Тороид. Производство электротехнической продукции
(49831) 4-66-21
(925) 790-73-23
toroid2011@mail.ru

Главная Продукция и услуги Статьи Полезная информация Сертификаты Награды Отзывы Контакты

Продукция и услуги

Донской Н. В., Иванов А. Г., Никитин В. М., Поздеев А. Д. Управляемый выпрямитель в системах автоматического управления

Под редакцией доктора техн. наук А. Д. Поздеева

ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ
1984

Рецензент В. Д. Кочетков

Н. В. Донской, А. Г. Иванов, В, М. Никитин, А. Д. Поздеев. Управляемый выпрямитель в системах автоматического управления. Под редакцией А. Д. Поздеева. Москва: Энергоатомиздат, 1984.

Дается описание свойств управляемого выпрямителя как элемента систем автоматического управления с учетом присущей ему специфики. Рассматривается поведение нереверсивных и реверсивных выпрямителей при малых и больших возмущениях в режимах непрерывного и прерывистого токов. Предлагаются методы анализа и синтеза замкнутых систем с управляемыми выпрямителями.

Для инженеров, занимающихся проектированием вентильных электроприводов и других систем с управляемыми выпрямителями.

Редактор А. Г. Придатков
Редактор издательства Л. А. Решлшна
Художественный редактор В. А. Гозак-Хозак
Технический редактор В. В. Хапаева
Корректор И. А. Володяева

© Энергоатомиздат, 1984

Содержание книги
Управляемый выпрямитель в системах автоматического управления

Предисловие
Введение

Глава первая. Установившиеся процессы в системах с управляемыми выпрямителями
1.1. Вводные замечания
1.2. Метод расчета квазиустановившихся процессов с применением модифицированного z-преобразования
1.3. Установившиеся процессы в системах с управляемым выпрямителем
1.4. Установившиеся процессы в цепи нагрузки управляемого выпрямителя с учетом явления коммутации
1.5. Установившиеся процессы в системах с полууправляемыми выпрямителями

Глава вторая. Регулировочные характеристики управляемых выпрямителей
2.1. Динамическая модель управляемого выпрямителя как элемента передачи информации
2.2. Регулировочные характеристики нереверсивных управляемых выпрямителей
2.3. Регулировочные характеристики реверсивных управляемых выпрямителей с совместным управлением комплектами
2.4. Уравнительный ток в реверсивных выпрямителях с совместным управлением комплектами
2.5. Регулировочные характеристики реверсивных управляемых выпрямителей при раздельном управлении комплектами
2.6. Методы линеаризации регулировочных характеристик управляемых выпрямителей в режиме прерывистого тока

Глава третья. Динамические модели управляемых выпрямителей при малых отклонениях
3.1. Импульсная модель управляемого выпрямителя в режиме непрерывного тока при угле коммутации у = 0
3.2. Динамическая модель управляемого выпрямителя в режиме непрерывного тока при угле коммутации у>0
3.3. Динамическая модель управляемого выпрямителя при Y>0 в частных случаях
3.4. Динамическая модель управляемого выпрямителя в режиме прерывистых токов
3.5. Динамические модели управляемого выпрямителя в режиме прерывистого тока при наличии устройств линеаризации характеристик

Глава четвертая. Динамика замкнутых систем с управляемыми выпрямителями при малых отклонениях
4.1. Вводные замечания
4.2. Принципы использования динамических моделей управляемых выпрямителей для анализа процессов в замкнутых системах
4.3. Передаточные функции систем с управляемым выпрямителем при непрерывном токе и угле коммутации Y>0
4.4. Анализ устойчивости замкнутых систем в режиме непрерывного тока
4.5. Вопросы устойчивости систем с управляемыми выпрямителями в режиме прерывистых токов
4.6. Динамические процессы в системах с управляемыми выпрямителями, содержащих устройства линеаризации характеристик при прерывистых токах

Глава пятая. Динамические модели управляемых выпрямителей при различных методах управления
5.1. Асинхронная система импульсно-фазового управления интегрального типа
5.2. Асинхронная система импульсно-фазового управления пропорционально-интегрального типа
5.3. Динамические свойагва управляемых выпрямителей с СИФУ, реагирующими на среднее значение сигнала управления
5.4. Динамическая модель реверсивного выпрямителя с совместным управлением комплектами
5.5. Области применения и ограничения полученных результатов

Глава шестая. Нереверсивный управляемый выпрямитель как нелинейный дискретно-непрерывный элемент
6.1. Постановка задачи
6.2. Спектральный состав выходного напряжения нереверсивного управляемого выпрямителя при гармонических входных сигналах
6.3. Комплексный коэффициент усиления управляемого выпрямителя на целых субгармонических частотах
6.4. Частотные свойства нереверсивных выпрямителей в режимах с ограничением выходного напряжения
6.5. Критерии устойчивости в большом замкнутых систем с нереверсивными управляемыми выпрямителями. Анализ полученных результатов

