Принципы построения систем частотного управления. Законы частотного управления. Абсолютное скольжение. Схема замещения асинхронного двигателя при частотном управлении, страница 2

При регулировании частоты и напряжения согласно (3.1) при малых  значениях частоты падение напряжения в сопротивлении  существенно снижает величину напряжения , прикладываемого к контуру намагничивания. При этом падение напряжения в индуктивности статорной обмотки не оказывает такого влияния на величину , т. к. с уменьшением частоты изменяется также и его падение напряжения.

Более качественное регулирование скорости обеспечивает закон регулирования (3.2). Регулирование в соответствии с (3.2) характеризуется поддержанием потокосцепления статора . В этом случае во всем диапазоне регулирования скорости в первой зоне поддерживается приблизительно постоянная перегрузочная способность.

Из схемы замещения двигателя следует, что условие (3.2) выполняется в том случае, когда осуществляется компенсация падения напряжения в сопротивлениях статорной обмотки. Для точного выполнения условия (3.5) требуется векторное сложение напряжения  и падения напряжения .

При построении систем управления векторное сложение можно реализовать во временной области с использованием средств микропроцессорной техники.

Во многих случаях ограничиваются компенсацией падения напряжения в  от активной составляющей тока статора.

Закон регулирования (3.3) обеспечивает поддержание результирующего потокосцепления . Для его реализации требуется компенсация падения напряжения в полном сопротивлении статорной обмотки. Такая компенсация непосредственным вводом положительной обратной связи  по полному току с коэффициентом пропорциональности  затруднена из-за необходимости формирования производных токов статора. Поэтому реализация закона (3.3) может быть осуществлена лишь за счет создания контура регулирования потокосцепления .

Регулирование скорости в соответствии с (3.4) происходит при поддержании постоянства потокосцепления ротора .

Качественный вид механических характеристик двигателя, соответствующих рассматриваемым законам регулирования, показана на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Механические характеристики двигателя

при разных законах регулирования:

1 – реализация (3.1), 2 – реализация (3.2),

3 – реализация (3.3), 4 – реализация (3.4)

При использовании законов регулирования (3.3) и (3.4) перегрузочная способность двигателя превышает этот показатель, соответствующий естественной характеристике двигателя.

3.2. Системы частотного управления

при питании асинхронных двигателей

от автономных инверторов напряжения

К настоящему моменту производители частотно-управляемых электроприводов поставляют на рынок электроприводы, принципы управления которыми можно сгруппировать следующим образом:

– скалярное управление,

– векторное управление,

– прямое управление моментом.

Скалярным принято называть [1] управление, при котором отсутствует или обеспечивается неполная компенсация падения напряжения в статорных цепях. Следовательно, к скалярному способу следует отнести управление согласно закону (3.1) и управление по закону (3.2) при частичной компенсации падения напряжения в сопротивлениях обмоток статора.

В связи со сложностью компенсации полного падения напряжения  обычно в системах скалярного управления ограничиваются компенсацией падения напряжения в сопротивлении . При этом обеспечивается скалярная компенсация или падения напряжения от модуля тока статора , или падения от активной составляющей  того же тока. В рассматриваемых случаях закон регулирования (3.2) реализуется лишь приблизительно.

При скалярном управлении на основе (3.2) базовым является закон   (3.1), который дополняется компенсацией  или . В этом случае вместо закона (3.2) реализуется один из следующих:

                        (3.6)

                         (3.7)

Векторным частотным называется управление скоростью двигателя при полной (векторной) компенсации падения напряжения в статоре. Следовательно, к системам векторного управления относятся системы, точно реализующие законы (3.6) и (3.7).

В системах с прямым управлением моментом изменение напряжения при изменении частоты не связано какой-либо жесткой зависимостью.