4.3 Контур струму

Об’єктом керування в контурі струму (КС) є тиристорний перетворювач (ТП) і якірне коло двигуна з передаточною функцією:

Звичайно, передаточна функція об’єктів керування містить одну аперіодичну ланку з великою постійною часу і декілька ланок з малими постійними часу, тобто такими, що їх сума не перевищує по значенню велику постійну часу. В контурі струму великою постійною часу є електромагнітна постійна , а до малих відносяться постійні часу тиристорного перетворювача і датчика струму , до того ж малі постійні часу – некомпенсуємі.

Рисунок 4.6 – Структурна схема контуру струму без урахування противоЕРС

Перетворивши й спростивши контур струму отримаємо схему зображену на рисунку 4.7:

Рисунок 4.7 – Контур струму після перетворення

Таке перетворення стало можливим тому що коефіцієнт при дорівнює добутку малих постійних часу і тому їх вплив несуттєвий, а їх сума дорівнює:

Передаточна функція розімкненої системи:

Передаточна функція замкненої системи:

Для того щоб за допомогою регулятора струму компенсувати вплив великої постійної часу на динамічні характеристики контуру струму необхідно, щоб передаточна функція регулятора струму мала форсуючу ланку. Тому за структурою регулятор струму повинен бути пропорційно – інерційним:

Підставивши передаточну функцію регулятора у вираз для замкнутої системи отримаємо:

Щоб компенсувати велику постійну часу повинна виконуватись рівність:

З урахуванням цього можна записати:

Запишемо вираз для похибки:

Для статичного режиму: ( ); .

Бачимо, що система має астатизм 1-го порядку по завданню і може бути налаштована на технічний оптимум.

4.4 Синтез параметрів регулятора струму

Характеристичний поліном СРС може бути представлений у вигляді:

Для налаштування СРС на модульний оптимум необхідно вибрати параметри ПІ – РС таким чином, щоб між коефіцієнтами характеристичного полінома виконувалось співвідношення:

З виразу, визначаючого , отримаємо що:

Таким чином, передаточна функція оптимізованого контуру струму має вигляд:

Остаточно отримаємо:

Швидкодія контуру струму визначається середньогеометричним коренем характеристичного рівняння:

тобто швидкодія визначається сумою малих постійних часу .

Коефіцієнт демпфування визначається виразом:

Максимальна швидкодія контуру струму обмежена зверху умовою, що витікає з теореми Котельникова – Шенона.

де: f_к.min - частота комутації дискретних підсилювачів потужності.

Звідси:

зазвичай обирають з діапазону:

Приймаємо

Коефіцієнт зворотного зв’язку за струмом визначаємо на основі співвідношення:

Оскільки, згідно технічних даних двигуна, припустиме 3-х кратне перевантаження протягом 10 с, а згідно вихідним даним кратність припустимого моменту дорівнює М_доп=4 , то:

=4*I_н , А

Коефіцієнт підсилення тиристорного перетворювача:

де - максимальна напруга ТП, що відповідає В.

Визначаємо параметри регулятора струму:

Структурна схема електропривода з контуром регулятора струму зображена на рисунку 4.8:

Рисунок 4.8 – Структурна схема ЕП з контуром регулювання струму

Знайдемо значення коефіцієнтів, які використовуються в математичній моделі, і які не були визначені раніше.

Електромеханічна постійна часу:

де - сумарний момент інерції ЕП.

кгм²

Коефіцієнт підсилення двигуна:

(В*с)^-1