Асинхронные электроприводы с векторным управлением

Особенности реализации систем векторного управления на базе ЭВМ для частотно-регулируемых асинхронных приводов

Системы векторного управления характеризуются объемом вычислительных операций при значительном числе операций ум­ножения. Систему векторного управления можно представить как совокупность нескольких подсистем: информационной подсисте­мы; подсистемы векторных преобразований и управляющей под­системы.

К информационной подсистеме относятся датчики тока, на­пряжения, потокосцепления и угловой скорости. В связи с тем что сигналы имеют высокий уровень помех, необходимы доста­точно сложные фильтры с переменными полосами пропускания. Кроме того, при невозможности использовать датчики Холла не­обходимо интегрировать сигналы э. д. с. измерительных обмоток. При использовании модели статорной цепи

Ґ Es = -^Ws = - rJs + Us] V0 = 'F,-La,/, (5.1)

необходимо реализовать систему идентификации вектора глав­ного потокосцепления или потокосцепления ротора.

Подсистема векторных преобразований включает в себя два блока векторного поворота и требует восемь умножителей и че­тыре сумматора.

Управляющая подсистема должна реализовать регуляторы тока Is-> главного потокосцепления I'Fol и угловой скорости со для системы с опорным вектором Ч'о - В системе с опорным век­тором Т, необходимо иметь четыре регулятора, а также устрой­ства компенсации э. д. с. перекрестных связей.

При использовании прямого цифрового управления тиристор­ным преобразователем необходима отдельная система управле­ния тиристорами.

Целесообразно реализовать эти подсистемы на нескольких микропроцессорах (МП), так как современные комплекты МП не могут обеспечить необходимое быстродействие [24, 25].

Современные аналого-цифровые преобразователи выполняют­ся в виде интегральных схем, и время преобразования лежит в пределах от 200 мкс до 20 не. Поэтому каждый канал обратных связей может иметь собственный аналого-цифровой преобразова­тель, управляемый одним микропроцессором, который осуществ­ляет также фильтрацию и первичные вычисления переменных, в том числе и преобразование координат. Получение значений модуля главного потокосцепления и направляющих косинусов вектора главного потокосцепления или модуля потокосцепления ротора и его направляющих косинусов с фильтрацией высокоча­стотных помех является наиболее трудоемкой операцией. Эта функция может быть запрограммирована по алгоритму

П = гг-, + h (*р (Рї - Ря-і) Уї-, - п-іЧ-i)’

Ц = Ц-1 + Ь (kM - Рі-,) П-г + Yn-d’

Щп = К (Т0РХ - (5.2)

|ТоГп = «п)2+(ТоР„)2;

р^=та2+та2.

Реализация такого алгоритма требует 16 операций умноже­ния и 7 операций сложения на цикл обработки. Время выполне­ния такого цикла для микропроцессоров типа К.580 или МП Ин - тел-8080А или 8085 составляет приблизительно 1 мс.

Компромиссные решения для вычисления направляющих ко­синусов вектора предлагаются с использованием таблиц триго­нометрических функций, обращение к которым осуществляется при помощи значений Т0а и Тор [25]. Для этого алгоритма необ­ходима память для хранения тригонометрических функций.

При управлении тиристорным преобразователем при помощи микропроцессора время опроса снижается до 1 мкс. Таким обра­зов, построение чисто микропроцессорной системы требует при­менения нескольких МП с фиксированным набором команд.

Представляется возможным построение системы векторного управления на комплектах микропрограммируемых МП типа К1804, однако в этом случае стоимость системы резко возра­стает.

Поэтому наиболее целесообразной системой переменного тока с векторным управлением является комбинированная аналого - цифровая система (в частности, системы, описанные в работах [24, 25]). Одной из существенных проблем, одинаково актуальной для аналоговых и цифровых систем, является дрейф интегриро­вания в разомкнутом контуре. Такие условия возникают при идентификации составляющих потокосцепления на основе изме­рения тока статора и напряжения с последующим вычислением производной потокосцепления или при использовании измери­тельных обмоток.