Асинхронные электроприводы с векторным управлением

Контур регулирования электромагнитного момента асинхронного двигателя в системе управления по вектору потокосцепления ротора

Электромагнитный момент асинхронной машины для пере­менных |ЧМ и /л2 в системе координат, связанной с вектором потокосцепления ротора,

Мзм = ^-кгУг1,2. (3.32)

При 1^1 = const электромагнитный момент Мэм пропорцио­нален I si и управление электромагнитным моментом сводится к управлению составляющей тока IS2■ Дифференциальное урав­нение для тока IS2 имеет вид

~= - '.2+-г- (и* - м» і і - Vі:'.,)- <3-33)

Структурная схема контура составляющей /ї2 приведена на рис. 3.8.

В контуре использован ПИ-регулятор в основном канале и дополнительно введен контур с эталонной моделью. Электро­движущая сила частоты вращения Еа = krp& | Wr | составляет примерно 0,9US2, поэтому целесообразно использовать прямую компенсацию Ещ.

Постоянные времени ПИ-регулятора Ti — L'S/(RS + k2rRr) и

ТИ1 = 27’цэ (Rs “j - krRr) kT, uko. C. T>

При этих настройках выходная составляющая тока: по управляющему входу

по возмущающему воздействию (Еш, Ег)

2Т / Т s ~

»ГТТs (V +1) («. ■+ W (т^тт £-+£J] X

xtC^T^ + ETT^OfV+l)] (3.35)

где 7’11=ЕГ,-; Г,- — малые постоянные времени.

Трансформаторная э. д. с. £т подавляется слабее, чем э. д. с. вращения Еа>.

Для развязки контура управления составляющими тока /s2 и Isi можно применить перекрестные связи по сигналам управ­ления U si и US2■ На рис. 3.9, а приведена струк­турная схема контура тока статора с учетом влия­ния трансформаторных э. д. с.

Формально выходные сигналы fsi(D) и /s2(D),

где D +-*■ d/dt, будут:

г / ™ Wt {D) К (D) + L'^trWi W US2 №)]

Isl(V) + (L's^rfWj(D)

W, (D) [t/s2 (D) - L'^Wt (D) Usl (D)]

Js2(U) 1 + {L's^rfw]{D)

Произведем замену переменных:

Usl (D) = WU (D) U'sl (D) + W l2 (D) U's2 (D);

^s2 Ф) = Wl2 (D) U'sl (D) + Г22 (D) U's2 (D),

и определим Wij{D), так чтобы /si и /s2 зависели только от U'si и U'g2. В результате получим:

r, i(D)=lF22(D)=l;

1Р12(Л) = - Г,(Л)1>*; (3.38)

Гя(Я) = £>*ГДО).

Таким образом, относительно (7^ и составляющие тока /5 оказываются независимо управляемыми:

'>>-(*. + W4, W> + >)! '*« = («. +W't'*<s>/(r«s + ')•

Функциональная схема двух контуров с развязкой {^/(s)} приведена на рис. 3.9,6. Сигнал, пропорциональный со^г, может быть получен из схемы ТА, однако инерционность тиристорного преобразователя делает развязку приближенной, поэтому сиг­нал са^г может быть заменен сигналом, пропорциональным ри>} как это сделано в системе «Трансвектор» [И]. Схема развязки включает в себя блок умножения и апериодический фильтр с передаточной функцией

(s) = ( (----- 2-Т----- V (3-

Ф V + 1 Я (*, + №г) К. А. с. с)

Форсирующий полином фильтра (7^5 + 1) компенсирует влияние инерционности преобразователя частоты. Для возму' щения составляющей Is2 получим

, , , s (2T^sf (T^s + 1) (Л, + kX)-1 {T^s (T^s + I)"1 Ea + Er)

Vls2 (S) — ^ 7 T^r2

40)

&K2 +1 V feKl + І ЛК1 "I" 1 ) kK2 + 1

(3.41)

Замыкание контура угловой скорости пропорциональным ре­гулятором в первом контуре и цепочечным ПИ-регулятором во втором дает астатическую систему управления скоростью.

Для угловой скорости по управляющему сигналу ю8 полу­чаем

п(^.+.)п(#г-+о^

®(s) 1 X (S) Ігд. в + 1) (3-42^

где

z(s)-^![^^sP““(s, + n(^s + ,)] +

+(^*+0п(^г*+‘>

р"“(s)i - {тйт 4тйп-S{T“’S+') + ‘] + Ї7ТТ * +1} X

X (27^5+1). (3.43)

Если предположить, ЧТО Poa(s) — (T^s - f - 1) « I, то

2

Роа (S) ~ П (l^TT s + О (2Г^5 + 1)5 *<•> = [ет - + х-тйт • + 0 +

'+(^Рг*+0]п(^-+0-

Рассчитывая аналогично параметры контура угловой скоро­сти, примем 27’(l3s ~h 1 ~ 1. тогда

*<s>“n(i^s+0n(ws+1)' <з-44)

В результате

k~x

№о. с. С

*is) ~ -^°3“Tffl3(S). (3.45)

Для возмущений в выходном сигнале канала частоты вра­щения получим

бш (5) = - ^ Роа (S) П (і^ТГ 5 + X

x[(V+ 0П(^*)(гттгЕ.+£,+"с)]х

х [/>„„ <s)(V + ■)(*.+Wl • (3'4в>