Сравнительный анализ преобразователей частоты(Виды ПЧ со звеном постоянного тока, проблемы рекуперации энергии).

ПЧ данного типа дают большой диапазон изменения частоты и лучшую форму тока в нагрузке.Такие ПЧ строятся по схеме:

Выпрямитель→Фильтр→Автономный инвертор(АИ).АИ-это преобр-ль пост.тока в переменный,с регулируемой частотой (иногда и с регулир.U),работающий на автономную (не связанную с сетью) нагрузку.АИ бывают 2х видов: АИН и АИТ.

АИН питается от источника напряжения и обеспечивает жесткую нагрузочную хар-ку.

Проблема рекуперации энергии в сеть с АИН связана с необходимостью применения реверсивного выпрямителя, что резко удорожает систему.

АИТ питается от ист.тока и обеспечивает мягкую хар-ку. Рекуперация энергии осуществляется реверсом напряжения, что хорошо согласуется с возможностями работы нереверсивных выпрямителей в режиме инверторов ведомых сетью.

Достоинства АИН: практически SIN-ый ток в нагрузке; широкий диапазон регулирования частоты (0-1000Гц).

Достоинства АИТ: возможность рекуперации энергии в сеть без использования реверсивного выпрямителя; близкое к SIN-му напряжение; безаварийность режима КЗ по выходу.

Недостатки АИТ:

ограниченный диапазон изменения f (max≈100Гц); коммутационные перенапряжения на тиристорах.

Варианты построения ПЧ: 1) с АИН

2) с АИТ

30. Двигатель постоянного тока как объект управления.

Эквивалентная схема замещения ДПТ с НВ; ОВ - обмотка возбуждения; ОВТ - фиктивная обмотка вихревых токов. Будем считать, что Iвт<<Iв, Lвт<<Lв. В этом случае можно пренебречь вихревыми токами и рассматривать далее только якорную цепь и цепь возбуждения. Составим структурную схему ДПТ в именованных координатах.

1)Согласно второму закону Кирхгофа для якорного контура: Uя=Lяц∙Iя∙р+Rяц∙Iя+Eд.

Tяц=(Lя+Lдр)/(Rя+Rдр),

тогда Uя=Tяц∙Rяц∙Iя∙р+Rяц∙Iя+Eд.

Uя= Iя∙(Tяц∙Rяц∙р+Rяц)+Eд.

Iя=(1/Rяц)∙(Uя-Eд)/(Tяц∙р+1).

2)Для контура возбуждения:

Uв=Lв∙Iв∙р+Rв∙Iв.

Tв=Lв/Rв,

Тогда Uв=Iв∙Rв∙(Tв ∙р+1).

Iв= Uв/(Rв∙(Tв ∙р+1)).

3)Из-за насыщения магнитопровода магнитная цепь двигателя нелинейна. Вид нелинейности определяется кривой намагни­чивания машины Фв=f(Iв).

4)Механические процессы в приводе могут быть описаны уравнением моментов:

Мд-Мс=J∙w∙p

w=(Мд-Мс)/(Jp)

5)Cвязь электромагнитного момента двигателя с током якоря:

Мд=к∙Ф∙Iя

Эти уравнения образуют систему, полностью описывающую динамические режимы ДПТ.

Альтернативным является подход, основанный на использовании относительных координат. Здесь каждая координата определяется делением истин­ного значения величины на некоторое, предварительно выбранное, базовое значе­ние.

Схема существенно нелинейна, так как:

1)Содержат нелинейную зависимость Ф(Iв)

2)Предусматривают мультипликативную обработку сигналов (содержат блоки перемножения).

Произведем линеаризацию: НЭ, заменим на линейный с коэффициентом передачи Kв. Чтобы избежать перемножения сигналов, зададим Uв=const. Получим Ф=const и, соответственно, умножение на константу.

Найдем передаточные функции (ПФ) ДПТ по управляющему воздействию Uя и по возмущающему воздействию Мс:

Wд,u=кд/(Tэм∙Tяц∙p²+ Tэм∙p+1), где

Tэм=J∙Rяц/с²; кд=1/с.

Или Wд,u=кд/(T²∙p²+2∙Е∙T∙p+1), где

T=√(Tэм∙Tяц); Е=Tэм/2∙T - коэффициент демпфирования Если Е>1, то двигатель

представляется апериодическим звеном второго порядка. Колебания в нем полно­стью задемпфированы, а корни характеристического уравнения вещественны. Это позволяет разложить характеристический многочлен ПФ на сомножители:

Wд,u=кд/((T₁∙p+1)∙(T₂∙p+1)), где

T_1,2=0,5∙(Tэм +- √(Tэм²-4∙ Tэм∙Tяц))

При 4∙Тяц >Тэм корни получаются комплексными. Это означает, что по мере приближения Тяц к Тэм/4, свойства двигателя приближаются к свойствам колебательного звена (Е<1).

Далее определим ПФ ДПТ по возмущающему воздействию, в роли которо­го выступает момент сопротивления Мс. Для удобства записи ПФ представим схему в виде

Дата добавления: 2015-08-10