Автоматическое управление техническими системами. Система «Управляемый преобразователь – машина постоянного тока» как объект управления. Автоматическое регулирование координат электропривода. Частотно токовое управление АД, страница 41

Таким образом, в создании потока участвует только параллельная  компонента  вектора тока статора , а перпендикулярная к  компонента , взаимодействуя с потоком, определяет момент двигателя.

Следовательно, для ДПТ обе определяющие  и М компоненты  вектора тока статора доступны для изменения.

Рассмотрим теперь двухобмоточный АД с к.з. ротором (рис.9.2).

Рис. 9.2

На рис.9.2б представлена диаграмма для вращающихся векторов, когда вектор поля вращается относительно ротора с частотой, определяемой скольжением (скольжение зависит от тока и потокосцепления ). Т.к. для воздействия доступен только вектор тока статора, то необходимое вращение этого вектора достигается переменными токами в обмотках  и  (расположенных, соответственно, по неподвижным осям статора и).

Координаты   и , тока статора  непосредственно измерить нельзя. Поток и ток ротора так же недоступны для измерения. Однако, решить задачу управления можно, использую структурную схему (рис.9.3), в которой применены два преобразователя координат: из декартовой системы (К) в полярные координаты (Р) и обратно.

Рис. 9.3 Схема задания вектора .

При таком представлении принято, что вектор тока  устанавливается как регулируемая величина преобразователя. Полярные координаты и  и ориентированные по полю координатой, и  связаны между собой в соответствии между собой в соответствии с векторной диаграммой (рис.9.4). Для реализации описанного способа должен измеряться угол вектора поля, например, с помощью встроенных датчиков Холла.

Рис. 9.4

Очевидно, что если при управлении двигателем переменного тока оперировать в цепях управления не с реальными переменными, а с преобразованными к координатным осям, ориентированным по полю, можно отдельно управлять магнитным потоком и моментом двигателя, имея дело с постоянными преобразованными значениями переменных, как в системах управлениях ДПТ.

  Таким образом, принцип полеориентирования реализуется с помощью систем векторного уравнения, которые содержат преобразователи координат и оперируют пространственными векторами. Эти системы имеют целью раздельное управление моментом и магнитным состоянием двигателя, аналогично компенсированному ДПТ.

Все указанные системы осуществляют управление по двум различным направлениям: непосредственное или прямое полеориентирование, не использующее при реализации датчика положения, и косвенное полеориентирование при реализации которого используется датчик положения ротора. Последний вид полеориентирования реализуется с помощью систем частотно-токового управления (ЧТУ).

Частотно – токовым называют такой способ управления, при котором в обмотки электрической машины задаются токи, мгновенные значения которых определяются входным сигналом (требуемым моментом) и угловым положением ротора машины, и при этом отвечают требованиям, предъявленным к мгновенным значениям токов многофазной симметричной системы.  

10. Координатные преобразования уравнений механических характеристик электродвигателей.

Наличие двух контуров в электродвигателе – цепей статора и ротора, позволяет описывать протекающие процессы несколькими уравнениями равновесия напряжений и уравнением равновесия моментов.

В разделе 1.1 рассматривалось представление многофазной электрической машины в виде эквивалентной двухфазной – обобщенной электрической машины с получением математического описания динамического процесса электромеханического преобразования энергии.

Эта формы записи (1.7) позволяет использовать ее для описания процессов в любой многофазной многообмоточной машине. Правда, математическое описание с ростом фазности становится громоздким. Так для 3-х фазной машины общее число уравнений возрастает до 7, а число значимых коэффициентов - до 36.

Решить эту задачу можно путем преобразования переменных при условии инвариантности мощности. Преобразуются реальные переменные, соответствующие трехфазной системе, в и  в ортоганальной системе координат .