Электрические двигатели в регулируемых электроприводах. Двигатели постоянного тока. Ограничения, накладываемые на режимы преобразования энергии в машинах постоянного тока, страница 13

При полной I1R1 – компенсации, т.е. при создании положительной обратной связи по полному току , обеспечивается регулирование с поддержанием постоянства потокосцепления статора: y1=const. При использовании упрощенных вариантов реализации обратной связи по току статора обеспечивается приближенная реализация условия y1=const.

 


Возможно введение компенсации падения напряжения на полном сопротивлении обмоток статора Z1=R1+jax1 (I1Z1 - компенсация). Такое управление называется векторным частотным управлением [8]. Управление с I1Z1 – компенсацией обеспечивает поддержание потокосцепления в воздушном зазоре: yм=aХмIм=const.

При регулировании скорости выше основной (двухзонное регулирование, w1>w) напряжение на статоре поддерживается на постоянном уровне: U1=U=const. При этом с ростом частоты снижается ток намагничивания, что приводит к уменьшению критического момента (рис. 2.10).

2.13  Частотно-токовое управление.

Для регулирования скорости двигателя в качестве управления можно использовать не частоту и напряжение, а частоту и ток статора. Управление с заданием токов статора и частоты называют частотно-токовым.

При частотно-токовом управлении или используются преобразователи частоты на основе инверторов тока, или преобразователи на основе инверторов напряжения и преобразователи с непосредственной связью за счет охвата глубокими отрицательными связями по токам статора переводятся в режим работы в качестве источников тока.

Различают системы частотно-токового управления с косвенной или прямой ориентацией системы координат по какому-либо из результирующих векторов. Классической системой управления с прямой ориентацией является система Transvektor, разработанная в фирме Siemens. Наиболее простыми получаются системы с косвенной ориентацией по потокосцеплению ротора, рассмотрением которых и ограничимся.

Уравнение (2.43) с учетом введенных в п.2.12 обозначений можно записать в следующем виде:

.

Следовательно:

,

.  (2.49)

В неподвижной системе координат имеем:

.        (2.50)

Если обеспечить регулирование при выполнении условия

,                     (2.51)

то и реализуется регулирование с косвенной ориентацией системы координат a,b по вектору потокосцепления ротора. При этом в соответствии с (2.35)

И управление асинхронным двигателем становится аналогичным управлению двигателем постоянного тока с независимым возбуждением.

В системе регулирования составляющая i1a статорного тока является одним из сигналов задания, а ток i1b соответствует сигналу на выходе регулятора скорости. Тогда, формируя на основе (2.5) абсолютное скольжение по закону:

,                       (2.52)

Обеспечиваем управление с ориентацией системы координат по вектору потокосцепления ротора и формирование задания по частоте в соответствии с выражением:

.                      (2.53)

Во вращающейся системе координат X,Y

            (2.54)

И требуется регулирование при выполнении условий

.               (2.55)

Используя принцип косвенной ориентации по вектору y2, можно создавать системы двухзонного регулирования (w1<w) токи i1a, i следует задавать из условия создания номинального потокосцепления y2. Преход во вторую зону регулирования (w1>w) обеспечивается снижением токов i1a, i.

При точном выполнении условий (2.52), (2.55) контуры регулирования токов являются безынерционными. Неточное соблюдение указанных условий и неточное измерение угловой скорости вращения ротора в системе возникают медленно затухающие колебания потокосцепления ротора и электромагнитного момента [8]. Для устранения этих колебаний в систему вводят дополнительные корректирующие устройства или адаптивные оценщики параметров двигателя.

Чувствительность систем частотно-токового управления к неточному заданию параметров двигателя и связанному с этим неточному определению требуемого значения абсолютного скольжения проанализирована в [8].

3.  Синхронные двигатели.

3.1  преобразование энергии в синхронных двигателях.