Глава седьмая. Динамические свойства реверсивных управляемых выпрямителей при больших возмущениях
7.1. Частотные свойства реверсивных управляемых выпрямителей с совместным управлением комплектами
7.2. Картины выходного напряжения реверсивных управляемых выпрямителей с раздельным управлением комплектами при субгармонических входных сигналах
7.3. Амплитудно-фазовые характеристики реверсивных управляемых выпрямителей с раздельным управлением комплектами
7.4. Аналитический метод анализа субгармонических автоколебаний в системах с реверсивными управляемыми выпрямителями при раздельном управлении комплектами
7.5. Аналитический метод расчета областей существевания автоколебаний с ограничением выходного напряжения в системах с реверсивными управляемыми выпрямителями при раздельном управлении комплектами

Глава восьмая. Анализ и синтез линеаризованных структур вентильного электропривода постоянного тока
8.1. Основные положения
8.2. Линеаризованные структуры регулируемого электропривода

Глава девятая. Анализ и синтез структур вентильного электропривода с учетом специфических свойств управляемого выпрямителя
9.1. Предельные значения полосы пропускания нереверсивного вентильного электропривода
9.2. Качество переходных процессов вентильных электроприводов с учетом дискретности управляемого выпрямителя
9.3. Анализ устойчивости структур вентильного электропривода в режиме прерывистого тока
9.4. Предельные значения полосы пропускания реверсивного вентильного электропривода
9.5. Влияние нелинейностей на характер автоколебаний и полосу пропускания вентильного электропривода
9.6. Сравнение предельных динамических показателей реверсивных вентильных электроприводов с раздельным и совместным управлением комплектами
9.7. Принципы построения и синтез быстродействующих вентильных электроприводов с раздельным управлением комплектами

Приложение П1. Теоремы z-преобразования, используемые в книге
Приложение П2. Формулы z-преобразования и соответствующие им непрерывные и решетчатые функции
Приложение ПЗ. Соотношения для квазиустановившихся процессов в САУ с управляемым выпрямителем
Приложение П4. Соотношения для квазиустановившихся процессов в САУ с полууправляемым выпрямителем
Приложение П5. Соотношения для расчета установившихся режимов и внешних характеристик вентильного электропривода при непрерывном токе
Приложение П6. Переменная составляющая квазиустановившегося сигнала при воздействии на САУ последовательности прямоугольных импульсов с относительной длительностью
Список литературы

ПРЕДИСЛОВИЕ

В связи с бурным развитием силовой полупроводниковой техники становится актуальной проблема исследования динамических процессов в системах с управляемыми выпрямителями, в частности в вентильном электроприводе, получившем широкое распространение в промышленности. Управляемый выпрямитель как элемент системы автоматического управления обладает рядом специфических свойств, которые не позволяют описать его поведение какими-либо известными динамическими звеньями. Изучение этих свойств и особенностей управляемых выпрямителей имеет как научное, так и практическое значение. Этому вопросу была посвящена книга авторов. «Динамика вентильного "электропривода постоянного тока», выпущенная издательством «Энергия» в 1975 г. За годы, прошедшие с момента выхода этой книги, авторы выполнили ряд новых исследований в рассматриваемой области, что позволило изучить указанную проблему во всем ее многообразии.

В данной книге авторы поставили своей целью изложить в систематизированном и достаточно полном виде следующий комплекс основных вопросов:
1) вопросы динамики замкнутых систем при малых возмущениях — математическое обоснование комплекса импульсных динамических моделей различных типов УВ (гл. 3-5);
2) вопросы теории устойчивости САУ с УВ при больших возмущениях, где получены семейства амплитудно-фазовых характеристик (АФХ) нереверсивных и реверсивных УВ на субгармонических частотах (гл. 6, 7);
3) вопросы анализа и синтеза структур регулируемого и следящего вентильных электроприводов с учетом ограничений на динамику, накладываемых спецификой УВ (гл. 8, 9).

В качестве материала, необходимого для понимания основного содержания книги, в гл. 1 и 2 рассмотрены вопросы расчета квазиустановившихся процессов в динамических системах, вызванных пульсациями выпрямленного напряжения УВ, и расчета регулировочных и внешних характеристик УВ. Изложение материала в книге рассчитано на читателя, знакомого с основами преобразовательной техники, автоматического управления и теории линейных импульсных систем (основами z-преобразования).

В книге были использованы результаты исследований, проведенных кандидатами технических наук Н. Т. Малюком, В. А. Алексеевым и А. А. Кирилловым, которым авторы выражают свою искреннюю благодарность.

