Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Силовая коррекция систем электропривода ... 10
1.1. Способы улучшения динамических и статических показателей систем, содержащих тиристорные преобразователи (ТП) 10
1.2. Силовая параллельная коррекция в системах электропривода.. 20
ВЫВОДЫ 37
ГЛАВА 2. Исследование динамических характеристик систем регулирования тока в электроприводах с силовой коррекцией 38
2.1. Силовые схемы и структуры комбинированных источников тока для электропривода 38
2.2. Математическое описание систем электропривода с силовыми корректирующими звеньями (СКЗ) 40
2.3. Исследование динамических характеристик контуров тока систем электропривода на базе ТП с СКЗ 57
2.3.1. Математическая модель контура тока электропривода на базе ТП с СКЗ 57
2.3.2. Расчет интегральных характеристик для оценки динамических свойств контура тока электропривода на базе ТП с СКЗ и разработка рекомендаций по настройке 61
2.3.3. Оценка влияния основных параметров силовой схемы на статические и динамические показатели контура тока электропривода на базе ТП с СКЗ 64
2.3.4. Оценка влияния возмущений на точность стабилизации тока в электроприводе на базе ТП с СКЗ 70
2.3.5. Оценка влияния постоянной времени цепи нагрузки на динамические характеристики контура тока электропривода на базе ТП с СКЗ 72
2.3.6. Применение силовой коррекции для исключения бестоковой паузы в реверсивных тиристорных преобразователях с раздельным управлением 75
2.3.7. Настройка системы регулирования тока электропривода на базе ТП с СКЗ в соответствии с векторно-матричным представлением модального закона управления по полному вектору состояний 77
2.4. Исследование динамических характеристик контуров тока систем электропривода на базе преобразователей частоты с непосредственной связью с сетью (ПЧНС) с СКЗ 83
ВЫВОДЫ 91
ГЛАВА 3. Исследование динамических характеристик систем электропривода с силовой коррекцией 93
3.1. Структуры систем электропривода с силовой коррекцией 93
3.2. Исследование динамических характеристик систем электропривода постоянного тока на базе ТП с СКЗ 95
3.2.1. Математическая модель электропривода постоянного тока на базе ТП с СКЗ 95
3.2.2. Сравнительный анализ динамических характеристик систем электропривода постоянного тока с силовой коррекцией при различных структурах систем регулирования 97
3.2.3. Оценка влияния возмущающих воздействий на точность стабилизации скорости в системах электроприводе на базе ТП с СКЗ и рекомендации по настройке контуров скорости 100
3.3. Моделирование систем электропривода переменного тока на ба зе ПЧНС с СКЗ 105
ВЫВОДЫ 109
ГЛАВА 4. Экспериментальные исследования систем регулирования с силовой коррекцией 110
4.1. Описание экспериментальной установки 110
4.2. Результаты экспериментальных исследований 112
Выводы 118
Заключение 119
Литература 120
Приложение 127
- Способы улучшения динамических и статических показателей систем, содержащих тиристорные преобразователи (ТП)
- Силовые схемы и структуры комбинированных источников тока для электропривода
- Структуры систем электропривода с силовой коррекцией
- Описание экспериментальной установки
Введение к работе
Системы регулируемого электропривода (ЭП) средней и большой мощности, работающие в основном в режиме стабилизации скорости и момента двигателя, широко применяются в промышленности. Удовлетворение постоянно растущих требований к быстродействию таких систем, определяющему в значительной мере динамическую и статическую точность стабилизации регулируемых параметров, может быть выполнено только при использовании в таких системах быстродействующих источников питания. Использование в качестве источников питания преобразователей, выполненных на полностью управляемых силовых полупроводниковых приборах, например, IGBT-транзисторах при специальных способах управления обеспечивает требуемое высокое быстродействие. Однако, несмотря на наблюдающуюся тенденцию к постоянному снижению стоимости силовых полностью управляемых полупроводниковых приборов, в настоящее время при большой и средней мощности ЭП стоимость преобразователя на полностью управляемых полупроводниковых приборах остается высокой и практически соизмеримой со стоимостью электромеханической части.
