Материал: Системы управления исполнительными механизмами.

На практике нелинейную функцию функционального преобразователя ФП линеаризуют. Тогда электромагнитный момент

Сравнивая выражения (7.5) и (7.6), можно заключить, что выходной сигнал ФП может служить заданием тока статора или момента. На рис. 7.12 этот сигнал обозначен Uзт.

Раздельное управление током и частотой поля статора регуляторами тока и скорости обеспечивает простоту настройки СУИМ и высокое качество переходных процессов в электроприводе. Система частотно-токового управления применяется преимущественно в станочном электроприводе.

На рис. 7.13 приведена упрощенная функциональная схема асинхронного электропривода с векторным управлением. Обозначения блоков на схеме следующие:

АИН с ШИМ – автономный инвертор напряжения с широтноимпульсной модуляцией;

БРП – блок регулирования переменных; БЗП – блок задания переменных; БВП – блок вычислений переменных.

Существует достаточно большое число вариантов исполнения частотно-регулируемых преобразователей частоты (ЧРП), реализующих векторное управление [13]. Впервые такая система была разработана свыше 30 лет назад и получила название «Трансвектор».

Векторное управление – это управление во вращающейся системе координат, где скорость поля статора равна скорости вращающейся системы координат, т.е. ωK = ω0. Задающими воздействиями СУИМ являются заданная частота вращения ω* и потоко-

сцепление *r ротора.

207

Ψr i1d i1q

IA IB IC

БВП UA UB UC

'

Рис. 7.13. Функциональная схема асинхронного электропривода

свекторным управлением

Всистемах векторного управления осуществляется независи-

мое регулирование проекций тока статора i1d и i1q, определяющих электромагнитный момент и магнитный поток АД, на оси d и q подвижной системы координат. Для этого в системе осуществляется двукратное преобразование координат – из неподвижной сис-

темы координат в осях и (токи фаз А и В) во вращающуюся систему координат в осях d, q и обратно (преобразователи БВП и БЗП) и регулирование составляющих тока по замкнутому контуру во вращающейся системе (блок БРП). В этих преобразованиях обычно вектор потокосцепления ротора r направляют по одной

из осей d или q.

В одних модификациях ЧРП скорость вращения ротора определяют косвенно на основе математической модели реального

208

времени ( '), в других – с использованием встроенного частотноимпульсного датчика (энкодера).

Для осуществления перехода из одной системы координат в другую необходимо в каждый момент времени определять угол между системами координат (неподвижной и вращающейся).

Существует несколько способов определения этого угла:

– используют датчики Холла, которые устанавливаются в расточку статора под углом 90° относительно друг друга, с их помощью определяют величину главного магнитного потока

взазоре;

–используют измерительные обмотки, измеряющие Е1 и Е2;

–косвенно определяют составляющие магнитного потока при помощи вычислительных устройств или математической модели АД. На основе составляющих фазных токов на выходе получают

проекции вектора потокосцепления статора r и r на оси и .

Среди отечественных частотно-регулируемых электроприводов широко применяются электроприводы серии АТ фирмы «Триол», среди зарубежных – электроприводы фирм Siemens, Danfoss, Schneider Electric и др.

Электроприводы в общем случае обеспечивают выполнение следующих функций:

–предоставление информации о координатах состояния электропривода: I, M, P, и др.;

–выбор источника управления: местное или дистанционное;

–программирование в режимах оффлайн и онлайн (реальном времени);

–программирование таких задающих сигналов, как темпы разгона и торможения или формирование S-рампы (ЗИ второго рода);

–программирование параметров сигналов датчиков обратной связи в форме тока (0–5, 0–20, 4–20 мА) или напряжения

(0–1, 0–10 В);

–программирование внешнего технологического контура регулирования с ПИД-регулятором;

209

–программирование закона частотного управления, в частно-

сти Uf const;

–программирование параметров номинального режима

ипредельных значений координат;

–программирование пуска, торможения и отключения привода с дублированием релейного или звукового сигнала;

–программирование режима динамического торможения для электроприводов с динамическим торможением;

–программирование параметров локальной сети при работе

всоставе промышленной сети и др.

Наибольший экономический эффект дает применение ЧРП в системах тепло- и водоснабжения, вентиляции и кондиционирования, где их применение стало фактически стандартом. Наибольшая экономия электроэнергии достигается в случае переменной нагрузки, т.е. работы электродвигателя как с полной, так и с неполной нагрузкой.

210

8. СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ЭИМ

Системы регулирования положения исполнительных органов машин и механизмов имеют широчайший диапазон применения. Они применяются для стабилизации положения различных платформ в условиях качки их оснований (системы стабилизации положения), для позиционирования схватов манипуляторов промышленных роботов, позиционирования инструментов коорди- натно-расточных станков (позиционные программные системы регулирования положения), для механической обработки поверхности различных изделий техники токарно-фрезерными станками (контурные программные системы регулирования положения), в качестве систем наведения антенн, оптических радиотелескопов, ракет (следящие системы управления положением) и т.п. Диапазон значений мощности исполнительных двигателей САР положения очень широк – от десятков ватт до единиц мегаватт. Маломощные электроприводы положения ИМ часто называют сервоприводами.

8.1. Режимы перемещения рабочих органов

Системы стабилизации положения, контурные и следящие системы функционируют, как правило, в режиме малых отклонений координат, т.е. когда координаты не достигают предельно допустимых значений. Применительно к позиционным системам различают три режима их функционирования и, соответственно, три режима перемещения рабочих органов:

–режим малых перемещений;

–режим средних перемещений;

–режим больших перемещений.

При малых перемещениях скорость двигателя ИМ не достигает рабочей максимальной скорости ( < max), ускорение не достигает максимально допустимого значения max , d / dt .

Поскольку ускорение пропорционально динамическому моменту или току, они не достигают предельно допустимых значений.

211