Асинхронные электроприводы с векторным управлением

Основные соотношения частотно-регулируемого асинхронного привода с управлением по вектору потокосцепления ротора двигателя

Система векторного управления с опорным вектором Уг была предложена фирмой «Сименс» [23] под названием «Трано - вектор». Система построена в виде двух каналов: канала ста­билизации модуля потокосцепления ротора и канала управле­ния скоростью вращения ротора.

Система дифференциальных уравнений, описывающих дина­мику асинхронного двигателя в системе координат, связанных с вектором потокосцепления ротора, имеет вид:

krRrfsli

R,+ kfRr k. RT. 1 ,

~7Г~------------------ ~77------- hi + і" I I + 04r/s2 + - r~U

at 4 LsLr Ls

dls2 Rs + kX kr, і

^ - «фЛі - ~rr P®! Vr I + - jrUrt

dt LS Ls Ls

Уравнение вектора потокосцепления ротора |Wr| и состав­ляющей тока /s2:

I І (ш+г — рсо) = krRrIsi. (3.2)

Опираясь на систему дифференциальных уравнений (3.1), рассмотрим структуру, позволяющую осуществить управление модулем потокосцепления ротора и угловой скоростью ротора.

Потокосцепление ротора непосредственно не зависит от со­ставляющей Usi, поэтому канал управления |Vr| можно строить івухконтурньїм— с внутренним контуром управления по току статора /л и с внешним по модулю потокосцепления ротора.

Канал управления угловой скоростью, ротора также может содержать два контура управления — внутренний, 'по току ста­тора hi и внешний, по угловой скорости ротора. Заметим, что (і контурах составляющих тока статора /si и /s2 присутствуют перекрестные связи, пропорциональные произведениям мгновен­ных частот вращения вектора роторного потокосцепления и угловой скорости ротора. Их значения, соотнесенные с напря­жениями, равны:

В КОНТуре IS1 — fl (s) — ЦщгІ! і2',

В контуре ls2 — h (s) == Цщгіві — krpdi І Ч'г |.

Компенсация перекрестных связей может осуществляться, например, путем развязки каналов, как это сделано в системе «Трансвектор».

Структурная схема системы управления представлена на рис. 3.1. В схеме применена прямая компенсация для развязки каналов. При прямой компенсации использован сигнал, пропор­циональный мгновенной частоте вращения вектора потокосцеп­ления ротора оа-фг, который, как это бы'ло показано в гл. 2, по­лучается при помощи тригонометрического анализатора (ТА) Контуры управления составляющими тока статора Is 1 и /sj снабжены ПИ-регуляторами. На схеме обозначены: Tj=L's/(Rs+

k2rRry, T^Lr/Rr; at^ — krRr = krRr/(LsLry, bla> = krRr

— эквивалентная постоянная времени преобразователя ча­стоты.

При 14V | = const уравнения для установившихся режимов будут;

«V — рсо = krRrls<JІ I;

& I -k' w«/l ^ I - L>>* (3'а|

и* = («* +17 Rr) U + тгш «• І ф, I-

Составляющие вектора тока ротора /г1 == 0; /г2= — составляющие главного потокосцепления Ч^і = Lm7si = І |

чf02 = krLarU И модуль | Ф01 = (I V, |2 - Л?£.2г/«)°’5.

Очевидно, что с ростом нагрузки значение главного потока - сцепления растет и, следовательно, возникает насыщение стали машины, что недопустимо. Таким образом, при увеличении на­грузки необходимо уменьшать заданное значение модуля пото — косцепления ротора.

Существенной особенностью использования вектора потоко­сцепления ротора является наличие вычислителя составляющих этого вектора по формулам:

^а==^-^0а-^Ла;

; (з.4)

^/•р — 'Pop LoriS$'

Абсолютная погрешность в определении Wra по относитель­ным погрешностям в определении параметров L*r = (1 6^) Lr

kr — (l+&kr)kr и модуля главного потокосцепления ЧРоа —

— (1 +6M)4foa (звездочкой обозначены измеряемые переменные):

Wra = ^7 бм + (krLrIsa - bkr - LrkrbLls2. (3.5)

Эта погрешность может приводить к ошибке по фазе в определении мгновенного положения вектора потокосцепления ротора, поэтому ее следует исключить.