Эффективным средством снижения стоимости преобразовательной части ЭП большой и средней мощности, большую часть времени работающих в режиме малых отклонений регулируемых координат, является применение силовых корректирующих звеньев (СКЗ) и, в частности, параллельных СКЗ. Принцип такой коррекции применительно к контуру регулирования тока ЭП постоянного тока по системе тиристорный преобразователь-двигатель предложен Латышко В.Д. и нашел дальнейшее развитие в ряде совместных работ Латышко В.Д., Соловьева В.А, Васильченко С.А. и др.
Принцип параллельной силовой коррекции в приводах постоянного тока заключается в следующем: якорная обмотка двигателя питается от тиристорного преобразователя (ТП) с естественной коммутацией (ЕК), быстродействие которого относительно невелико, и от транзисторного широтно-импульсного преобразователя (ШИП) с установленной мощностью 20 ... 25
5 % от номинальной мощности нагрузки и с быстродействием не менее чем на
порядок большим, чем быстродействие ТП. ТП и ШИП включаются параллельно якорю двигателя. В этой системе регулирования тока якоря, при соответствующей структуре и настройках регуляторов, ТП создает только медленно изменяющиеся составляющие тока с большими амплитудами. Быстро изменяющиеся составляющие тока (с амплитудой не более 20 ... 25% от номинального тока якоря) создаются быстродействующим ШИП. При наличии интегральной составляющей в законе регулирования тока, отработке ШИП только динамических составляющих тока якоря в переходных процессах и компенсации вносимых выпрямителем пульсаций тока, установленная мощность ТП в такой системе будет равна номинальной мощности двигателя. Такое техническое решение, ориентированное на применение относительно недорогого мощного ТП на обыкновенных тиристорах и маломощного транзисторного ШИП, будет менее затратно, чем применение в такой системе только одного быстродействующего транзисторного преобразователя на номинальную мощность двигателя. Параллельные СКЗ в виде маломощных быстродействующих транзисторных инверторов могут эффективно использоваться в ЭП переменного тока средней и большой мощности, выполненных на основе тиристорных преобразователей частоты с непосредственной связью с питающей сетью (ПЧНС), с целью улучшения формы тока электродвигателя, расширения диапазона регулирования скорости и улучшения быстродействия в режиме малых отклонений регулируемых координат. Эти и многие другие положительные аспекты использования силовой коррекции в системах ЭП говорят о необходимости дальнейших исследований в данной области.
Целью работы является проведение исследований и разработка мероприятий по совершенствованию структур тиристорных ЭП с СКЗ и законов управления в таких системах.
Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:
анализ существующих способов улучшения динамической и статической точности систем тиристорного ЭП и обоснования целесообразности использования в системах стабилизации регулируемых координат ЭП параллельной силовой коррекции;
разработка математического описания тиристорных ЭП с параллельными транзисторными СКЗ, позволяющего анализировать мгновенные значения регулируемых величин с учетом влияния основных нелинейностей силовых источников питания;
разработка структур регулирования тока и скорости тиристорных ЭП постоянного тока с транзисторными корректирующими звеньями и методик расчета параметров их элементов, обеспечивающих высокую динамическую и статическую точность стабилизации регулируемых координат;
разработка схемы и структуры регулирования тока и скорости в ЭП переменного тока на базе тиристорного ПЧНС и транзисторного СКЗ, обеспечивающих улучшение формы тока двигателя и расширение полосы частот в контуре тока;
расчет и анализ динамических и статических характеристик контуров регулирования тока и скорости тиристорных ЭП с параллельными транзисторными СКЗ, позволяющих разработать методику синтеза параметров их регуляторов;
проведение экспериментальных исследований на физическом макете тиристорного ЭП постоянного тока с транзисторным СКЗ для доказательства правомерности использования разработанных математических моделей.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Математическое описание систем регулирования тока и скорости на базе ТП с СКЗ, представленное как в виде систем дифференциальных и алгебраических уравнений, так и в виде моделей в среде Matlab 7, позволяющее анализировать мгновенные значения регулируемых величин.
