Асинхронные электроприводы с векторным управлением

Особенности построения, структурная схема и основные соотношения частотно-регулируемого асинхронного привода с управлением по вектору главного потокосцепления двигателя

Система векторного управления с опорным вектором глав­ного потокосцепления строится в виде двухканальной системы управления и содержит канал управления угловой скоростью ротора и канал управления модулем главного потокосцепления.

По аналогии с машиной постоянного тока, описанной в § 1.1, канал управления угловой скоростью ротора содержит два кон­тура — контур управления составляющей тока статора /s2, эквивалентной току якоря машины постоянного тока, и внеш­ний контур управления угловой скоростью ротора. Канал управления модулем главного потокосцепления асинхронной машины оказывается существенно сложнее аналогичного канала управления возбуждением машины постоянного тока. Модуль главного потокосцепления, составляющая тока статора lsi и со­ставляющая напряжения статора Usi функционально связаны в виде динамической системы второго порядка; кроме того, на этот канал оказывает влияние составляющая тока статора /s2 в виде трансформаторных э. д. с., пропорциональных рассеяниям статора и ротора. Важной особенностью данной системы яв­ляется использование опорного вектора в качестве главного по­токосцепления, что существенно повышает качество управления. Определение любого другого опорного вектора предполагает вычисления, использующие значения параметров машины, как правило, известных не точно и изменяющихся в процессе ра­боты привода.

На основе системы дифференциальных уравнений (2.8) по­строим структурную схему системы привода с опорным векто­ром главного потокосцепленпя (рис. 2.1). Схема представлена в векторном виде; векторы 'Pq, fs представлены в системе ко­ординат (а, р). Структурная схема включает два преобразова­теля координат и блок компенсации БК-

Схема соответствует прямому управлению модулем главного потокосцепления, поэтому контура управления составляющей /si в системе не предусмотрено.

Параметры структурной схемы:

T( = L's(Rs + krRr)-1-,

<h = (T’W tf-1; a, = (ksasT,) <r-1;

%і=ті(КҐ>

at* = (krasRr — ksorRs) a~l; bv=T^(L's)-1;

Сравнение собственных постоянных времени контура модуля главного потокосцепления и контура тока статора показывает что постоянная времени модуля главного потокосцепления на порядок больше постоянной времени контура тока. Действи - тельно, для машин нормального исполнения можно принять Rs Rr, тогда 7*771 » 39. Заметим, что это свойство и обу­словливает использование вектора главного потокосцепления в качестве опорного. Вследствие инерционности вектора главного потокосцепления управление составляющей тока статора /** сильно упрощается, если модуль главного потокосцепления ста­билизирован.

Наличие перекрестной связи с коэффициентом Оіф опреде­ляет форсирование модуля главного потокосцепления, однако постоянная времени форсирующего звена много меньше основной.

Контур управления составляющей вектора тока статора /*а практически не отличается от контура регулирования тока яко­ря в электроприводах постоянного тока. Основная постоянная времени контура Т{ = L'S/(RS -f мала, присутствует э. д.с.

частоты вращения Еа — ры|4*01 и э. д.с. перекрестного влияния составляющей тока Isi на составляющую тока IS2• Как будет показано ниже, эти влияния малы и могут быть подавлены специальными средствами.

Таким образом, главным отличием системы управления асинхронным двигателем от системы управления электропри­водом постоянного тока является управление модулем главного потокосцепления.