ПЗ (1230990), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

(1.21)

Выходной сигнал компаратора момента может принимать значения 1, 0, – 1, так как требования к ошибке управления моментом гораздо выше, чем при управлении потокосцеплением:

(1.22)

Знак сигнала ошибки соответствует знаку требуемого приращения величины. На основании этих сигналов можно выбрать необходимую комбинацию включения ключей – . При этом будет сформирован базовый вектор напряжения, поддерживающий допустимые отклонения и . Выбор базового вектора, минимизирующего ошибку регулирования, выполняют в зависимости от текущего сектора расположения вектора (таблица 1.3).

Таблица 1.3 – Таблица формирования базовых векторов напряжения

В отличие от системы трансвекторного управления асинхронным двигателем, система прямого управления моментом не требует преобразования координат для описания его электромагнитных процессов [1].

2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ТРАНСВЕКТОРНОГО УПРАВЛЕНИЯ С ФОРМИРОВАНИЕМ ТОКА СТАТОРА

При построении систем трансвекторного управления в той или иной форме используются математические модели асинхронных двигателей, позволяющие создать независимые каналы управления переменными, формирующими вращающий момент.

Система управления, формирующая частоту, амплитуду и фазу токов статора двигателя – называется системой токового управления. Для упрощения выражений ограничимся двухфазным представлением машины, так как отличие его от трехфазного заключается в несущественном для нашей задачи преобразовании числа фаз с помощью умножения на постоянные коэффициенты.

Регулирование электромагнитного момента асинхронного двигателя может осуществляться двумя сигналами: потокосцеплением и частотой ротора или поперечной составляющей тока статора . Остановимся вначале на системе управления с сигналами и показанными на рисунке 2.1

Рисунок 2.1 – Структурная схема системы токового управления

Сигналы задания координат тока и можно представить как:

; , (2.1)

где – электромагнитная постоянная времени ротора;

– потокосцепление ротора;

– угловая частота ротора;

– взаимоиндуктивность между ротором и статором;

– число пар полюсов;

– обозначены параметры, определенные экспериментальным или расчетным путем.

Ротатор осуществляет преобразование координат тока из синхроной системы в неподвижную с текущими значениями угла

, (2.2)

где – частота вращения ротора, определяемая по сигналу датчика скорости вращения ;

Если скорость вращения определяется без погрешности и , то и

, (2.3)

То есть преобразование координат ротаторами в этом случае соответствует единичной передаточной функции и производится без погрешности.

С учетом (2.3) также следует, что

, (2.4)

. (2.5)

Таким образом, при соблюдении условий соответствия электромагнитных параметров асинхронного двигателя и коэффициентов элементов устройства управления, а также точного определения скорости вращения и выполнения математических операций, заданные значения и будут в точности соответствовать потокосцеплению и частоте ротора двигателя. Причём, управление этими величинами будет происходить независимо, то есть так, как если бы в структуре асинхронного двигателя были устранены перекрёстные связи. Поэтому блок устройства управления, реализующий эту функцию называется блоком развязки координат (БР на рисунке 2.1).

В случае постоянства потокосцепления ротора ( ) структурная схема асинхронного двигателя преобразуется к виду рисунок 2.2, а, соответствующему передаточным функциям

; , (2.6)

где – электромеханическая постоянная времени.

Рисунок 2.2 – Эквивалентные структурные схемы асинхронного привода при трансвекторном управлении с различными входными сигналами

Если в качестве входных сигналов устройства управления использовать и , то его структура и модель двигателя будут иметь вид рисунок 2.3 и 2.4

Рисунок 2.3 – Устройство управления с поперечной составляющей тока в качестве входного сигнала

Рисунок 2.4 – Структурная схема асинхронного двигателя при токовом управлении

В статическом режиме асинхронный двигатель в системе токового управления имеет абсолютно мягкую механическую характеристику и для получения этих характеристик требуется обратная связь по скорости вращения. Принципиально возможно построение таких систем с одной или двумя об-ратными связями. Обратная связь по скорости вращения с помощью регулятора (РС) формирует на входе блока развязки координат (БР) сигнал задания момента . При отсутствии контура регулирования потокосцепления ротора (рисунок 2.5, а) угловое положение системы координат определяется интегрированием суммы

, (2.7)

где – пропорциональный коэффициент регулятора.

После определения вектора тока задания в неподвижной ортогональной системе координат и преобразования в фазную систему , его координаты сравниваются со значениями реальных фазных токов ( ), а затем с помощью релейных регуляторов и инвертора (И) в обмотках статора формируются токи с отклонением от заданных значений, определяемым величиной гистерезиса регулятора [1].

В системах управления на рисунке 2.1 и 2.5, а, положение системы координат определяется сигналом задания частоты ротора и скоростью вращения без учёта реального положения потокосцепления ротора в пространстве. Это приводит к статическим и динамическим ошибкам регулирования, и снижению энергетических показателей привода, так как системы координат устройства управления и двигателя в общем случае рассогласованны.

В приводах высокого качества модуль и положение потокосцепления ротора определяется (идентифицируется) с помощью датчиков, расположенных в зазоре машины (рисунок 2.5, б). Обычно это датчики Холла, но иногда используют измерительные витки, уложенные на клиньях пазов пакета статора, в которых переменный поток наводит электродвижущую силу, пропорциональную его величины и скорости изменения. Если датчики установлены на осях двух фазных обмоток статора, то их выходные сигналы соответствуют представлению вектора основного потокосцепления в фазных координатах . Если же они установлены на ортогональных осях, ориентированных по оси обмотки фазы , то выходные сигналы соответствуют представлению вектора в координатах . Измерение основного магнитного потока позволяет вычислить координаты вектора потокосцепления ротора и ориентировать по нему систему координат управления, а также создать соответствующий контур регулирования.

Рисунок 2.5 – Функциональные схемы систем токового управления асинхронного двигателя

Потокосцепление ротора можно определить по координатам основного потокосцепления и тока статора. Из уравнения потокосцепления статора в неподвижной системе координат

, (2.8)

с учетом того, что

, (2.9)

можно получить искомое уравнение

, (2.10)

и вычислить амплитуду и угловое положение потокосцепления ротора

; ; . (2.11)

На рисунке 2.5, б, показана система векторного управления с устройством идентификации потокосцепления (ИП). Система координат в ней ориентирована по сигналу , вычисленному по сигналам датчиком магнитного потока. Контур регулирования скорости вращения в ней дополнен контуром регулирования модуля потокосцепления . Такая система при условии отсутствия ошибок идентификации и последующих вычислений при преобразованиях координат позволяет полностью реализовать принцип трансвекторного управления [1].

Недостатком устройств с датчиками магнитного потока является то, что, их выходной сигнал обычно сильно зашумлён и при низких скоростях вращения из него практически невозможно выделить полезную информацию. Поэтому потокосцепление ротора часто вычисляется с помощью динамической модели асинхронного двигателя. Для этого можно использовать уравнение ротора в неподвижной системе координат

, (2.12)

Характеристики

Список файлов ВКР