Исследование частотного диапазона двигателя постоянного тока при импульсном управлении.

Импульсное управление частотой вращения двигателя постоянного тока (ДПТ) применяется для получения устойчивой работы при ползучих скоростях. В [1] отмечается, что использование комбинированного управления позволяет улучшить эксплуатационные характеристики электропривода (ЭП). В [2] приводится расчёт предельной длительности импульсов для ДПТ независимого возбуждения (НВ). Однако исследование вопросов устойчивости работы ДПТ при импульсном управлении в литературе освещены недостаточно. В этой статье приводится условие расширения частотного диапазона ЭП с ДПТ НВ с импульсным управлением и нагрузке типа сухое трение.

Рассмотрим уравнение динамики ДПТ НВ при малой индуктивности якоря: L_я = 0, согласно закону управления на рис. 1.

	Jdw	= MЭ - Mс	(1)
	dt

Средняя величина момента, развиваемого ДПТ, определится:

Где М1, М2 - моменты ДПТ, развиваемые в течение t_и и Т - t_и соответственно; Т - период следования импульсов; t_и - длительность импульса.

Из (2) при подстановке t  = t_и·T ^-1 - относительное время включения следует:

Аналогично [3] М1 и М2 определяются из уравнений механических характеристик ДПТ:

M1 = Mk1	1 - w	(4)
	w01

M2 = Mk2	1 - w	= -	Mk1w	(5)
	w02		w01a

где М_к1, М_к2 - моменты короткого замыкания; w₀₁, w₀₂ - частоты вращения холостого хода; a  = R1/R2.

Из (3) с учетом (4), (5) следует:

MЭ = Mk1· t -	wMk1· (t + (1 - t))	(6)
	w01a

Из (2) с учетом (6) следует:

	Jdw	-	Mk1· (t + (1 - t))	· w = Mk1· t - Mc	(7)
	dt		w01a

Пусть

где m = dM_с/dw.

Тогда из (7) с учетом (8) получим:

	Jdw	-	Mk1	м	t + (1 - t)	+ m	ь	· w = Mk1· t - Mc	(9)
	dt		w01	о	a		ю

Условие устойчивости состояния равновесия (СР):

	Mk1	м	t + (1 - t)	ь	+ m > 0	(10)
	w01	о	a	ю

Условие устойчивости СР при непрерывном управлении ( t  = 1):

	Mk1	+  m  > 0	(11)
	w01

Импульсный ЭП имеет больший запас устойчивости СР и, следовательно, шире частотный диапазон при выполнении следующего условия:

	Mk1	м	t + (1 - t)	ь	+  m  >	Mk1н	+ m	(12)
	w01	о	a	ю		w0н

Учитывая, что:

	Mk1	=	Mk1н	(13)
	w01		w0н

Получим условие расширения частотного диапазона ЭП при импульсном управлении:

	t + (1 - t)	> 1	(14)
	a

И следовательно:

Рис. 1. Графики изменения напряжения на якоре (U_я) и частоты вращения вала ДПТ (w) при импульсном управлении.

Скобло М. Р., Яблоков Ю. А.