2. Результаты исследования динамических и статических характеристик
систем регулирования тока и систем ЭП на базе ТП с ЕК вентилей и транзисторных СКЗ.
Методика структурного синтеза системы регулирования тока на базе ТП и СКЗ и методика определения параметров регуляторов тока и скорости ЭП постоянного тока, работающих в режиме стабилизации регулируемых координат.
Структурная схема системы регулирования ЭП постоянного тока на базе ТП с параллельным СКЗ, с управлением корректирующим звеном по ошибке регулирования скорости и методика настройки ее регуляторов, обеспечивающая высокую динамическую и статическую точность стабилизации регулируемых координат.
Силовая схема и система регулирования ЭП переменного тока на базе тиристорного ПЧНС и транзисторного автономного инвертора (АИ), выполняющего функции параллельного СКЗ, улучшающего форму тока двигателя и расширяющего полосу частот в контуре тока.
Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:
Рассчитаны и проанализированы динамические и статические характеристики систем регулирования тока и систем ЭП на базе ТП с транзисторными параллельными СКЗ, с учетом основных нелинейностей преобразовательных устройств и характера изменения мгновенных значений регулируемых величин.
Предложены обобщенные графические зависимости времени переходного процесса по току нагрузки в режиме малых отклонений от параметров силовой части и частоты коммутации транзисторов в системе регулирования тока на базе ТП и транзисторного ШИП, выполняющего функции параллельного СКЗ, упрощающие синтез систем регулирования.
Предложены рекомендации по настройкам регуляторов тока и скорости систем ЭП на основе ТП и транзисторного ШИП, выполняющего функ-
8 ции параллельного СКЗ, реализующие высокую динамическую и статическую точность стабилизации регулируемых координат.
Предложено управление корректирующим звеном ЭП постоянного тока на базе ТП и транзисторного параллельного СКЗ по ошибке регулирования скорости, повышающее точность стабилизации регулирования параметров ЭП.
Предложена силовая схема и система регулирования ЭП переменного тока на базе ПЧНС и транзисторного АИ, выполняющего функции параллельного СКЗ улучшающего форму тока двигателя и расширяющего полосу частот в контуре тока.
Полученные в работе рекомендации и методики целесообразно использовать при синтезе системы ЭП постоянного тока большой и средней мощности с высокой динамической и статической точностью в режиме стабилизации регулируемых координат и относительно низкой стоимостью силовых полупроводниковых приборов и системы ЭП переменного тока на основе ПЧНС с улучшенной формой тока двигателя и расширенной полосой частот в контуре тока.
Разработанные модели, силовые схемы, структуры систем регулирования, и методики синтеза тиристорных источников тока и электроприводов с СКЗ переданы в ЗАО «ДВ Технология» для использования в работах по модернизации технологического оборудования. Модели систем тиристорных ЭП с СКЗ и экспериментальная установка внедрены в учебный процесс кафедры «Электропривод и автоматизация промышленных установок» КнАГ-ТУ. Акты использования и внедрения результатов работы прилагаются.
Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на:
XII международной научно-технической конференции «Проблемы автоматизированного электропривода», Крым, 2005;
Международной научно-технической конференции «Электроэнергетика, электротехнические системы и комплексы», Томск, 2003;
3. Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы и
пути решения инвестиционной и инновационной политики на предприятиях Хабаровского края. Технопарки. Инновационные центры», Комсомольск-на-Амуре, 2005;
4. Научно-практической конференции «Современные технологии в
области энергоснабжения и автоматизации автономных объектов», Санкт -
Петербург, 2006 г.
Материалы исследований также докладывались и обсуждались на ежегодных научно-технических конференциях студентов и аспирантов КнАГТУ (2003-2005).
