Модели электропривода с фазовой синхронизацией

 

Для построения структурной схемы электропривода с фазовой синхронизацией в [1] рассматриваются математические модели основных узлов электропривода с фазовой синхронизацией (рисунок 1.6, где ДМ - демодулятор выходного ШИМ-сигнала ИЧФД).

 

Рисунок 1.6 - Функциональная схема контура ФАПЧВ

 

В качестве модели импульсного частотно-фазового дискриминатора используется модель ИЧФД [1], приведенная на рисунке 1.7.

 

Рисунок 1.7 - Полная модель ИЧФД

 

Демодулятор, выделяющий непрерывный сигнал фазовой ошибки  электропривода из выходного ШИМ-сигнала γ импульсного частотно-фазового дискриминатора, обычно выполняется в виде фильтра нижних частот (ФНЧ) [1] не менее второго порядка  (рисунок 1.8 а) с постоянной времени , где Т_опмах - максимальное значение периода следования импульсов задающего частотного сигнала f_ос в заданном диапазоне рабочих частот вращения электропривода, или дискретного преобразователя (рисунок 1.8 б, где Т_ос=1/f_ос) на основе схемы выборки-хранения (СВХ) [1].

 

 

Рисунок 1.8 - Модели демодуляторов.

 

Благодаря демодуляции выходного сигнала импульсного частотно-фазового дискриминатора обеспечивается качественная фильтрация выходного сигнала ИЧФД γ и отсутствие высокочастотных пульсаций в управляющем сигнале , формируемом в соответствии с передаточной функцией корректирующего устройства КУ .

Модель БДПТ (при синусоидальной форме токов и их фазовом сдвиге на  в обмотках электродвигателя) приведена на рисунке 1.9, где  - максимальная величина потокосцепления постоянных магнитов ротора с обмотками БДПТ,  - электромагнитный момент электродвигателя,  - момент нагрузки на валу электродвигателя,  - момент инерции ротора БДПТ с нагрузкой, ε - угловая скорость, ω - угловая скорость. При этом при различных способах демодуляции выходного сигнала ИЧФД

 

 (1.1)

 

Рисунок 1.9 - Модель БДПТ

 

Коэффициент передачи импульсного датчика частоты вращения ИДЧ равен  (рисунок 1.10).

 

Рисунок 1.10 - Модель ИДЧ

 

Объединяя приведенные модели отдельных узлов электропривода, в [1] получены две структурные схемы контура ФАПЧВ при различных способах демодуляции выходного сигнала ИЧФД γ (рисунок 1.11а и 1.11б).

 

Рисунок 1.11 - Полная схема контура ФАПЧВ

 

Наличие в структурной схеме электропривода нелинейного элемента НЭ позволяет рассматривать электропривод с фазовой синхронизацией как систему с переменной структурой. Для анализа динамических процессов в таком электроприводе в [1] выделяются режимы работы, в которых структура системы регулирования остается неизменной, и проводится анализ динамики электропривода в каждой из этих областей.

В зависимости от рабочего участка НЭ в [1] выделяются три режима работы электропривода:

1. Режим насыщения импульсного частотно-фазового дискриминатора при разгоне электропривода (f_оп> f_ос). Выходной сигнал ИЧФД  является непрерывной функцией и не зависит от входного сигнала . Происходит разгон электродвигателя с максимальным ускорением ε _m (если пренебречь моментом  на валу электродвигателя). Структурная схема электропривода в этом режиме работы преобразуется в структурную схему разомкнутой системы регулирования с постоянным задающим воздействием (рисунок 1.12а, где ,  - ошибки регулирования по углу и угловой скорости).

 

а)

б)

в)

Рисунок 1.12 - Структурные схемы электропривода:

 

а) режим насыщения; б) в линейном режиме (в качестве демодулятора используют ФНЧ); в) в линейном режиме (в качестве демодулятора используют СВХ)

2. Режим фазового сравнения ИЧФД соответствует пропорциональному режиму работы электропривода (f_оп=f_ос). Работа электропривода происходит на линейном участке характеристики НЭ. Неоднозначность нелинейного элемента и насыщение в этом режиме можно не учитывать. В результате НЭ заменяется линейным звеном с коэффициентом передачи, равным единице, и структурная схема контура ФАПЧВ (рисунок 1.11) преобразуется в схему, приведенную на рисунке 1.12 б.

В этом режиме работы электропривода, при выполнении условий линеаризации нелинейных элементов, входящих в состав фазового дискриминатора и демодулятора, система управления (рисунки 1.12 б и 1.12 в) могут быть приведены к линейной системе автоматического регулирования, представленной на рисунке 1.13. Фильтр нижних частот в этой схеме исключен, так как его постоянная времени обычно выбирается из условия , где , ω _с - частота среза замкнутой линеаризованной системы регулирования, поэтому он практически не оказывает влияния на процессы в электроприводе, и им можно пренебречь.

 

Рисунок 1.13 - Линеаризованная структурная схема электропривода в пропорциональном режиме работы.

 

3. Режим насыщения импульсного частотно фазового дискриминатора при торможении электропривода (f_оп< f_ос). Выходной сигнал ИЧФД  непрерывен и зависит от входного сигнала . Происходит торможение электродвигателя с максимальным ускорением ε _m (если пренебречь моментом  на валу электродвигателя). Структурная схема электропривода в этом режиме работы преобразуется в структурную схему разомкнутой системы регулирования с постоянным задающим воздействием (рисунок 1.12 а).

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться: