2.3Замкнутые реверсивные

2.3.1Тиристорные электроприводы с совместным управлением по нулевой схеме включения

Преобразователи были рассмотрены в подразделе 1.4. Берём готовую схему (рисунок 1.123) и соответствующий файл Fig1_123 и разработаем регулируемый реверсивный электропривод, схема модели которого представлена на рисунке 2.34.

Реверсивный тиристорный преобразователь выполнен не базе мостовой трёхфазной схемы Universal Bridge, запитан от вторичной обмотки силового трансформатора, управление от линейных СИФУ, диапазон управления ±10В.

Привод состоит из реверсивного тиристорного преобразователя, включенного по нулевой схеме, электродвигателя и схемы управления. Привод выполнен по одноконтурной схеме и имеет обратную связь по частоте вращения. Формирование пусковых токов производится ограничением скорости нарастания выходного напряжения регулятора частоты вращения. Такой способ управления целесообразен с точки зрения исключения аварийных режимов при совместном согласованном управлении.

Для управления частотой вращения применён ПИ-регулятор скорости (Speed PI Controller). Управление группами ведётся с помощью блоков Saturation Dynamic, ограничение основного сигнала, проходящего через блок, производится напряжением по входам Up и Io.

Рисунок 2.191 – Виртуальный тиристорный электропривод с согласованным управлением (Fig2_34)

Ограничению подвергается верхняя часть управляющей диаграммы (положительное напряжение). Это связано с характером управления вентильными группами: при положительном напряжении управления группы работают поочерёдно в выпрямительном режиме. По этому на входы Io блоков Saturation Dynamic подано неизменное напряжение минус 10В, разрешая проходить отрицательным напряжениям управления без ограничения.

Управление ограничением организовано от двух каналов: первый на основе усилителя Gain2 формирует токовую пусковую диаграмму при пуске, второй – на основе усилителя Gain3 формирует токовую тормозную диаграмму при торможении до нулевой частоты вращения при останове или реверсе. Так как пуск и торможение выполняются на любое направление, то предусмотрен выпрямитель Abs, позволяющий реализовать каналы ограничения для любого направления движения. Для того, чтобы каналы были подключены нужным образом в зависимости от знака частоты вращения использован блок определения знака частоты вращения Sign и два переключателя Switch. При положительном напряжении сигнала обратной связи блок Sign выдаёт по выходу «1», при отрицательном – «-1». Переключатели программируются на «1»: при положительном знаке частоты вращения первый канал ограничения подключен к входу Up блока Saturation Dynamic, а второй - к входу Up блока Saturation Dynamic1. При нулевой или отрицательной частоте вращения подключение каналов обратное.

Задаёт программу управления частотой вращения привода таймер Speed, а таймер Torque – программу управления нагрузкой.

Блок Current задаёт начальное значение пускового и тормозного токов. Ток задаётся в напряжении управления преобразователем (В) и имеет положительный знак. Минимальное значение 1В, а максимальное 5…6В.

Порядок настройки состоит в следующем:

• на блоке Current выставляется минимальное значение, например, 1В, коэффициент усиления первого канала Gain2 – нулевое значение, второго канала Gain3 – например, минус 2…2,5;

• управление скоростью осуществляется в «большом», например, 5…10В, в блоке Speed даётся указание на пуск и реверс в любом направлении;

• в

  177

  ыполняются сеансы моделирования и настраивается коэффициент усиления первого канала таким образом, чтобы пусковой ток в начале диаграммы не превышал начального значения, заданного блоком Current;

• коэффициент усиления второго блока настраивается в момент торможения, например, при останове или реверсе. Целесообразно настраивать при реверсе, подгоняя значение тормозного тока под уже выставленное пусковое значение.

Выполним моделирование разработанной схемы, представленной на рисунке 2.34. Задания на частоту вращения и нагрузку представлены на рисунке 2.35.

Рисунок 2.192 – Задания на частоту вращения и нагрузку

Рисунок 2.193 – Параметры двигателя и регулятора частоты вращения

На рисунке 2.36 представлены параметры двигателя и регулятора частоты вращения. Двигатель с постоянными магнитами, поэтому сопротивление искусственно выбрано 30Ом, чтобы получить ток возбуждения 1А. В этом случае коэффициент Laf=C. Индуктивность обмотки возбуждения отсутствует, что соответствует двигателю с постоянными магнитами. Параметры регулятора частоты вращения представлены коэффициентом усиления Proportional и временем изодрома Integral. Limit Out – ограничение выходного напряжения регулятора, Limit Integr – ограничение интегратора регулятора.

Программа переключений каналов ограничения Gain2 и Gain3 показана на рисунке 2.37.

Рисунок 2.194 – Настройка переключателей Switch и Switch1

Все остальные настройки схемы управления приводом показаны на рисунке 2.34.

Рисунок 2.195 – Моделирование управления на ±10В при реактивной нагрузке 12Нм

На осциллографе Scope3 регистрируются четыре сигнала: частота вращения, ток двигателя, напряжение управления первой вентильной группой (Saturation Dynamic) и напряжение управления второй вентильной группой (Saturation Dynamic1).

На рисунке 2.38 представлены результаты моделирования управления на ±10В при реактивной нагрузке 12Нм. Привод отработал заданную частоту вращения 52,5 1/с, пусковые и тормозные токи составили значение 70…75А, при сбросе нагрузки в момент времен 0,42с частота вращения достаточно быстро восстановилась до заданного значения.

На рисунке 2.39 показаны результаты моделирования управления на ±10В при активной нагрузке 12Нм. Для того чтобы привод работал в режиме генераторного торможения, была сформирована программа, показанная на рисунке 2.40.

До момента времени 0,05с действовали нулевое задание по частоте вращения и активный момент минус 12Нм.

Рисунок 2.196 – Результаты моделирования управления на ±10В при активной нагрузке 12Нм

Рисунок 2.197 – Программа формирования активного момента нагрузки

Привод отработал это задание: частота вращения увеличилась до плюс 2,955 1/с и вернулась на нулевое значение, а момент двигателя увеличился до минус 12Нм, чтобы удержать двигатель на нулевой частоте вращения. Пуск и реверс произведён с таким знаком активного момента нагрузки, что двигатель работает в режиме генераторного торможения. Привод отработал задание чётко. Недостаток привода состоит в значительных пульсациях тока, вызванных применением нулевой трёхфазной схемы выпрямления. Наиболее существенно пульсации сказываются при управлении в «малом». На рисунке 2.41 продемонстрированы результаты моделирования управления на ±0,05В при реактивной нагрузке 12Нм.

Рисунок 2.198 – Результаты моделирования управления на ±0,05В при реактивной нагрузке 12Нм

Электропривод отработал поданное задание достаточно чётко, но пульсации частоты вращения весьма ощутимы.

В заключение отметим, что электроприводы с совместным управлением в недалёком прошлом находили применение и обеспечивали диапазон регулирования около 500.