Мастерская по наладке электроприводов
Структура тиристорного привода
Наличие на входе тиристорного преобразователя апериодического звена включенного после звена с насыщением, позволяет применять при анализе методы линейной теории автоматического регулирования, причем при совершенно строго в любом диапазоне частот, а для конечного числа фаз до частоты, меньшей, чем граничная.

Рассмотрим сначала простейшую структуру тиристорного привода без применения специальных корректирующих звеньев, состоящую из безынерционного промежуточного усилителя с коэффициентом усиления Су (в частном случае может отсутствовать), звена ограничения скорости нарастания входного сигнала с передаточной функцией Wo(p), управляемого преобразователя с коэффициентом передачи Km двигателя с передаточной функцией Wpi(p) и безынерционного тахогенератора с коэффициентом передачи.

Вентильный привод, рассматриваемый с точки зрения системы автоматического регулирования, имеет ряд существенных отличий от привода с электромашинными преобразователями, определяющих специфику его структуры. В основном особенности вентильного привода сводятся к значительно меньшей, чем у ЭМУ, инерционности преобразователя и к наличию (при конечном числе фаз) существенных пульсаций напряжения на выходе. Еще одна особенность вентильного привода, а именно наличие двух режимов его работы: режима прерывистого тока и режима непрерывного тока, в настоящей книге не рассматривается.

Весьма высокие динамические качества управляемого тиристорного преобразователя облегчают задачу создания быстродействующей системы автоматического регулирования; однако, с другой стороны, малая инерционность преобразователя резко ужесточает требования к величине помех, накладываемых на управляющий сигнал, поскольку они не сглаживаются инерционностью преобразователя и вызывают как дополнительные пульсации тока якоря приводного двигателя, так и неравномерное распределение нагрузки между вентилями.

Неизбежное наличие пульсаций напряжения на выходе преобразователя с достаточно большой амплитудой делает практически невозможным без существенного ухудшения динамических качеств привода применение цепей параллельной коррекции, обычно используемых в приводе по системе ЭМУ Д, где целесообразность их применения вполне оправдывается нестабильностью статических и динамических характеристик ЭМУ и его сравнительно большой инерционностью.

В связи с этим наиболее целесообразным, особенно с учетом высокой стабильности характеристик тиристорного преобразователя, является применение структур с последовательной коррекцией, которая может осуществляться как путем непосредственного .включения пассивных четырехполюсников на вход или выход промежуточного усилителя, так и путем охвата безынерционного промежуточного усилителя гибкой обратной связью.

Таким образом, корректирующее звено с передаточной функцией, обеспечивая устойчивость системы при любом коэффициенте усиления (при соответствующем выборе параметров корректирующего звена), существенно не изменяет быстродействия системы по сравнению с нескорректированной системой. При этом можно не учитывать инерционность тиристорного преобразователя, если число фаз последнего равно или больше трех.

В этом выражении величина т является линейной функцией управляющего сигнала и может в зависимости от величины последнего изменяться от нуля до определенной максимальной величины. Переменность параметра т делает звено, описываемое уравнением существенно нелинейным, причем к нему неприложим принцип суперпозиции и, следовательно, неприменимо преобразование Фурье, что нарушает существующее в линейных системах и в некоторых классах нелинейных систем формальное соотношение между временными и частотными характеристиками.

Вследствие этого анализ реакции звена t-типа на входные сигналы различной формы должен производиться самостоятельно. Помимо реакции звена на скачок сигнала, которая выражается соотношениями, рассмотрим реакцию его на линейно изменяющееся и синусоидальное напряжения.

Заменим линейно изменяющийся сигнал суммой элементарных скачков. Рассматривая реакцию звена т-типа на эти скачки и переходя к пределу, легко показать, что, если скорость изменения входного сигнала больше со, т. е., изменение выходного сигнала происходит по закону и = и, независимо от скорости изменения входного сигнала. При скорости изменения входного сигнала, меньшей со, выходной сигнал повторяет входной, т. е. для этого случая т-звено совершенно безынерционно.

Эти свойства т-звена позволяют сделать ряд важных для дальнейшего выводов: При последовательном соединении любого количества симметричных т-звеньев результирующая переходная характеристика определяется звеном с наименьшим параметром со и не зависит от параметров других звеньев. В самом деле, в случае изменения входного сигнала медленнее, чем со скоростью со, все звенья можно считать безынерционными. В случае более быстрого изменения входного сигнала выходное напряжение будет определяться звеном, имеющим наименьший параметр со.

Последовательное соединение симметричного т-звена с несимметричным т-звеном, если у последнего параметр со больше, чем у симметричного, дает симметричную суммарную характеристику. Это свойство вытекает из первого. При включении последовательно с симметричным или несимметричным т-звеном звена с насыщением на уровне ±1 и апериодического звена с постоянной времени параметры звена не влияют на суммарную характеристику системы, определяемую лишь апериодическим звеном, а при больших сигналах и звеном насыщения.

Это свойство вытекает из того, что на выходе звена с насыщением и апериодического звена скорость изменения выходного сигнала не может быть больше со, что легко показать путем дифференцирования уравнения выходного напряжения. Полученные выше зависимости позволяют определить частотные характеристики симметричного т-звена, понимая под последними отношение амплитуды первой гармоники выходного сигнала к амплитуде входного сигнала, и фазовый сдвиг первой гармоники выходного сигнала относительно входного.

Точные частотные характеристики управляемого тиристорного преобразователя в принципе могут быть найдены аналитически, если построить кривую мгновенного значения выпрямленного напряжения при подаче синусоидального сигнала на вход системы управления и разложить ее в ряд Фурье. Однако получение точных количественных данных требует весьма большой расчетной работы, поскольку, как это будет показано на примере ниже, первая гармоническая выходного сигнала зависит не только от частоты входного сигнала, но и от его фазы по отношению к анодному напряжению вентилей.

Поэтому расчеты проведены лишь для некоторых частных случаев, что, однако, позволяет сделать ряд принципиальных качественных выводов. Из этого следует, что при разложении ее в ряд Фурье отсутствуют косинусные составляющие и, следовательно, отсутствует сдвиг по фазе между первой гармоникой выходного напряжения и входным напряжением. В области частот, меньших предельной, и при выполнении условия, ограничивающего амплитуду входного сигнала, преобразователь не вносит фазового сдвига.


Спонсор публикации:
©2009-2012 - Права защищены
Укажите ссылку на источник при копировании информации