По теме диссертации опубликовано 9 научных работ.
Способы улучшения динамических и статических показателей систем, содержащих тиристорные преобразователи (ТП)
Системы регулируемого ЭП средней и большой мощности, работающие в основном в режиме стабилизации скорости и момента двигателя, широко применяются в промышленности.
Для обеспечения высокой точности стабилизации скорости и момента такие ЭП должны иметь широкую полосу равномерно пропускаемых частот сигнала управления в требуемом диапазоне технологических скоростей, малое время переходных процессов по скорости и достаточно высокую частоту среза линеаризованной системы. Требования к таким быстродействующим системам ЭП приведены в [1, 3-4].
Технико-экономические показатели быстродействующих ЭП существенно зависят от параметров источников питания. Для реализации высоких регулировочных и динамических свойств ЭП, преобразователь должен обеспечивать плавное регулирование выпрямленного напряжения в полном диапазоне, при низком уровне пульсаций выпрямленного напряжения и тока нагрузки, а для достижения высоких значений ускорения на валу двигателя обеспечивать кратковременный максимальный ток, достигающий 8... 10 номинальных токов двигателя, и требуемую форсировку по напряжению, определяемую жесткостью внешней характеристики и колебаниями напряжения сети.
Пульсации в кривой напряжения преобразователя, воздействуя по цепям обратной связи на вход преобразователя, могут привести к появлению автоколебаний [6-7], а пульсации тока ведут к возникновению в некоторых силовых схемах зоны прерывистых токов нагрузки и к пульсациям динамических переменных, уменьшающих диапазон регулирования.
Высокая динамическая точность систем ЭП при повышенном быстродействии может быть достигнуто только при малой инерционности преобра зователя. По данным, приведенным в [3], частота среза ЭП определяется соотношением f„ 0.3frp(l.l.l) где frp - граничная частота пропускаемого преобразователем сигнала управления, обусловленная дискретностью управления преобразователем и равная в соответствие с теоремой Котелышкова для импульсных систем половине частоты коммутации вентилей преобразователя.
Не менее важными являются также и энергетические показатели преобразователя: коэффициент полезного действия (КПД) и коэффициент мощности, требования к которым повышаются с ростом мощности ЭП.
С целью повышения среднего значения КПД ЭП, благодаря снижению среднего потребления электроэнергии из питающей сети, преобразователь должен обеспечивать возможность рекуперации энергии нагрузки в тормозных режимах в питающую сеть. Это требование наиболее важно для ЭП, в нагрузочной диаграмме которых значительная доля тормозных режимов, особенно для безредукторных ЭП с высоким КПД механической части. Отсутствие режима рекуперации связано не только с увеличения потребления электроэнергии, но и с необходимостью специальных мероприятий, снижающих нагрев рассеивающих энергию элементов, и ведет к ухудшению массогабаритных показателей системы ЭП.
Таким образом, высокая динамическая точность в системах ЭП возможна только при использовании для их питания быстродействующих источников.
Все способы улучшения динамических и статических показателей вентильных преобразователей, описанные в литературе, можно условно поделить на пять групп. 1. Увеличение числа фаз [8].
В этом случае происходит сокращение интервала дискретности ТП, а значит увеличение граничной частоты, уменьшение амплитуды и повышение частоты пульсаций выпрямленного напряжения, что непосредственно отра жается на статические и динамические показатели. Кроме того, увеличение фазности благоприятно сказывается на энергетических показателях ТП, улучшая гармонический состав потребляемого тока из сети, т.е. повышая коэффициент мощности и ослабляя вредное влияние преобразователей на питающую сеть, что имеет важное значение для установок большой мощности. Однако, во-первых, достигаемое таким путем улучшение показателей принципиально ограниченно, и, во-вторых, увеличение числа фаз свыше 12 значительно усложняет и удорожает преобразовательную установку.
На максимальную скорость уменьшения выпрямленного напряжения, обусловленную явлением неполной управляемости, увеличение числа фаз не оказывает влияние. Поэтому, несмотря на увеличение со , амплитуда высококачественного сигнала, которую может пропустить ТП, ограничена. Существенное расширение полосы пропускания ТП с увеличением числа фаз наблюдается только при небольших значениях т. Так, например, восьмикратное увеличение числа фаз с т=3 до т=24 приводит к увеличению максимального значения частоты Q входного сигнала единичной амплитуды (Uym = 1.0), которую ТП пропускает без заметных искажений всего в 2,5 раза: с П=0,375 при т=3, что соответствует субгармонике порядка п=8, до П=0,96 при пт=24,что соответствует субгармонике порядка п=25. Дальнейшее многократное увеличение числа фаз будет только приближать значение П к 1.0, при й \ преобразователь с любым числом фаз может пропускать сигналы, амплитуды которых значительно ниже 1.
Силовые схемы и структуры комбинированных источников тока для электропривода
Уравнения, определяющие функционирование системы управления вентилями ТП. in,=fi(u3j где f-нелинейная функция, определяющая мгновенное выходное напряжение тиристорного преобразователя итп через напряжение управления иу ш, множество переменных VTn, и множество параметров Атп, определяющих работу выпрямителя. Во множество переменных VTn входят: сигнал задания знака тока и состояния логической функции, определяющие работу логического переключающего устройства при раздельном управлении вентильными комплектами выпрямителя, iTtI, мгновенные ЭДС на входе ТП. Во множество параметров Атп входят параметры характеристики управления системы им-пульсно-фазового управления тиристорами выпрямителя, угол согласования регулировочных характеристик вентильных комплектов, активные и индуктивные сопротивления фаз трансформатора ТП, длительность бестоковой паузы при раздельном управлении.
fi -нелинейная функция, определяющая мгновенный выходной ток тиристорного преобразователя ітп через напряжение тиристорного преобразователя итп и множество параметров Втп. Во множество параметров Втп входят параметры элементов силовой цепи. 3. Уравнения, определяющие функционирование системы управления транзисторами СКЗ. ( шип т \ ушнп шип? шнп/ шип = (Р\\ шла "шк.а) где 9-нелинейная функция, определяющая мгновенное выходное напряжение широтно-импульсного преобразователя иШИГ1 через напряжение управления иушш, множество переменных Ушип, и множество параметров Ашип, определяющих работу ШИП. Во множество переменных VUIlin входят: ішш, значения логической функции, определяющей способ переключения транзисторов ШИП, мгновенное напряжение на входе выпрямителя, питающего ШИП, и напряжение на входе ШИП. Во множество параметров Ашип входят параметры характеристики управления ШИП, активные и индуктивные сопротивления фаз трансформатора ШИП, значение емкости конденсатора входного фильтра. 9і - нелинейная функция, определяющая мгновенный выходной ток широтно-импульсного преобразователя ІШШ] через напряжение широтно-импульсного преобразователя ишип и множество параметров Вшш. Во множество параметров Вшш входят параметры элементов силовой цепи.
4. Уравнение, характеризующее работу параллельного СКЗ. н — тп шип где ін - ток нагрузки, который является суммой тока тиристорного Ітл и широтно-импульсного ішип преобразователей,
5. Уравнения, характеризующие электромеханическое преобразование энергии в силовых цепях электрических двигателей (см. ниже).
Решение этой системы уравнений дает возможность исследовать почти все возможные режимы работы ЭП. Однако ввиду нелинейности и сложности уравнений такое решение требует сложных математических выводов и длительных расчетов. Аналитически решение при этом не может быть выполнено без существенных упрощений, значительно понижающих точность расчета и приводящим к качественным ошибкам. В последнее время для исследования переходных процессов широко применяют ЭВМ, которые позволяют вести расчет переходных процессов без существенных упрощений и допущений, что увеличивает точность расчетов. Из всех методов расчета на ЭВМ наиболее эффективными являются численные методы.
