Реализация векторного управления.

Векторное управление может быть реализовано в частотно регулируемом электроприводе, как на основе АИТ с ШИМ, так и на основе АИН с ШИМ.

Одна из возможных схем управления на основе АИН с ШИМ представлена в виде структурной схемы. рис.35

где БРП – блок регуляторов переменных

БЗП – блок задания переменных

БВП – блок вычисления переменных

ДС – датчик скорости

Рассмотрим системы управления двух видов:

· Сенсорная (ω измеряется)

· Бессенсорная (ω вычитается)

Положение переключателя на схеме соответствует бессенсорной схеме управления.

На вход блока регулирования переменных подают задающий сигнал ω или М, а также потокосцепление ротора ψ₂. Кроме того, на БРП подается сигнал ОС с выхода БВП, ориентированные по значениям составляющих токов статора (I_1М, I_1ψ), а также потокосцепления ротора (ψ₂, ω). БЗП осуществляет преобразование задающих переменных (I_1М^* I_1ψ^* - преобразованные входные задающие сигналы) в систему трехфазных сигналов управления АИН с ШИМ. Смысл преобразования заключается в координатном преобразовании параметров из неподвижной системы в подвижную ортогональную систему координат. Ориентация поля ротора АД заключается в совмещении продольной оси с вектором потокосцепления ротора. При этом достигается полное совпадение между I_1М c I_1g и I_1d c I_1ψ, а также достигается соответствие углов векторов ψ₂ и ψ_2d.

БВП вычисляет текущие значение амплитудных и фазных параметров, потокосцепления ротора ψ₂, а также моментообразующей I_1М и потокообразующей I_1ψ тока статора, осуществляя преобразование реальных сигналов с выхода АИН с ШИМ. Надежность и стоимость системы управления, а также качество характеристик электропривода зависит от числа измеряемых параметров и от точности их измерения.

Для векторного управления АД необходимо измерять минимум два из четырех доступных для измерения переменных.

1. Токи в фазах статора (I_a, I_b, I_c)

2. Напряжения в фазах статора (U_a, U_b, U_c)

3. Угловая скорость вращения ротора (ω)

4. Положение ротора (угол отклонения ротора относительно вертикальной оси).

Наиболее простым и надежным является ЭП разомкнутый по скорости, т.е. не содержащий датчика скорости – бессенсорный ЭП.

В таких ЭП измеряется только ток и напряжении статора, а ω и s вычисляются в БВП. При этом в БВП задается модель которая учитывает типовые или реальноизмеренные активные и индуктивные сопротивления двигателя. Однако из-за сложности точного представления этих параметров (в частности невозможно учитывать зависимость активного сопротивления от температуры двигателя). Такие ЭП обладают невысокими регулируемыми свойствами (низкая точность при малых скоростях вращения) диапазон регулирования Д=100:1.

Значительно больший диапазон 1000:1 обеспечивают замкнутые по скорости ЭП (сенсорные), содержащие в своем составе электромеханические или цифровые датчики скорости, устанавливаемые на валу двигателя. Такие электроприводы меньшее надежны и имеют боле высокую стоимость.

Векторное управление частотно регулируемым электроприводом с ШИМ требуют высокой скорости вычислений и может быть реализовано на современных мощных цифровых микропроцессорных контроллерах. Требуется большое число датчиков, способных обеспечить высокую точность измерения.