10.4 Выбор структурной схемы замкнутого электропривода

С целью выбора структурной схемы электропривода необходимо определить количество и типы применяемых обратных связей.

В системах электропривода применяются три основные обратные связи: по скорости, напряжению и току двигателя, а также их различные комбинации. Для стабилизации момента двигателя применяется отрицательная обратная связь по току и положительной связи по скорости и напряжению.

В данном случае наиболее полностью требованиям задания удовлетворяет двухконтурная система электропривода с внешним контуром регулирования скорости и внутренним (подчиненным) контуром регулирования тока статора, структурная схема которой представлена на рисунке 10.2.

Рисунок 10.2 – Структурная схема электропривода компрессора транспортировки ПНГ

На рисунке 10.2 внутренний контур образован регулятором тока, преобразователем частоты, электромагнитной частью двигателя и датчиком тока. Внешний контур образован регулятором давления.

10.5 Оптимизация контура регулирования тока

Оптимизация системы электропривода начинают с внутреннего (подчиненного) контура регулирования тока.

Регулирование тока двигателя является одной из наиболее общих функций автоматизированного электропривода. Необходимость регули-рования тока диктуется предъявляемыми к электроприводу техническими и технологическими требованиями, а именно необходимостью ограничивать ток двигателя допустимыми значениями в переходных процессах пуска, торможения и приложения нагрузки.

Объектом управления для контура тока является комбинация из двух последовательно соединенных звеньев – преобразователь частоты и электрическая часть асинхронного двигателя.

В большинстве случаев влиянием электродвижущей силы двигателя на работу внутреннего контура тока можно пренебречь ввиду относительно медленного изменения ЭДС по сравнению со скоростью изменения тока.

При регулировании тока электромеханическая связь, обусловленная внутренней связью по ЭДС, является возмущающим воздействием, снижающим точность регулирования. При последовательной коррекции за счет выбора желаемой передаточной функции разомкнутого контура статическая ошибка регулирования тока исключается. Поэтому при синтезе контура регулирования тока внутреннюю обратную связь по ЭДС размыкают, пренебрегая её влиянием на динамику привода в процессах по управлению. При необходимости сигнал компенсации влияния по ЭДС подается на регулятор тока параллельно с сигналом обратной связи по току.

В случае пренебрежения влияния ЭДС передаточная функция разомкнутого контура тока запишется в виде:

где – передаточная функция регулятора тока; – передаточная функция электрической части двигателя; – коэффициент обратной связи по току.

Условия последовательной коррекции существенно зависят от инерционности преобразователя. Постоянная времени преобразователя является малой постоянной времени, поэтому её можно отнести к некомпенсируемой инерционности контура тока:

Желаемая для настройки на технический оптимум передаточная функция разомкнутого контура регулирования тока представлена в виде:

Передаточная функция объекта регулирования контура тока записывается виде:

Определим передаточную функцию регулятора тока:

где – постоянная времени регулятора тока; – коэффициент регулятора тока.

Постоянная времени регулятора тока определяется по формуле:

где – коэффициент передачи обратной связи по току.

Коэффициент обратной связи по току определяется по формуле:

,

где  – максимальное напряжение задания (для современных операционных усилителей);

Максимальное значение тока статорной обмотки, выбираемое из условий надежности.

Коэффициент регулятора тока определяется по формуле:

Передаточная функция регулятора тока примет вид:

Таким образом, регулятор тока является пропорционально-интегральным регулятором. Замкнутый контур тока имеет передаточную функцию вида:

Ввиду малости значения , слагаемым пренебрегают и передаточная функцию замкнутого контура регулирования тока при дальнейшем анализе и синтезе представляется в виде апериодического звена первого порядка: