Характеристики управления СИФУ

Понятие «элемент» автоматизированного электропривода (АЭП). Классификация элементов АЭП

Под термином «элемент» автоматизированного электропривода понимается входящее в него устройство, выполняющее определенную функцию управления, в соответствии с которой входное воздействие элемента преобразуется в выходное.

АЭП можно представить в виде совокупности силовых и управляющих элементов (Рис.1.1). Силовые элементы преобразуют, регулируют и подводят к рабочему органу механизма поток энергии, приводящий его в движение.

Рис. 1.1. Структурная схема автоматизированного электропривода

К силовым элементам относятся управляемые преобразователи энергии (УПЭ), электродвигатели (М), передаточные механизмы (ПМ), рабочие органы (РО) машин и механизмов.

Управляемый преобразователь энергии в электроприводе предназначен для управления механическими координатами электродвигателя путем целенаправленного изменения параметров электрической энергии в электрической цепи электродвигателя

Совокупность электродвигателя и управляемого преобразователя энергии называют системой электропривода.

Управляющие элементы, составляющие управляющее устройство, формируют, преобразуют и подводят сигналы управления к силовым элементам.

Управляющие элементы по функциональному признаку делятся на следующие виды:

§ регуляторы (Р), которые вычисляют разность сигналов задания и обратной связи (рассогласование) и на ее основе формируют управляющее воздействие, приводящее управляемую координату к заданному значению;

§ датчики (Д), преобразующие управляемую координату в электрический сигнал, используемый как сигнал обратной связи;

§ задающие элементы (ЗЭ), которые формируют задающие воздействия, определяющие технологическую программу работы РО;

§ согласующие элементы (СЭ), которые согласуют выходные и входные координаты соединяемых элементов по роду тока, виду и уровню сигналов и т.п.

1.2. Основные координаты и характеристики элементов

В общем случае элемент электропривода можно представить в виде четырехполюсника (Рис. 1.2), зажимам которого соответствуют внешние координаты элемента:

x – входная координата или управляющее воздействие, сигнал управления;

y – выходная координата;

z – возмущающее воздействие со стороны нагрузки;

u – возмущающее воздействие со стороны напряжения источника питания.

Рис.1.2 «Элемент» в виде четырехполюсника

При пренебрежении возмущающим воздействием со стороны источника питания выходная координата y элемента представляет собой функцию двух переменных: y = f(x,z). Основной характеристикой элемента в установившемся режиме работы является характеристика управления, представляющая собой зависимость выходной координаты y от управляющего воздействия x при постоянном возмущающем воздействии z: y = f(x) при z = const. Данная характеристика характеризует главную функцию элемента в соответствии с которой управляющее воздействие преобразуется и передается на выход элемента, т.е. определяет управляющую функцию.

Коэффициентом передачи элемента называется отношение выходной величины элемента ко входной, т.е. k_n = y / x.

Зависимость y от z при постоянном x называется внешней характеристикой элемента.

Характеристики управления и внешние характеристики позволяют оценить свойства элемента в установившихся режимах работы.

В динамических режимах связь между входной и выходной координатами или возмущающим воздействием описывается дифференциальными уравнениями.

Системы электропривода «полупроводниковый выпрямитель–электродвигатель постоянного тока» (ПВ-ДПТ). Назначение

Полупроводникового выпрямителя в АЭП

Структурная схема и координаты полупроводникового

Выпрямителя

ПВ в электроприводе предназначен для управления механическими координатами электродвигателей постоянного тока (ДПТ) путем целенаправленного изменения напряжения и тока якорной цепи и/или цепи обмотки возбуждения. ПВ осуществляет преобразование синусоидального напряжения источника питания в регулируемое по величине пульсирующее напряжение, содержащее постоянную и переменные составляющие напряжения. Постоянную составляющую пульсирующего напряжения называют выпрямленным напряжением.

Структурно ПВ состоит из двух элементов: системы импульсно-фазового управления (СИФУ) и вентильного комплекта (ВК) (Рис. 2.1).

Рис. 2.1 Структурная схема полупроводникового выпрямителя

Входной координатой СИФУ является сигнал управления u_y, который формируется управляющим устройством (УУ) электропривода. Выходной координатой СИФУ является угол открывания α, который одновременно является входной координатой ВК. Возмущающим воздействием со стороны нагрузки для ВК является ток якоря i_я, который оказывает влияние на характеристики ПВ и системы электропривода в целом.

Характеристики управления СИФУ

Основной функцией СИФУ, как «элемента» АЭП, является преобразование сигнала управления u_y(t) в угол открывания α(t_i). Процесс преобразования осуществляется не непрерывно, а лишь в дискретные моменты времени t_i, определяющие моменты формирования открывающих импульсов и открывания тиристоров ПВ.

В основе функционирования большинства аналоговых СИФУ лежит принцип вертикального управления, сущность которого заключается в сравнении напряжений управления u_y(t) и периодического опорного u_оп(t) и формирование открывающих импульсов в моменты времени t_i при u_оп(t)= u_y(t). В качестве опорного напряжения в большинстве аналоговых СИФУ используется пилообразное и реже косинусоидальное опорные напряжения. Период опорного напряжения равен половине периода синусоидального напряжения источника питания.