Выбор системы ргулирования

Прежде чем перейти к построению функциональной схемы системы автоматического регулирования, необходимо определиться с принципом управления приводным асинхронным электродвигателем.

Стандартное программное обеспечение инверторов напряжения серии Simovert Masterdrives Vector Control позволяет реализовать два принципиально разных способа управления частотно-регулируемым асинхронным электроприводом–это: скалярное управление и векторное управление. Выбор того или иного принципа управления определяется совокупностью статических, динамических и энергетических требований к асинхронному электроприводу. Поэтому перед тем как выбрать тот или иной принцип управления целесообразно привести их сравнительную оценку.

Скалярный принцип частотного управления до недавнего времени являлся наиболее распространенным в частотно-регулируемом асинхронном электроприводе. Ему свойственна техническая простота измерения и регулирования абсолютных значений переменных асинхронного двигателя. Однако реализация желаемых законов регулирования скорости и момента двигателя, их стабилизация и ограничение, при которых обеспечивалось бы постоянство или ограничение в допустимых пределах внутренних переменных асинхронного двигателя (токов статора и ротора, их потокосцеплений, основного магнитного потока), из-за сложных функциональных зависимостей между ними весьма ограничена. И если в статических режимах за счет комбинаций обратных связей по переменным двигателя в замкнутых системах частотного регулирования можно добиться желаемых или близких к ним свойств электропривода, то в динамических режимах эта задача трудно выполнима.

Векторный принцип управления основан на принудительной взаимной ориентации векторов потокосцеплений и токов АД в полярной или декартовой системах координат, в соответствии с заданным законом регулирования. В замкнутых системах векторного управления по цепям обратных связей наряду с абсолютными значениями регулируемых переменных поступает информация о текущем пространственном положении их векторов. За счет регулирования модулей переменных и углов между их векторами обеспечивается полное управление асинхронным двигателем, как в статике, так и в динамике, обеспечивая тем самым заметное улучшение качества переходных процессов по сравнению со скалярным управлением.

Следует отметить, что системы с векторным управлением подразделяются на два типа: с прямым векторным регулированием и косвенным регулированием. Различие этих систем состоит в способе получения информации о текущих значениях и пространственном положении векторов переменных асинхронного двигателя. В системах с прямым векторным управлением эта информация поступает от специализированных датчиков, а в системах с косвенным регулированием получается расчетным путем на основе математической модели асинхронного двигателя. Косвенное векторное регулирование из-за нестабильности параметров двигателя и сложной их взаимосвязи, обуславливает сложные вычислительные операции и алгоритмы управления. Однако, в связи с широкой интеграцией средств микропроцессорной техники, обладающей высокой производительностью, данная проблема была решена и в настоящее время наибольшее распространение получили системы косвенного векторного регулирования, не требующие установки специализированных датчиков. При этом статические и динамические показатели этих систем практически не уступают системам с прямым векторным регулированием.

Система регулирования электропривода обжимной клети строится на базе систем подчинённого регулирования координат с последующей коррекцией.

Системы автоматического управления с подчинённым регулированием координат строятся как многоконтурные, в данном случае двухконтурные. Каждый контур регулирования включает в себя внутренний оптимизированный контур, объект регулирования с постоянной времени подлежащей компенсации или без неё, обратную связь по регулируемой координате и регулятор, на входе которого происходит сравнение заданного значения регулируемой координаты с её фактическим значением.

В наиболее распространённых типовых схемах автоматизированного электропривода основными регулируемыми координатами являются ток и скорость вращения двигателя. В этих случаях САР электропривода строится как двухконтурная с регуляторами тока и скорости.

В настоящем проекте предложена система автоматического управления с косвенной ориентацией по вектору потокосцепления ротора асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Параметрами подлежащие регулировки в данной системе являются: скорость и момент двигателя.

Установка датчиков магнитного поля в воздушном зазоре АД в системах прямого управления векторами его потокосцеплений требует дополнительных изменений в конструктивных решениях серийно выпускаемых АД и сопровождается снижением надежности электропривода. Поэтому в современных и наиболее совершенных частотно-регулируемых электроприводах, где системы программного управления реализованы на основе микропроцессорной техники, информация о векторах потокосцеплений электрической машины получается косвенным путем на основе ее математических моделей.

Так, в электроприводах серии Simovert Masterdrives VC фирмы Siemens наиболее развиты системы управления скоростью АД с косвенной ориентацией по вектору потокосцепления его ротора. Модульный принцип построения их систем управления создает возможность комбинаций различных структур управления моментом и скоростью АД, включая как прямое (с помощью энкодера), так и косвенное (по модели) определение реальной скорости двигателя. Выбор структур управления определяется технологическими требованиями к электроприводу и его эксплуатационными особенностями.