скорости мощных элек- троприводов (сотни киловатт – единицы мегаватт) механизмов прокатных станов, бумагоделательных машин, компрессоров и др. В сравнении с мощными тиристорными системами управления электромашинные САР не существенно снижают cosj питающей электросети, не засоряют сеть высшими гармониками, а следова- тельно, не вызывают дополнительных потерь у других потребите- лей электроэнергии, однако имеют более низкий КПД, большую установленную мощность, меньшее быстродействие, требуют больших производственных площадей.

Процедура синтеза системы регулирования скорости на осно- ве электромашинного модуля Г – Д отличается от рассмотрен- ной выше только в части синтеза САР тока якоря.

Применяют два варианта структур ЗКРТ:

– одноконтурная САР тока якоря;

– двухконтурная САР тока якоря с внутренним контуром ре- гулирования ЭДС (напряжения) генератора.

Чаще всего электромашинные системы регулирования скоро- сти электроприводов постоянного тока выполняются трехконтур- ными с подчиненными контурами регулирования тока якоря и на- пряжения генератора.

Одноконтурная САР тока якоря применяется сравнительно редко, поскольку для компенсации двух БПВ объекта управления требуется применение ПИД-регулятора тока, достаточно сложного в настройке.

Структурная схема двухконтурной САР тока якоря с подчи- ненным контуром регулирования напряжения генератора при- ведена на рис. 7.8.

Внутренний контур регулирования ЭДС (напряжения) генера- тора содержит регулируемый по цепи возбуждения генератор (Г), тиристорный возбудитель (ТВ) и регулятор возбуждения. Внеш- ний контур регулирования тока якоря дополнительно содержит цепь параллельно соединенных якорей генератора и двигателя. Полагая, что требования к динамике контуров регулирования на- пряжения и тока генератора вполне могут удовлетворить динами- ческим показателям фильтра Баттерворта второго порядка, приме- ним типовую методику структурно-параметрического синтеза кон- туров регулирования.

?                   ? U

ТВ   Генератор

Якорная цепь Г – Д

W рт(P)

U зт

 

K н

– U _т

 

– U н

e _г                      i

1 / R э T Э P +1

K г T г P +1

–

e _д

 

 

K _т

 

Рис. 7.8. Структурная схема двухконтурной САР тока якоря

 

Регулятор напряжения генератора (РН) в соответствии с данной методикой обладает ПИ-структурой:

 

W рн

(P) =

Т г Р + 1. 2 Т mн K г K тв K н Р

Передаточная функция замкнутого контура регулирования напряжения (ЗКРН) с таким регулятором имеет вид

 

W зкрн

(Р) =                       »

,

T н  P + 1

где T _н – постоянная времени регулирования ЗКРН, аппроксимиро- ванного апериодическим звеном первого порядка, T _н = 2 T _mн.

Регулятор тока (РТ) якоря генератора в соответствии с данной методикой также обладает ПИ-структурой:

W (Р) =

Т э Р + 1.

K R

2 Т

P

рт                                  K т

mт

н э

Передаточная функция замкнутого контура регулирования тока якоря (ЗКРТ) с таким регулятором имеет вид

 

W зкрт

(Р) =                       »

,

T т  P + 1

 

где T _т – постоянная времени регулирования ЗКРТ, аппроксимиро- ванного апериодическим звеном первого порядка, T _т = 2 T _mт.

Процедура синтеза ЗКРС в системе Г – Д аналогична рас- смотренной выше. Величина T _т в системе Г – Д с внутренним контуром регулирования напряжения в 2–3 раза больше, чем в системе ТП – Д (за счет дополнительной инерции внутреннего ЗКРН). Исходя из этого, для повышения быстродействия САР в переходных режимах целесообразно применять компенсацию ЭДС двигателя.