Принципы построения систем частотного управления. Законы частотного управления. Абсолютное скольжение. Схема замещения асинхронного двигателя при частотном управлении, страница 5

Структурная схема линеаризованной системы, функциональная схема которой представлена на рис. 3.9, приведена на рис. 3.10. Здесь  – модуль жесткости механической характеристики двигателя;  – эквивалентная постоянная времени цепей статора и ротора.

Параметры схемы целесообразно определять согласно [13]: , . Здесь  – критический момент, соответствующий естественной характеристике двигателя; – критическое скольжение по естественной характеристике;  – скорость идеального холостого хода по естественной характеристике;  – скорость вращения поля при .

Передаточной коэффициент преобразователя частоты  определяется согласно выражению

.

При однозонном регулировании скорости ()

, где  – максимальное значение выходного сигнала РС. В аналоговых системах регулирования В.

Передаточная функция двигателя равна

                                                             (3. 11)

Рис. 3.8. Функциональная схема электропривода

(а) и схема датчика напряжения (б)

Рис. 3.9. Функциональная схема электропривода

с обратной связью по скорости

Рис. 3.10. Структурная схема системы регулирования

с обратной связью по скорости

При комплексных полюсах для синтеза регулятора можно принять:

.

Тогда при настройке электропривода на модульный оптимум

.

При вещественных полюсах передаточную функцию (3.11) можно представить следующим образом [14]:

.

Здесь

, .

Постоянную времени  вместе с постоянной  можно отнести        к малым некомпенсируемым постоянным. В качестве оценки малых постоянных можно принять . Тогда при постройке системы на модульной оптимум

.

Системы скалярного управления, реализующие закон регулирования (3.2), обеспечивают поддержание потокосцепления статора в установившихся режимах, что дает возможность поддерживать постоянство перегрузочной способности двигателя независимо от частоты напряжения источника питания двигателя. В то же время значение потокосцепления в переходных режимах существенно изменяется, что снижает динамические показатели качества регулирования.

Отмеченные обстоятельства приводит к тому, что динамические свойства систем скалярного управления уступают соответствующим свойствам электропривода постоянного тока. Этот принципиальный недостаток устраняется в системах векторного управления, называемых также системами с управлением по вектору потокосцепления.

3.4. Системы векторного управления

Согласно [11], векторным частотным называется управление, при котором вектор напряжения  формируется путем полной компенсации падения напряжения  или  в статорных цепях.

Непосредственная компенсация падения напряжения путем создания положительной обратной связи по току статора связано с необходимостью вычисления производных токов статора, что, в свою очередь связано          с трудностями. Поэтому системы векторного управления создаются таким образом, что компенсация создается косвенным путем, за счет поддержания постоянства соответствующего потокосцепления.

Если при изменении частоты в первой зоне регулирования скорости двигателя напряжение  регулировать таким образом, чтобы поддерживать соотношения (3.3) и (3.4), автоматически будет обеспечиваться полная компенсация падения напряжения в сопротивлениях статора  и .

Выполнение соотношения (3.3) будет при этом обеспечивать поддержание постоянным полного потокосцепления , а выполнение условия (3.4) – поддержание потокосцепления ротора .

Важной особенностью систем управления, обеспечивающих поддержание потокосцепления , является возможность прямого измерения  с помощью датчиков, установленных в воздушном зазоре двигателя.

В теории и практике применения систем векторного управления наибольшее распространение получили системы, обеспечивающие поддержание потокосцепления ротора .Такие системы являются более простыми, чем системы, поддерживающие постоянство . Поэтому в дальнейшем остановимся на системах, обеспечивающих регулирование ,     т. е. реализующих закон регулирования (3.4).