Г. Г. Соколовский - Электроприводы переменного тока с частотным регулированием (1249707), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Он проявляется следующим образом: если пластину из проводникового или полупроводникового материала поместить в магнитное поле с напряженностью Н и пропустить через нее ток 7 (рис. 7.7), то в ней возникает электрическое поле в направлении, перпендикулярном векторам напряженности и тока. При этом на боковых гранях пластины возникает ЭДС Холла и. Если плотность тока 7' постоянна, то эта ЭДС пропорциональна напряженности магнитного паля, т.е.
магнитному потоку. В рассматриваемой системе два датчика Холла, сдвинутых в плоскости поперечного сечения двигателя на 90 зл. град друг относительно друга, установлены в зазоре между статором и ротором двигателя, т.е. находятся под действием главного магнитного потока (потока в зазоре). Поскольку вектор потока вращается в Рис. 7.7. Принцип работы датчика Холла 187 пространстве, напряжение на выходе датчика после того, как отфильтрованы высшие гармоники, имеет синусоидальную форму. Наличие пространственного сдвига между датчиками приводит к тому, что выходные напряжения датчиков сдвинуты друг относительно друга на 90 во времени и представляют собой взятые в определенном масштабе проекции вектора главного потокосцепления Ч' . и Ч', на оси неподвижной системы координат.
В основу построения системы регулирования скорости положены принципы, вытекающие из математического описания асинхронного двигателя во вращающейся системе координат, при направлении оси а по пространственному вектору потокосцепления ротора (см. рис. 2.5). Принцип построения системы поясняет функциональная схема (рис. 7.8). Асинхронный двигатель М питается от преобразователя частоты (ПЧ) со звеном постоянного тока и автономным инвертором напряжения.
На входе преобразователя действует трехфазная система задающих напряжений и~д, я~ю и~с. Система регулирования выполнена во вращающейся системе координат. Преобразование координат в прямом канале (ПКП) и в канале обратной связи (ПКО) производится в соответствии с правилами преобразования координат в системе векторного управления (см. подразд. б. 3). Для преобразования переменных из вращающейся системы координат в неподвижную систему координат и обратно необходимо воспользоваться формулами (6.15) и (б.1б) и располагать значениями апО, и созО, (О, — угол между осью х неподвижной системы координат и осью а вращающейся системы координат).
Связанные с этим вычисления, а также определение модуля вектора потокосцепления ротора, по которому замыкается контур регулирования потока, выполняются в функциональном преобразователе ФП2 по выражениям: )Ч= Я" А' япО, = щз„/~Ч'з~„ сов О, = щ,~~Ч'з~. Однако с помощью датчиков Холла определяются проекции пространственного вектора главного потокосцепления, а не проекции вектора потокосцепления ротора. Поэтому предварительно должен быть выполнен соответствующий пересчет.
Пространственный вектор главного потокосцепления определяется суммой векторов статорного тока и роторного тока, приведенного к статору. Потокосцепление ротора отличается от главного потокосцепле- 188 Л Ь й~ о о х Х И Й О. Е .й х о О. Д о Ь о М О О, о И х Сй К ния на величину потокосцепления рассеяния ротора. Эти соотно- ' шения представляются равенствами, записанными для пространственных векторов: Ч' = А (Х, + 1~) и Ч'р = Ч' + Е„!„откуда пос- . ле исключения вектора тока ротора получается выражение для векто- ~~ ра потокосцепления ротора в виде Ч'г —— Ч' /(?гз — Ц,1~ ) В проек- ) циях на оси системы координат х — у последнее выражение запи-, шется в виде: Ч2к 1 юих/(?г2 2'2а~!х)1 Ч2у 1 пг(Я2 2'аду) Преобразования, необходимые для получения значения пото-, косцепления ротора в соответствии с этими выражениями, вы- .
полняются в функциональном преобразователе ФП1 (см. рис.?.8). В преобразованиях используются измеренные значения Ч' „и Ч', и значения проекций вектора тока статора на оси неподвижной системы координат 1„. и г,х, которые вычисляются в блоке 3/2 по . измеренным мгновенным значениям фазных токов статора.
