Г. Г. Соколовский - Электроприводы переменного тока с частотным регулированием (1249707), страница 23
Текст из файла (страница 23)
подразд. 1.6). Можно также отметить, что скалярное управление базируется на зависимостях, лежащих в основе схемы замещения асинхронного двигателя (см. рис. 1.2 и 6.3), а векторное управление — на соответствующих структурных схемах (см. гл.2). Наглядное представление о разнице между скалярным и векторным управлением дано в работе 1351 на основе рассмотрения режима Л1-компенсации (см. рис.
6.4, б). Различие формулируется следующим образом: если напряжение на статоре двигателя Ц формируется как сумма модулей напряжения за активным сопротивлением фазы статора Е, и падения напряжения на активном сопротивлении 1, Яь то такое управление является скалярным; если же вектор напряжения О, образуется как векторная сумма этих величин Е, + Т,Ао то это — векторное управление. Для пояснения смысла использования векторного управления обратимся к математическому описанию асинхронного двигателя в пространственных векторах при ориентации оси вещественных вращающейся системы координат а — В по вектору Ч',.
Такому описанию соответствуют формулы (2.23) ... (2.26) вместе с равенством со, = сор„+ со„, выражением для электромагнитного момента и основным уравйением механики. По этим формулам построена структурная схема асинхронного двигателя (см. рис. 2.5), в которой все переменные представлены сигналами постоянного тока. Входными сигналами являются проекции вектора статорного напряжения и„и и,~, а выходными величинами электромагнитной части схемы — потокосцепление ротора Ч', и электромагнитный момент М,. Частота роторной ЭДС а„рассчитывается через проекцию на ось В вектора тока статора и потокосцепление ротора. В свою очередь, через скорость двигателя ы и роторную частоту го, рассчитывается частота напряжения питания соо,„.
В структуре двигателя существуют перекрестные связи между каналом формирования потокосцепления ротора и каналом формирования электромагнитного момента. Если тем или другим способом скомпенсировать влияние перекрестных связей, то окажется, что сигналом по оси а независимо задается потокосцепление ротора, а сигналом по оси 13 — электромагнитный момент при данном значении потокосцепления ротора 'Ч,. Таким образом, структура асин- 146 хронного двигателя„полученная на основе рассмотрения пространственных векторов, оказывается практическги такой же, как структура двигателя постоянного тока независимого возбуждения.
Аналогия с двигателем постоянного тока становится еще более очевидной, если в преобразователе, от которого питается двигатель, с помощью быстродействующих токовых контуров (см. подразд. 4.4) формируются непосредственно составляющие тока статора (,„и!„в. На рис. 6.9, а показана часть структурной схемы рис. 2.6, иллюстрирующая процесс формирования электромагнитного момента в этом случае, а на рис. 6.9, б — схема формирования электромагнитного момента в двигателе постоянного тока с независимым возбуждением. На ней /г~ — коэффициент, связывающий в линеаризованном описании двигателя постоянного тока поток возбуждения Ф с током возбуждения (,.
Видно, что составляющая тока статора асинхронного двигателя („в приводе с векторным управлением играет ту же роль, что ток возбуждения в машине постоянного тока, постоянная времени ротора Т, эквивалентна постоянной времени возбуждения Т„а коэффициент Зр„)г,/2 соответствует машинной постоянной двигателя постоянного тока с,. Улучшение динамических свойств привода с асинхронным двигателем при векторном управлении является результатом того, что в переходных процессах имеется возможность поддерживать постоянство потокосцепления ротора, в отличие от скалярного регулирования, где потокосцепление ротора в переходных процессах меняется при изменении токов статора и ротора, что приводит к снижению темпа изменения электромагнитного момента.
