Терехов В.М., Осипов О.И. - Система управления электроприводов (1057409), страница 34
Текст из файла (страница 34)
Канал управления модулем потокосцепления ч~„должен содержать контур управления составляющей тока статора 1„ эквивалентной току возбуждения ДПТ. Хотя по своей функции этот канал и подобен каналу управления магнитным потоком ДПТ, он более сложен, поскольку взаимосвязь модуля у„, составляющих тока и напряжения статора по оси х характеризуется дифференциальными уравнениями второго порядка. На этот канал оказывает влияние и составляющая тока статора 1о в виде трансформаторных ЭДС, пропорциональных рассеяниям статора и ротора. Важной особенностью системы управления с опорным вектором потокосцепления Ч'„является возможность его прямого измерения с помощью датчйков, установленных в воздушном зазоре АД.
Подобные системы имеют более высокие показатели качества 207 7 209 208 управления по сравнению с системами, где используется косвенный (расчетный) путь определения сигналов обратных связей. Если при определении момента воспользоваться выражением М = —,Он ' ~Ч72 х 1,1, Е2 где Е; — индуктивность обмотки ротора, приведенная к цепи статора, то в качестве регулируемых будут выбраны векторы Ф2 и 1н Их векторные диаграммы при ориеуггации Ч', по оси х системы координат х, у представлены ларис.
6.35, б. Здесь же показаны векторы токов намагничивания 1„, ротора 1,' и проекции векторов тока статора и ротора на оси х, у и а, Д. При этом Ч 2х = 1212х 'у Е7217х = Ч 2 7 2у Е212у + Е7217у (6.43) 12х 07 12у Ч 2н277ннн хну хх27 т.е. в установившемся режиме вектор тока ротора 1,' перпендикулярен вектору Ф2, отстает от него на угол 90 эл.
град., а его модуль при Ч', = сопзг меняется пропорционально абсолютному скольжению. В двигательном режиме вектор тока статора 1, опережает вектар Ч', На УГОЛ 9 = атегй(Е2оу.н.нух/Я,'), ЕГО СОСтаВЛяЮщая 1„= = Ч'21Е72 определяет потокосцепление ротора Ч',, а составляющая 1„. = Ч'2Е2СОНн,ну,/(Е721(;) КОМПЕНСИруЕт ВЛИЯНИЕ На НЕГО рЕаКцИИ ротора. В соответствии с выражениями (6.42) и (6.43) электромагнитный момент АД определяется взаимодействием ортогональных составляющих лотокосцепления ротора Ч', = Ч', = Е„1„и тока статора 1цт Таким образом, при стабилизации Ф„как и при стабилизации Ф„, система векторного управления будет подобна системам управления двигателями постоянного тока, где составляющая 1„тока статора определяет потокосцепление Ч', АД (магнитный поток ДПТ), а составляющая 1,2 является моментной составляющей тока статора (аналогично току якоря ДПТ).
Векторные диаграммы на рис. 6.35 позволяют дать физическую интерпретацию принципа построения систем векторного управления АД по аналогии с управлением машиной постоянного тока. Так, в системах управления с ориентацией вектора потокосцепления Ф, по оси х при отсутствии задания скорости АД и статической нагрузки на его валу (М, = 0) должно обеспечиваться задание исходного потокосцепления Ч'2 лишь за счет составляющей тока статора 17, При этом вектор тока статора 17, равный по модулю току 1,7, будет совпадать по направлению с вектором Ч',, равным по модулю потокосцеплению Ч',„. Если подобного совпадения не произойдет, то появление составляющей 1„, и-О приведет согласно выражению (6.42) к возникновению электромагнитного момента М~ 0 и при Мх = 0 начнется движение вала ротора АД.
Тогда за счет обратной связи по скорости (либо по ЭДС) двигателя система должна обеспечить фазовый поворот вектора 1, до его совпадения с вектором 'Р„при котором электромагнитный момент станет равным нулю и произойдет останов двигателя. При неподвижном роторе (1; = О, ану„„= 0) и отсутствии статической нагрузки вектор Ч', будет неподвижным в пространстве, а ток 1,— постоянным во времени. Система координат х, у также будет неподвижна. Подобное состояние АД аналогично условию полачи постоянного тока в обмотку возбуждения ДПТ без подключения его якорной цепи к источнику напряжения.
При поступлении сигнала задания скорости АД система управления сначала обеспечивает поворот вектора 1, относительно Ф, и, в итоге, возникновение электромагнитного момента М~ О, под действием которого при М> М, начинается движение вала ротора АД. Это движение будет происходить до тех пор„пока реальная скорость АД не сравняется с заданным значением. При их равенстве вектор 17 вновь устанавливается по направлению вектора Ч'„ а электромагнитный момент становится равным нулю. Однако в отличие от предыдущего режима ток статора является уже переменным во времени, а вектор Ч', вращается в пространстве со скоростью, пропорциональной частоте тока. С той же скоростью вращается и система координат х, у. Поэтому составляющие 1,7 и Ч'„остаются на прежнем уровне.
АД работает в режиме идеального холостого хода со скоростью, также связанной с заданной частотой тока статора. Подобное состояние АД аналогично режиму идеального холостого хода ДПТ, когда при постоянном его возбуждении и М, = 0 якорная цепь ДПТ подключена к регулируемому источнику постоянного напряжения. При увеличении нагрузки на валу АД система управления должна обеспечивать поворот вектора 17 относительно вектора Ч', таким образом, чтобы, во-первых, составляющая 1,„оставалась неизменной, сохраняя постоянство потокосцепления Ч',„, а, во-вторых, составляющая 1, увеличивалась до значения, при котором электромагнитный момент становился равным моменту сил сопротивления на валу АД и двигатель выходил бы на установившийся режим работы.