Авторы признательны рецензенту канд. техн. наук В. Д. Кочеткову за ряд ценных указаний и советов, которые способствовали улучшению книги, а также канд. техн. наук А. Г. Придаткову, взявшему на себя труд по редактированию рукописи.

Авторы

ВВЕДЕНИЕ

Вентильный преобразователь переменного тока в постоянный управляемый выпрямитель (УВ) нашел широкое применение в системах автоматического управления (САУ) как усилитель мощности, поскольку он обладает высокими энергетическими, регулировочными свойствами и быстродействием. Постоянно возрастающие требования к качеству и точности управления процессами в САУ с УВ, частным случаем которых являются системы вентильного электропривода постоянного тока (ВЭП), приводят к необходимости совершенствования методов расчета таких систем, реализации их предельного быстродействия, что невозможно без знания динамических свойств всех элементов, входящих в комплекс САУ. Наиболее сложным с этой точки зрения является сам УВ. Основная причина — трудность математического описания процессов в УВ вследствие ряда специфических свойств, обусловливающих его поведение в замкнутых САУ.

Из этих свойств можно выделить следующие:
1) дискретный характер управления, выражающийся в том, что управляющий сигнал иу на входе системы импульсно-фазового управления (СИФУ) воздействует на формирование выходного напряжения лишь в дискретные моменты времени (моменты включения вентилей);

2) неполную управляемость, проявляющуюся в неодинаковом характере переходных процессов при увеличении и уменьшении управляющего сигнала иу. Для наиболее распространенной СИФУ, работающей по принципу вертикального управления, в моменты уменьшения и соблюдения условия - выходное напряжение не может изменяться быстрее, чем напряжение одной из фаз питающей сети, вследствие невозможности закрытия проводящего вентиля по цепи управления, в то время как при увеличении сигнала управления скорость изменения выходного напряжения не ограничена и определяется скоростью из менения иу;

3) наличие пульсаций в кривой выходного напряжения, воздействующих по цепям обратных связей на вход УВ и изменяющих его коэффициент усиления.

Эти свойства в совокупности с нелинейностью регулировочной характеристики и наличием двух режимов работы (при непрерывном и прерывистом токе) не позволяют представить УВ элементарным динамическим звеном. Специфика УВ проявляется прежде всего в различном характере процессов при малых и больших возмущениях и в возможности возникновения в замкнутых САУ автоколебаний на субгармонических частотах, в целое число раз меньших основной частоты пульсаций. Требование их ликвидации накладывает ограничения на полосу пропускания частот линейной части системы и как следствие — на быстродействие САУ.

На первых порах развития преобразовательной техники основное внимание уделялось изучению электромагнитных процессов в силовой схеме УВ. Динамические процессы в замкнутых САУ анализировались при той или иной степени идеализации УВ, как правило, при аппроксимации его безынерционным звеном, апериодическим, или звеном с чистым запаздыванием на время, равное половине периода дискретности. Такая интерпретация, основанная на учете только средней составляющей на интервале дискретности (полезных макропроцессов^ при пренебрежении быстрыми микропроцессами квантования, которым отводится роль внутренних шумов [6, 7]), оказывается допустимой лишь для относительно медленных процессов.

Повышение требований к точности и быстродействию управления поставили на повестку дня вопросы разработки теории и методов синтеза САУ с УВ с учетом специфических свойств УВ, так как применявшаяся ранее аппроксимация УВ не позволяла описать ни количественно, ни качественно динамические процессы, возникающие в таких системах. Например, в настоящее время еще широко распространены методы синтеза ВЭП, основанные на аппроксимации УВ инерционным звеном с некоторой фиктивной малой постоянной времени Гц. Такая аппроксимация, как ниже будет показано, не соответствует физической картине явлений, и вполне естественно, что с ее помощью не может быть окончательно решена задача проектирования ВЭП с предельными динамическими показателями. Эти методы обладают тем противоречием, что физически несуществующая величина 7Ц, значение которой часто выбирается без достаточных оснований, определяет в конечном итоге синтеза быстродействие САУ.

Следовательно, является актуальной проблема дальнейшего развдтия теории динамических процессов в системах с УВ, обусловленных специфическими свойствами УВ как объекта передачи информации в различных режимах его работы. На базе этой теории необходима разработка методов и принципов проектирования систем, учитывающих влияние специфики УВ и позволяющих реализовать их предельное быстродействие. Рассмотрению этих вопросов посвящена книга.

Скачать книгу "Управляемый выпрямитель в системах автоматического управления". Москва, издательство "Энергоатомиздат", 1984

143502 МО, г.Истра-2, ул. Заводская, 43А. Тел. (49631) 4-66-21. E-mail: toroid2011@mail.ru