В силу специфики работы устройств преобразовательной техники, уравнения на разных интервалах времени будут различаться, а выявление этих характерных интервалов в системах работающих не только в квазиустано-вившихся, но и в переходных режимах представляет известные сложности. В целом, математическое описание в виде систем уравнений для каждого из характерных интервалов будет громоздким, а решение этой системы уравнений даже численными методами с учетом меняющихся от интервала к интервалу начальных условий является трудоемким.
Поэтому при анализе процессов в рассматриваемых системах регулирования целесообразно пользоваться методами моделирования, наиболее полно представленными в пакете программ Matlab 7, то есть использовать Simulink модели устройств, в основу которых положены указанные выше группы уравнений. Использование инструментальных средств среды Matlab позволяет в полной мере учесть основные нелинейности устройств преобразовательной техники и электромеханических преобразователей энергии.
Рассмотрим, на мой взгляд, самые важные модели, входящие в математическое описание — это модели двигателей постоянного и переменного тока,
В качестве модели двигателя постоянного тока использовался как стандартный блок DC Machine, входящий в пакет ShnPowerSystems, так и вновь созданный блок, моделирующий динамику машины постоянного тока с учетом влияние вихревых токов, насыщения магнитной цепи и размагничивающего действия поперечной реакции якоря.
Структуры систем электропривода с силовой коррекцией
Современные системы векторного управления прошли долгий путь развития и в настоящее время являются наиболее распространенными среди систем электропривода переменного тока. Они позволяют просто и эффективно управлять такими сложными объектами как асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, что в свого очередь, позволяет существенно расширить область его применения, почти полностью вытесняя из автоматизированных управляемых приводов двигатели постоянного тока. Это связано в первую очередь с развитием силовой электроники, позволяющей создавать надежные и относительно дешевые преобразователи, а также с развитием быстродействующей микроэлектроники, способной реализовать алгоритмы управления практически любой сложности. Поэтому высококачественный асинхронный векторный электропривод [59-64] в настоящее время является по существу техническим стандартом.
Первым этапом процесса развития асинхронного векторного электропривода была разработка универсальной векторно-матричной математической модели, получившей название обобщенной электрической машины, которая началась в конце 20-х годов и завершилась в конце 40-х годов XX века. Эта модель позволяет описывать электромагнитные процессы в идеализированной электрической машине с помощью аппарата линейной алгебры. Практическое использование модели было отложено на несколько десятилетий, так как при ручных расчетах она не давала каких-либо преимуществ, но требовала существенных вычислительных затрат, теоретически же ее успешно использовали для анализа переходных процессов в электрических машинах.
В 1971 году F. Blaschke предложил принцип построения системы управления асинхронным двигателем, в котором использовалась векторная модель асинхронного двигателя с ориентацией системы координат по потокосцепле-нию ротора. Сущность предложенного метода, получившего впоследствии название векторного, заключалась в использовании в системе управления передаточных функций обратных по отношению к передаточным функциям векторной модели асинхронного двигателя, что позволяло получить в качестве независимых входных переменных системы величины, входящие в уравнение электромагнитного момента. Поэтому этот принцип называется также прямым управлением моментом. Кроме того, для упрощения задачи в векторной модели асинхронного двигателя использовалась система координат, ориентированная по одному из векторов, входящих в уравнение электромагнитного момента, что существенно упрощало передаточные функции системы и позволяло определить момент двумя независимыми переменными аналогично тому, как это делается в двигателях постоянного тока.
За три прошедших десятилетия были разработаны десятки вариантов исходных моделей асинхронного векторного электропривода, реализованы сотни устройств на разной элементной базе, опубликованы тысячи статей и монографий, но принцип и первая модель, предложенная F. Blaschke, по-прежнему доминируют в технических реализациях.