На векторной диаграмме рис. 6.35, б вектор 1, по мере увеличения нагрузки скользит по линии 1, перпендикулярной вектору Ф,. Результирующая составляющая токов статора и ротора по оси у создает составляющую потокосцепления Ч'„,. При этом конец вектора Ч', скользит по прямой 2, также лерйендикулярной вектору Ч',.
Таким образом, при увеличении нагрузки двигателя и стабилизации Ч', поток намагничивания машины также увеличивается, что необходимо учитывать при реализации системы управления приводом со стабилизацией потокосцелления ротора. «гпР>х х'>х + 1«»Я! 0>Оэ»Ч>«>.,' (6.44) О(Ч>! 11«> '> 1! Я! + О» Ч> Й для статорной цепи и О= гх Р1' Я,' «>г (6,45) 12>Я2 Н («ООэл Рп«0) 1 2» 12>Я2 У Га«00»лнон 1 2» для цепи ротора АД. Здесь Цх, «»; — проекции вектора напряжения питания статора АД.
Проекции векторов потокосцеплений статора и ротора на оси х, у: 'Р,>, — — 1«1«у + 1«212>; (6.46) Ч'гу = 0 = Ц12> + Ь«21«х. (6.47) 1 «х = Ь>1«х У Ь!212» 1 гх = х'212» 'Н х'«21«х) 210 Особенностью систем управления с опорным вектором потокосцепления 'Р, является более простая, чем при опорном векторе Ч'„, структура управления. В соответствии с рис, 6.35, бона должна иметь два канала управления — потокосцеплением Ч', и скоростью двигателя. Канал управления Ч',двухконтурный; внутренний контур управляет составляющей 1» тока статора, внешний — модулем потокосцепления ротора. Двухконтурным может быть и канал управления скоростью АД: внутренний контур управляет составляющей 1,, тока статора, внешний — угловой скоростью ротора.
Недостаток систем с опорным вектором потокосцепления ротора в том, что определение этого вектора возможно лишь расчетным путем на основе параметров АД, как правило, известных не точно и изменяющихся при работе двигателя. При стабилизации потокосцепления ротора ('Р, = сопзг) механические характеристики АД подобны характеристикам ДПТ с независимым возбуждением. Поскольку теория и технические решения замкнутых систем управления электроприводом с ДПТ, имеющим независимое возбуждение, достаточно апробированы, то понятна привлекательность применения систем векторного управления с управлением по потоку ротора. Структурная схема АД при управлении по вектору потокосцеплення ротора.
Динамические свойства короткозамкнутого АД при питании от источника напряжения в системе координат х, у при ориентации вектора потокосцепления ротора по оси х определяются следующими выражениями 181: С учетом (6.48) уравнения (6.46) преобразуются к виду Ч>! I«2 Рг у о1 >1 Ч>«у оХ>1>у (6.49) где /сг — коэффициент электромагнитной связи ротора, /«г = 1>2>>1';1 >2 о — коэффициент рассеяния магнитного поля АД, а = 1 — —, ! 2 Подставив (6.49) в (6.44), для статорной цепи АД получим «1'1'гх «>1«х (1>х = >«2 гх Р аб! " + 1„Я, — об«1«>0>0„; '(г ' '(г (6,50) «(1«, (7„= Ы,— 'О- 1„Я, +(7«,Ч'„+ о11„'')00,„. «12 Уравнения (6.45) для роторной цепи с учетом (6.48) преобразуются к виду = 7«2Я21«х, 12» («ООэл Рп«О) Ргх = 7«2Я21«у.
( . ) С учетом (6.51) уравнения (6.50) примут вид , '1'г о1«1!>0>оы+(Я!+Я>Яг)1! +об! Яг 2 О(1«х . (1! у = ~Х! —" е 1, (Я, + 7«2 Я,') + (йгЧ'2»0>О „— l«2'Я21! ) '- г ' (6.52) '>о1О1! «00>л оа ! ( + 1!~(Я! ! >«2Я2)+ (>«21 2»0>Оэл — >«гЧ>20>оэл О 7«гРп«ОЧ>2») + о1«1«»0>О . = 7«2Рп«О'Ргх + > ог.!1«»0>Оэл + (Я! '!' >«2 Я2)1!у у ол ! Если представить в осях х, у составляющие ЭДС, наводимые в статоре, как Я,' Е = 82 = Ч'2 -«- О1«1!у0>Оэл «х 1, -» Е«у «2Рп«О Р2» 10 «х О»а' (6.53) 211 Поскольку при ориентации вектора потокосцепления ротора по оси х в системе управления АД представляет интерес определение зависимостей между переменными Ч', и 1, исключим из уравнений (6.44) — (6.47) переменные Ч',„, Ч',,„1,', и 1,', Из (6.47) токи ротора С о о хх в с с х> с с о с с о с >х ; ы 2!3 212 где выражение lгз — Ч',х = (lс 1;, + /с2 1,х) Я' определяет падение на- пряжения в роторной цепи АД, выражения о1,1,>е>„,х и оЕ>1гхе>о,х характеризуют ЭДС самоиндукции или падение напряжения на индуктивном сопротивлении цепи статора, а >г2р„е>'Рз„учитывает составляющую ЭДС вращения, наводимую в статоре потокосцеп- лением ротора, то уравнения (6.52) примут вид (1м =-Е, +(Я>+)г>Я2)1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
