ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД

Система векторного управления асинхронным электроприводом без датчика скорости

В частотно-регулируемых асинхронных электроприводах вектор­ное управление связано как с изменением частоты и текущих значений переменных (напряжения, тока статора, потокосцепления), так и со вза­имной ориентацией их векторов в декартовой системе координат. За счет регулирования и амплитудных значений переменных, и фазовых углов между их векторами достигается наиболее качественное регули­рование скорости, момента и тока асинхронного двигателя, как в стати­ке, так и динамике. В тех случаях, когда по требованиям технологиче­ского процесса диапазон регулирования скорости асинхронного двига­теля не должен превышать D < 1:100, применяются бездатчиковые сис­темы асинхронных электроприводов с векторным управлением. В таких системах информация о текущих значениях и пространственных поло­жениях векторов потокосцепления и значениях скорости вращения асинхронного двигателя определяется косвенно по мгновенным значе­ниям токов и напряжений фаз двигателя на основе математической мо­дели асинхронного двигателя. Бездатчиковые системы векторного управления асинхронным двигателем из-за нестабильности параметров схемы замещения двигателя уступают системам с прямым векторным управлением.

Электромагнитный момент асинхронного двигателя можно опреде­

лить через произведение вектора |/ , комплексно сопряженного с век­тором потокосцепления обмотки ротора |/2 , и вектора тока статора 1г

[7].

Уравнения электромагнитного момента асинхронного двигателя может быть найдено в следующем виде:

Если сориентировать систему координат по действительной со­ставляющей потокосцепления ротора |/2х? т0 мнимая составляющая вектора потокосцепления ротора |f2y будет равна нулю. В этом случае

момент асинхронного двигателя пропорционален произведению дейст­вительной составляющей потокосцепления ротора |/2х и мнимой со­ставляющей тока статора 1у:

(6.83)

На основе выражения (6.83) строятся системы векторного управле­ния асинхронным электроприводом с ориентацией по вектору потокос­цепления ротора.

.

Схема содержит прямой (ПКП) и обратный (ОКП) координатные преобразователи. Преобразователи координат необходимы так как, что построение системы управления электроприводом переменного тока возможно только во вращающейся системе координат, а токи и напря­жения обмоток асинхронного двигателя - гармонические сигналы не­подвижной трехфазной системы координат. Взаимный перевод из одной системы координат в другую выполняют координатные преобразовате­ли.

Наличие скорости со в системе уравнений (6.90) позволяет опреде­лить ее значение через значения других переменных.

Если предположить, что составляющие потокосцепления ротора |f2a и |/2^в неподвижной системе координат известны, то можно опре­делить его модуль и угол поворотаСистема векторного управления асинхронным электроприводом с датчиком скорости

Для механизмов, требующих диапазон регулирования скорости D > 1:1000, применяются системы векторного управления асинхронным электроприводом с датчиком скорости. В настоящее время асинхронные электродвигатели со встроенными датчиками скорости не выпускаются, поэтому у потребителя возникают определенные трудности по установ­ке датчиков непосредственно на вал двигателя. При установке датчика скорости необходимо эксцентриситет и несоосность вала датчика и дви­гателя свести к минимуму.

Функциональная схема системы электропривода с векторным управлением асинхронным электроприводом и датчиком скорости при­ведена на рис. 6.53

В приведенном на рис 6.53 варианте схемы питание двигателя осуществляется от автономного инвертора напряжения со звеном по­стоянного тока. Регуляторы потока, скорости и тока выполнены во вра­щающейся системе координат, а система электропривода построена по принципу подчиненного регулирования. Вычислитель потока определя­
ет текущее значение потокосцепления У2х> Решая систему уравнений (6.88).

Вычислитель скорости определяет скорость непосредственным счетом импульсов датчика скорости BR в соответствии с выражением (6.96) на высокой скорости вращения электропривода и по периоду на низкой скорости, заполняя период ТДС = 1j/дс импульсами высокой час­тоты. Угол поворота 0 вычисляется на основании скорости вращения поля статора в соответствии с уравнением (6.87).

Графики переходных процессов скорости, момента и потокосцеп­ления при пуске асинхронного электропривода с векторным управлени­ем приведены на рис. 6.54.

Как следует из анализа графиков, пуск асинхронного электропри­вода происходит при постоянном потокосцеплении ротора. Кривые из­менения скорости и момента аналогичны соответствующим характери­стикам в двухконтурных электроприводах постоянного тока с подчи­ненным регулированием.