В приводе с векторным управлением, где потокосцепление ротора можно поддерживать постоянным, электромагнитный момент изменяется так быстро, как быстро изменяется составляющая тока статора г,в (аналогия с изменением момента при изменении тока якоря („в машине постоянного тока). Рис. 6.9, Сравнение структуры асинхронного двигателя при векторном управлении (а) со структурой двигателя постоянного тока независимого возбуждения (б) 147 Системы векторного управления, называемые также системами с ориентацией по полю, можно подразделить на системы с прямой и косвенной ориентацией по полю. Трактовка этих понятий не однозначна.
При первой трактовке 135„601 к системам с прямой ориентацией по полю относят только те системы, в которых осуществляется непосредственное измерение потока с помощью тех или иных датчиков потока (см. раздел 7.3). Вторая трактовка [6Ц относит к системам с прямой ориентацией и те системы, в которых поток рассчитывается по модели двигателя, так как это дает возможность, так же как при непосредственном измерении потока, по- . строить замкнутый контур его регулирования.
К системам с косвенным измерением в этом случае относят только системы, в которых поток не измеряется и не рассчитывается, а формируется путем задания других переменных (рис. 6.10). На нем предполагается, что двигатель М представлен в виде математической модели во вращающейся системе координат а — ~3 (см. рис. 2.6). Так же представлен и преобразователь частоты (ПЧ) с инвертором, управляемым током ПЧ. На рис. 6.10, а показана структура привода, поясняющая принцип векторного управления с прямой ориентацией по полю. Асинхронный двигатель получает питание от преобразователя частоты. Входными сигналами для преобразователя служат ь", и ~, — проекции пространственного вектора тока статора на оси вращающейся системы координат.
В модели двигателя по истинным значениям токов ~,„и 6а и значению скорости двигателя ь рассчитываются значения электромагнитного момента )1Т и потокосцепления ротора Ч'ь (Значком л над символами помечены ) величины, определяемые в модели.) Там же рассчитывается мгноь венное значение угла поворота О, вращающейся системы координат а — 1) относительно неподвижной системы координат х — у (подробнее см. подразд. 7.4). Значение угла поворота используется в схеме преобразователя координат, который описан ниже и на схеме рис. 6.10, а не показан. Потокосцепление ротора Ч'~ сравнивается с сигналом задания Ч', на входе регулятора потока (РПт), а момент двигателя М~ — с сигналом задания момента на входе регулятора момента (РМ).
Контур регулирования момента выполнен как внутренний по отношению к внешнему контуру скорости с регулятором скорости (РС). Система с косвенной ориентацией по полю (рис. 6.10, б) не содержит узлов измерения или расчета потокосцепления ротора. Требуемые сигналы задания составляющих тока статора формируются на основании заданных значений потокосцепления Ч", и электромагнитного момента (внешний контур скорости, аналогичный контуру, с регулятором РС на рис. 6.10, б не показан).
При 148 Рис. 6.! О. Структура привода с прямой и косвенной ориентацией по полю: а — с моделью двигателя; б — с косвенной ориентацией определении задающих значений токов используется математическое описание двигателя в виде структурной схемы с ориентацией вектора Ч', по оси а (см.
рис. 2.6). Так, по выражению 1,*„= = Чгт,(Утре !)/Ем, куда входят значения задающих величин, находится зависимость г,„= у 1Ч'т). Из выражения для составляющей тока по оси Р 11а = М,'ЯЗ/2) р„/стЧ'т) определяется коэффициент с1 = 1/КЗ/2)р„/ст). Коэффициент ст определяется на основании равенства го, = !г, й;г,~/тут как ст = 1(1с,йт. Как уже отмечалось, структурная схема асинхронного двигателя во вращающейся системе координат содержит в качестве входных и выходных величин проекции соответствующих пространственных векторов на оси вращающейся системы координат. Эти величины являются величинами постоянного тока, что позволяет строить систему управления приводом так же, как систему управления электроприводом постоянного тока. Между тем, в реальной системе с трехфазным асинхронным двигателем напряжения и токи представляют собой трехфазные системы синусоидальных величин. Поэтому при построении системы управления электроприводом на основе структурной схемы рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
