Система ТП-Д в зоне прерывистого режима как объект регулирования. Адаптивный регулятор тока.

При питании электродвигателя постоянного тока от реверсивного тиристорного преобразователя с раздельным управлением вентильными группами при малых значениях момента нагрузки а, следовательно, при малых значениях якорного тока, а так же при реверсе тока якоря, в работе ТП возникает режим прерывистых токов. На рис.5.17 представлены диаграммы действительного выпрямленного тока и его среднего значения

Рис.5.17. Диаграммы токов тиристорного преобразователя в различных режимах работы

при работе тиристорного преобразователя в непрерывном (а), гранично – непрерывном (б) и прерывистом (в) режимах работы. Режим гранично - непрерывного тока характерен тем, что коммутация тока на интервале проводимости вентиля начинает и заканчивается нулевым значением якорного тока.

Величина гранично – непрерывного тока определяется известным выражением [10]:

(5.17)

где - ЭДС тиристорного преобразователя при нулевом угле регулирования α;

– угловая частота напряжения питающей сети частотой , с^-1;

– «пульсность» схемы выпрямления (р=6 для мостовой схемы выпрямления, р=3 для нулевой схемы выпрямления);

- эквивалентная индуктивность цепи выпрямления, Гн.

В режиме прерывистого тока ввиду малости величины выпрямленного тока ТП запасенной энергии в индуктивности цепи выпрямления оказывается недостаточной для поддержания протекания тока через тиристор при отрицательном напряжении «анод – катод», что приводит к запиранию тиристора и появлению отрезков времени, на которых выпрямленный ток равен нулю (рис.5.17, в). В режиме прерывистого тока ТП ток начинает и заканчивается нулевым значением в течение каждого интервала времени , где - частота питающей сети. В этом случае с точностью до интервала времени можно пренебречь электромагнитными переходными процессами в цепи ТП-Д (исчезает электромагнитная инерция якорной цепи, поэтому = 0). При анализе работы ТП в режиме прерывистых токов вводят фиктивное сопротивление преобразователя, величина которого зависит от длительности протекания выпрямленного тока и определяется зависимостью [10,11]:

, (5.18)

где - постоянная величина.

При уменьшении выпрямленного тока ТП уменьшается и . Пределы изменения углов проводимости тиристоров в прерывистом режиме лежат в пределах от , соответствующего гранично – непрерывному режиму работы ТП, до = 0. При этих пределах изменения величина сопротивления будет изменяться от значения до бесконечности = ∞. Поскольку величина фиктивного сопротивления значительно больше величины сопротивления якоря электродвигателя >> , то эквивалентное сопротивление цепи ТП-Д будет в основном определяться величиной фиктивного сопротивления тиристорного преобразователя: . Тогда в режиме прерывистого тока объект регулирования в контуре регулирования якорного тока будет описываться передаточной функцией пропорционального звена с изменяющимся в функции коэффициентом передачи:

. (5.19)

Для настройки контура регулирования якорного тока на МО передаточная функция РТ в соответствии с (4.11) определится:

, (5.20)

где - постоянная времени интегрирования РТ в режиме прерывистого тока;

- коэффициент передачи интегрального РТ.

Таким образом, при переходе из режима непрерывного тока в режим прерывистого тока для сохранения настройки контура регулирования якорного тока на МО необходимо перейти от структуры ПИ регулятора тока к структуре И регулятора токаи изменять постоянную времени РТ пропорционально квадрату длительности протекания якорного тока . Чем глубже заходит ТП в режим прерывистого тока, тем меньше длительность протекания якорного тока , тем меньше должна быть величина постоянной времени интегрирования (или должна быть больше величина коэффициента передачи ).

Т. к. в режиме прерывистого тока увеличивается величина эквивалентного сопротивления цепи выпрямления , следовательно, увеличивается и электромеханическая постоянная времени электропривода . Поскольку электромагнитная постоянная времени в этом режиме = 0, то изменяется структурная схема электродвигателя: вместо колебательного звена электродвигатель представляется инерционным звеном с возросшей постоянной времени , что приводит к снижению быстродействия электропривода в режиме прерывистых токов.

Так как в режиме прерывистого тока величина тока якоря мала, то можно говорить о том, что сигнал обратной связи по току практически отсутствует, т.е. контур регулирования якорного тока размыкается. Это приводит к тому, что резко ухудшаются динамические свойства контура регулирования – снижается быстродействие и возрастает перерегулирование за счет запаздывания замыкания обратной связи при выходе из режима прерывистого тока.

Рассмотрим конструктивные решения, позволяющие улучшить работу контура регулирования якорного тока в режиме прерывистых токов.