Двухконтурная система электропривода с отрицательной обратной связью по скорости и отсечкой по току

Как видно из предыдущих расчетов, жесткость механических характеристик электропривода с вентильным преобразователем относительно мал. В связи с этим с целью расширения диапазона регулирования скорости в системах вентильного электропривода постоянного тока могут использоваться обратные связи, а именно положительная по току якоря, либо отрицательные по скорости и по напряжению. С целью огра­ничения тока в вентильном преобразователе и якоре дви­гателя может использоваться задержанная отрицательная обратная связь по току (токовая отсечка). В этом случае электропривод имеет экскаваторную характеристику.

Система АЭП с отрицательной обратной связью по скорости и отсечкой (задержанной обратной связью) по току представлена на рисунке 2.

Вд-стабилитрон. Уменьш скорость и сигнал обр связи.

Рисунок 2 – Система АЭП

В зависимости от величины тока якоря, возможны два режима работы привода:

а) I < I_отс, ½U_дт½< U_{ст VD}.

В рабочем диапазоне тока работает только одна отрицательная обратная связь по скорости (сигнал ОС по току не поступает на усилитель). Тогда напряжение управления (при R_зс = R_дс) равно

U_y = (U_зс – U_дс)×к_рс(28)

ЭДС преобразователя уравновешивается ЭДС двигателя и падением напряжения на эквивалентном сопротивлении

Е_п= U_у×к_п = Е + I×R_Э(29)

где Е = k×Ф_н×ω - ЭДС якоря ДПТ;

К_П – коэффициент усиления преобразователя.

Напряжение датчика скорости пропорционально частоте вращения якоря двигателя:

U_дс= к_дс× ω(30)

Совместное решение уравнений (28), (29) и (30) дает выражение (31) для первого участка электромеханической характеристики привода с отрицательной обратной связью по скорости:

(U_зс – к_дс× ω)×к_рс×к_п = k×Ф_н× ω + I×R_Э;

U_зс×к_рс×к_п + к_дс× ω ×к_рс×к_п = k×Ф_н× ω + I×R_Э;

(31)

где К_д = 1/kФ_Н – коэффициент передачи двигателя.

б) I > I_отс, ½U_дт½> U_{ст VD}.

В этом диапазоне тока одновременно на входе регулятора скорости действуют два сигнала ОС:

- сигнал по скорости, который стремится сделать скоростную характеристику более жесткой;

- сигнал по току, который стремится сделать скоростную характеристику более мягкой.

Для получения требуемой характеристики должна преобладать ОС по току. Сигнал управления становится равен

U_y = (U_зс – U_дс – U_дт + U_ст)×к_рс (32)

где U_ДТ= b×I×R_Э сигнал датчика тока;

U_СТ – напряжение пробоя стабилитрона.

Решая совместно уравнения (29), (30) и (32), получим выражение (33) для второго участка электромеханической характеристики привода при наличии обратных связей по скорости и по току:

[U_зс –ω×к_дс – b×I×(R_a + R_п) + U_ст]×к_рс×к_п = с_е×Ф_н×ω + I×(R_a + R_п);

. (33)

Статические характеристики двухконтурной системы АЭП с отрицательной ОС по скорости и отсечкой по току представлены на рисунке 3.

Рисунок 3 - Статические характеристики двухконтурной системы АЭП

Для того, чтобы сформировать такую характеристику, необходимо рассчитать параметры преобразователя, датчиков скорости и тока, регуляторов.