Система электропривода

ВЫЧИСЛИТЕЛЬ НЕНАБЛЮДАЕМЫХ КООРДИНАТ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Исходными данными для вычислений, проводимых в вычислителе ненаблюдаемых координат электропривода, являются фазные напряже­ния на выходе автономного инвертора и фазные токи статора двигателя. Поэтому первая вычислительная операция связана с преобразованием фазных значений наблюдаемых координат в эквивалентные составляю­щие в координатных осях (а - (3). Преобразования токов выполняются с помощью следующих выражений:

Если измеряемыми координатами являются фазные напряжения на выходе автономного инвертора, то преобразования напряжений вы­полняются с помощью выражений (1.2).

Если же наблюдаемой координатой является выпрямленное на­пряжение на выходе звена постоянного тока преобразователя частоты, то для преобразования напряжений используются следующие выражения:

(2.10)

где Ud - амплитуда выпрямленного напряжения на входе автоном­ного инвертора,

Sa, Sb, Sc - коммутационные функции фазы а, b и с на выходе таблицы переключений силовых электронных модулей автономного ин­вертора.

Полученные составляющие напряжения и тока статора двигателя позволяют вычислить составляющие потокосцепления статора по следу­ющим выражениям:

(2.11)

^=|(Usp-lsp-Rs)dt,

где Rs - активное сопротивление фазной обмотки статора двига­теля.

Имеющейся информации достаточно для вычисления значений модуля (амплитуды вектора) потокосцепления статора и электромагнит­ного момента двигателя, которые используются в качестве сигналов об­ратных связей в системе регулирования. Выражение для модуля потокос­цепления статора имеет следующий вид:

(2.12)

Выражение для величины электромагнитного момента двигателя имеет вид:

Мд=^рп(%аІф-^ГІ№),

где рп - число пар полюсов двигателя.

Здесь же целесообразно вычислить тригонометрические функ­ции угла поворота вектора потокосцепления статора |/s относительно оси а, поскольку эта информация потребуется при дальнейших вычисле­ниях.

Для систем DTC с непосредственной индикацией частоты враще­ния ротора (при использовании вращающегося датчика частоты враще­ния) этих вычислений достаточно.

Структурная схема вычислителя потока и момента для таких си­стем приведена на рис.2.9. Для вычисления функций cos]/s и sin(/s в схе­ме использованы блоки деления. Здесь и далее на структурных схемах принято, что переменная, вводимая в блок деления по горизонтальной стрелке, является делимым, а переменная, вводимая в блок деления по вертикальной стрелке, является делителем.

и*.

В бездатчиковых системах DTC (без датчика скорости) к приве­денным выше вычислениям добавляется следующее. Поскольку частота вращения ротора двигателя входит сомножителем в уравнения электро­магнитного равновесия роторной цепи, прежде всего, необходимо опре­делить составляющие вектора потокосцепления ротора в осях (а - (3). Это можно сделать, используя уравнения связи между составляющими токов и потокосцеплений асинхронного двигателя. Выражение в круглых скобках без постоянного коэффициента представляет собой уравнение электромагнитного момента двигателя, выраженное через составляющие тока статора и потокосцепления рото­ра двигателяСтруктурная схема вычислителя потока, момента и частоты вра­щения для бездатчиковых систем DTC приведена на рис.2.10.

Необходимо обратить внимание на то, что при вычислении часто­ты вращения поля статора двигателя в уравнении присутствуют произво­дные составляющих потокосцепления ротора двигателя. При выполнении операции дифференцирования непрерывных функций в численных рас­четах всегда появляется вычислительная ошибка. Эта ошибка может по­влиять на качество работы всей системы. Частично эта ошибка демпфи­руется релейным регулятором момента. Тем не менее, при исследовании бездатчиковых систем прямого управления моментом это обстоятельство нельзя упускать из вида.

Для примера на рис.2.11, приведены расчетные значения истин­ной и вычисленной с помощью математической модели кривых измене­ния частоты вращения при прямом пуске асинхронного двигателя. Рас­четы выполнены в системе относительных единиц.

Сопоставление кривых на рис.2.11 показывает, что в диапазоне от 0,4 шном до соном истинная и расчетная характеристики совпадают удо­влетворительно. В то же время в зоне малых частот вращения от 0 до 0,4 whom влияние дифференцирующих звеньев проявляется сильно.

В некоторых алгоритмах DTC используется информация о про­странственном положении вектора потокосцепления ротора.

Для построения уточненных алгоритмов DTC иногда необходимо знать тригонометрические функции угла поворота вектора потокосцепле­ния статора относительно вектора потокосцепления ротора. Эти вычис­ления могут быть выполнены по формулам:

cosv|/s_r = cos|/s * cos i|/r + sm v|/s * sin ц/г; sill V|/S_r = sin |/s • COS Щ - COSl|/s * sill |/r.

Тогда структурная схема вычислителя потока и момента примет следующий вид: