С учетом того, что при ориентировании вещественных
осей координатных систем (α; β) и (x; y) по вектору модель
асинхронного двигателя становится аналогичной модели компенсированного
двигателя постоянного двигателя постоянного тока с независимым возбуждением, в
системах векторного управления используется принцип ориентации по вектору потокосцепления
ротора.
Для синтеза регуляторов наиболее удобной является модель в системе координат (x; y), т. к. в этом случае координаты модели не содержат гармонических составляющих.
В системах, реализующих принцип прямой ориентации по
полю [5, 14], используются датчики составляющих вектора
. В
качестве датчиков могут быть использованы датчики Холла, а такие специальные измерительные
обмотки, расположенные в воздушном зазоре. Однако в этих случаях возникают проблемы,
связанные с фильтрацией помех, вырабатываемых датчиками. Кроме того,
чувствительность рассматриваемых датчиков зависит от скорости вращения, вследствие
чего на низких скоростях полезный сигнал становится сопоставимым по уровню с
помехами, что затрудняет реализацию системы регулирования.
Исходя из изложенного, в современных частотно
управляемых электроприводах для ориентирования вещественной оси координатной
системы по вектору потокосцепления ротора используется
косвенная ориентация.
Следует отметить, что системы как прямой, так и
косвенной ориентации обеспечивают точное ориентирование оси α или оси x по
вектору лишь в
установившихся режимах.
Для обоснования условий косвенной ориентации рассмотрим уравнение баланса напряжений в роторе, которое для установившегося режима запишется следующим образом:
.
Учитывая, что
,
, получим выражение
, откуда следует, что
.
Следовательно,
Так как ,
то
.
Если мнимые части числителя и знаменателя будут равны,
то вектор будет
представлять собой вещественное число, что соответствует его ориентации по
вещественной оси x. Следовательно, равенство
соответствует условию ориентации, откуда
.
При построении системы регулирования косвенная
ориентация вектора по
оси x будет обеспечена, если скорость вращения магнитного
поля всегда будет вычисляться согласно выражению
.
Аналогичным образом можно показать, что в координатной системе (α; β) условие косвенной ориентации обеспечивается при
.
Поскольку модуль вектора потокосцепления ротора
определяется проекцией вектора тока статора на ось, связанную
с вектором
, а
электромагнитный момент – произведением модуля потокосцепления ротора на вторую
составляющую вектора тока статора, удается построить двухканальную систему
регулирования электроприводом с независимым управлением потокосцеплением ротора
и электромагнитным моментом двигателя. Структурная схема системы показана на
рис. 3.11.
Каждый из каналов регулирования строится по принципу подчиненного регулирования в виде двухконтурных подсистем.
Объект управления является нелинейным, в связи с чем синтез регуляторов может быть выполнен лишь приближенно. Окончательная настройка регуляторов производится при наладке электропривода.
Пренебрегая внутренними перекрестными обратными связями, подсистему регулирования потокосцепления представим в виде схемы, показанной на рис. 3.12.
При настройке контуров на технический оптимум найдем:
,
.
Канал регулирования скорости представлен на рис. 3.13.
При настройке подсистемы на технический оптимум
,
.
Рис. 3.11. Структурная схема векторного управления
Рис. 3.12. Структурная схема канала
регулирования потокосцепления ротора
Для обеспечения астатизма системы по отношению к нагрузке применяется ПИ-регулятор скорости:
.
Функциональная схема электропривода, составленная на основании приведенной на рис. 3.11 структурной схемы, показаны на рис. 3.14 с учетом необходимости координатных преобразований.
Рис. 3.13. Структурная схема канала регулирования скорости
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.