Предложенная схема управления скоростью асинхронного двигателя базируется на такой модели управления, с добавлением автономного инвертора, выступающего в качестве СКЗ (см. рис. 3.1.3). Для исследования предлагаемой системы электропривода переменного тока на базе ПЧНС с СКЗ, где в качестве СКЗ выступает АИ, смоделируем её работу.
Силовая схема такой модели представлена на рис. 3.2.4, где со - сигнал задания скорости, Drvl-Drv3 -дроссели непосредственного преобразователя частоты, Drsipl-Drsip3 - дроссели автономного инвертора, С - конденсатор ШИП.
Система управления ЭП переменного тока на базе ПЧНС с СКЗ, где в качестве СКЗ выступает АИ, показана на рис. 3.3.1, где со - сигнал задания скорости, N - сигнал обратной связи скорости двигателя.
Описание экспериментальной установки
Проверка результатов теоретических исследований, а также рекомендаций полученных при анализе комбинированной системы регулирования тока на базе ТП с СКЗ, где в качестве СКЗ выступает ШИП, проводилась на базе серийно выпускаемого тиристорного ЭП постоянного тока и разработанного и изготовленного транзисторного ШИП, работающего в режиме параллельного СКЗ, путем непосредственной регистрации регулируемых параметров и сравнения их с расчетными значениями.
Силовая схема системы, исследуемой экспериментально, приведена на рис. 2.1.1. В качестве основного мощного источника питания экспериментальной установки использовался реверсивный трехфазный ТП с раздельным управлением вентильными комплектами, входящий в состав серийно выпускаемого комплектного ЭП постоянного тока типа КТЭ. В качестве СКЗ в экспериментальной установке применялся транзисторный ШИП с симметричным способом управления и частотой коммутации транзисторов 5 кГц, питающейся от сети переменного тока через неуправляемый выпрямитель с емкостным фильтром, силовая схема которого представлена на рис. 4.1.1.
На рисунке приняты следующие обозначения: Трш - трансформатор ШИП, F - предохранитель, ДТш - датчик тока ШИП, Ьн - индуктивность нагрузки, RH - сопротивление нагрузки, Дрш - дроссель ШИП.
Параллельно нагрузке, к выводам а и Ь, через дроссель ВП, подключался реверсивный трехфазный тиристорный преобразователь с раздельным управлением вентильными комплектами, входящий в состав серийно выпускаемого комплектного ЭП постоянного тока типа КТЭ.
К выводам end подключена система управления, представленная на рис. 4.1.2, состоящая из задающего генератора, компаратора, устройства ограничения и инвертора.
Нарис. 4.1.6-рис. 4.1.12 представлены фотографии осциллограмм, а также, расчетные кривые переходных процессов комбинированной системы, при установившемся управляющем воздействии сложной формы, представленном нарис. 4.1.5.
На рисунках с номером а) представлены осциллограммы тока ТП и ШИП. На рисунках с номером б) представлены осциллограммы тока нагрузки. На рисунках с номером в) представлен ток ТП, полученный с помощью математического описания. На рисунках с номером г) представлен ток ШИП, полученный с помощью математического описания. На рисунках с номером д) представлен ток нагрузки, полученный с помощью математического описания. Частота задания входного сигнала находится в названии рисунка.
По результатам расчетов и снятых осциллограмм, была построена амплитудно-частотная характеристика, представленная на рис. 4.1.13. Как видно из рисунка, снятые экспериментально кривые изменения тока достаточно хорошо (с относительной ошибкой не более 10%) совпадают с аналогичными кривыми, полученными путем моделирования в среде Matlab, что подтверждает правомерность использования разработанных моделей.
ВЫВОДЫ
1. В результате экспериментальных исследований системы регулирования тока на базе ТП с СКЗ установлено, что разработанные модели правомерно использовать для исследования динамических процессов в системах регулирования на базе ТП с СКЗ.
2. Для приводов постоянного тока возможно использование СКЗ в качестве функционально законченного добавочного устройства, улучшающего быстродействие сравнительно медленного ТП.
