Математическое описание асинхронного двигателя при частотном управлении. Вектор намагничивающего тока, страница 3

                                                                                                                                                                 Системы векторного управления со стабилизацией потока статора обеспечивают относительно малую кратность момента , что в ряде случаев недостаточно.  К достоинствам таких систем надо отнести отсутствие больших форсировок напряжения статора и полное использование магнитной системы  двигателя.

Данный тип систем векторного управления не является широко распространенным. Стабилизация потока статора используется главным образом в электроприводах со скалярным управлением (IR-компенсация), в тех случаях, когда к ним не предъявляется высоких требований по быстродействию.

Системы со стабилизацией потока в воздушном зазоре обеспечивают кратность момента   но в переходных процессах требуется форсировка по напряжению статора. Из-за наличия потоков рассеяния рост момента сопровождается увеличением потока статора и возможностью насыщения магнитной системы. Для предотвращения этого явления при больших нагрузках необходимо снижать поток в воздушном зазоре.

Системы со стабилизацией потока ротора теоретически обеспечивают неограниченную кратность момента и линейные механические характеристики.  Однако при больших моментах из-за наличия потоков рассеяния происходит насыщение статора. Для исключения этого приходится уменьшать поток ротора, что приводит к падению жесткости механических характеристик. Практически  достигаемая кратность момента составляет . В переходных процессах требуются значительные форсировки по напряжению статора асинхронного двигателя и он испытывает большие термические перегрузки.

Векторные системы управления формируют мгновенные значения управляющих  воздействий  (ток, напряжение) и поддерживают ортогональность векторов, определяющих момент двигателя (2.10, 2.12) .

Для поддержания потокосцепления постоянным как в установившихся, так и в переходных режимах, необходимо регулировать не только величину, но и фазу (или отдельно каждую проекцию) результирующего вектора. Отсюда происходит второе название таких систем - системы с ориентацией по полю.

Информацию о потоке (потокосцеплении) можно получить либо путем прямого измерения потока ( датчики потока, специальные измерительные обмотки двигателя), либо путем его вычисления по моделям двигателя.  В последнем случае системы управления называют системами косвенного векторного управления (indirect vector control).

Векторные системы управления оперируют не с реальными переменными, а   с их преобразованными значениями. Для этой цели используются координатные преобразования, которые являются не только эффективным средством упрощения анализа характеристик электропривода, но и открывают определенные возможности синтеза управляющих устройств для автоматического управления приводами переменного тока.

Для выявления этих возможностей положим, что система частотного управления   обеспечивает  поддержание постоянства потокосцепления ротора ,  и,  воспользовавшись уравнениями (2.18), (2.23) , запишем для статического режима уравнения механической характеристики в осях X-Y, вращающихся со скоростью поля статора:

                   (3.5)

Совместим ось Х с вектором ,   тогда    .     Система (3.5) принимает вид: 

                           (3.6)

Полученный результат свидетельствует о том, что так как ,   ток   является намагничивающим током машины,  а  электромагнитный момент при     будет пропорционален току