Как уже отмечалось ранее, для того чтобы обеспечить независимое управление потокосцеплением ротора и электромагнитным моментом (скоростью) двигателя, необходимо во вращающейся ' системе координат исключить взаимное влияние проекций вектора тока статора (,„и г,~, характеризуемое в структурной схеме (см. рис. 2.5) наличием перекрестных связей по этим проекциям. В рас- '; сматриваемой системе эта задача решается специальным блоком компенсации (БК), где компенсация перекрестных связей выполняется пугем введения на вход ПКП таких же перекрестных связей, как в структуре двигателя, но взятых с обратными знаками. Сказанное поясняет рис.?.9, на котором воспроизведена часть структурной схемы двигателя с рис. 2.5 (тонкие линии) и структурная ~ схема блока компенсации (пунктирные линии).
Поскольку в схеме привода (см. рис. 7.8) не фигурирует в явном виде частота напряжения питания гаа„„вместо нее с определенной погрешностью используется величина, пропорциональная скорости двигателя р„а. По тому же принципу построена предусмотренная в БК компенсация обратной связи по ЭДС вращения двигателя е = Церер„„ (см. рис. 7.9). ) Система управления привода выполнена как система подчиненного регулирования (см. рис. 7. 8). Она включает в себя внутренние контуры регулирования токов по прямой и квадратурной осям 1 ю', и ю',а с регуляторами РТа и РТВ.
Внешними по отношению к токовым контурам являются контур регулирования потокосцепления ротора с регулятором РПт и контур регулирования скорое- ) ти с регулятором РС. Первый из них замкнут по модулю вектора 190 Рис. 7.9. Блок компенсации потокосцепления ротора, вычисленному в функциональном преобразователе ФП2, второй — по сигналу скорости с датчика скорости ДС.
Для того чтобы при изменениях потокосцепления ротора сохранялось значение требуемого момента„заданное значением тока г~, на выходе РС предусмотрен блок деления (БД1 на модуль вектора потокосцепления ротора. 7.4. Система регулирования скорости злектропривода при векторном управлении асинхронным двигателем и определении потокосцепления ротора по модели потока Недостатком системы векторного управления, рассмотренной в подразд. 7.3, является необходимость использования специального двигателя, конструктивной особенностью которого является наличие датчиков Холла, измеряющих магнитный поток в зазоре. 191 В этом состоит одна из причин того, что развитие векторных сис- тем пошло по пути перехода от непосредственного измерения- потока к определению его значения с помощью математической модели электромагнитных процессов в асинхронном двигателе (модели потока).
Такое направление развития векторных систем стало возможным в результате успехов в области силовой электроники и микропроцессорной техники. Функциональная схема системы регулирования скорости электропривода при векторном управлении асинхронным двигателем и определении потокосцепления ротора по модели потока приведена на рис.
7.10, а. Питание двигателя осуществляется от преобразователя частоты со звеном постоянного тока и инвертором, управляемым током. В показанном на рис. 7.10, а варианте схемы быстродействующие токовые контуры выполнены во вращающей-: ся, в отличие от неподвижной, системе координат (см.
рис. 4.11 и 4.12). Поэтому контуры регулирования токов по прямой г„и квадратурной г',а осям включают в себя преобразователи координат прямого и обратного каналов (ПКП и ПКО), аналогично тому, как это показано на рис. б.11. На входах регуляторов токов РТа и РТВ сравниваются между собой сигналы задания токов г,'„и г;"а и истинные значения соответствующих токов. Выходные сигналы регуляторов тока й, и и,'а являются сигналами задания напряжения инвертора.
Во вращающейся системе координат напряжения. на выходе инвертора иьс иы и иш создают токи в статорных обмотках лвигателя гм 1,„и г',с, которые после преобразования их в ПКО во вращающуюся систему координат служат сигналами обратных связей по току. Модель потока показана на рис. 7.10, б. Для рассмотрения ее структуры обратимся к равенствам (2.25) и (2.26), записанным для случая ориентации оси вещественных вращающейся системы координат по вектору потокосцепления ротора, На основании этих выражений получаемые в модели значения потокосцепления ротора и частоты роторной ЭДС записываются в виде: Е (Тгр+ 1) )ггйг~~а ЕиАр Чгг ТгЧ'г где Тг = Ег/Яг,' ~с~ = 1,„'гЕг.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
