3 Системы векторного управления

3.1 Синтез и анализ системы векторного управления с ориентацией по потокосцеплению ротора

Таблица 7 – Исходные данные

Параметр	Значение	Ед. изм.
Номинальная частота вращения ротора	307,72	с-1
Номинальный момент Мн	146,2368	Н·м
Пусковой момент Мп	380,2158	Н·м
Номинальный ток статора Iн	81,46	А
Критическое скольжение sкр	0,15746
Активное сопротивление статора RS Приведенное активное сопротивление ротора		Ом
		Ом
Индуктивность статора LS	0,045	Гн
Приведенная индуктивность рассеяния статора и ротора		Гн
Индуктивность цепи намагничивания	0,044	Гн
Частота питающей сети fс	50	Гц
Момент инерции	0,13	кг·м2
Коэффициент магнитной связи статора и ротора kr	0,98
Суммарный момент инерции	1,17	кг·м2

Структурная схема векторной системы управления с ориентацией по потокосцеплению ротора двигателя изображена на рисунок 24. За основу данной структурной схемы использована структурная схема из [2, c. 218] изменения были произведены в соответствии с информацией [3].

Рисунок 26 - Структурная схема ПЧ-АД при векторной системе управления

_{Синтез регуляторов системы управления}

_{Синтез регулятора тока.}

_{Запишем передаточную функцию разомкнутого контура стабилизации тока:}

где - суммарное активное сопротивление фазы двигателя.

_{Желаемая передаточная функция разомкнутого контура стабилизации тока:}

Принимаем соответствии с настройкой регулятора на МО, .

Вычислим передаточную функцию регулятора:

Обозначим:

Тогда выражение примет вид:

Синтез регулятора потока

_{Запишем передаточную функцию разомкнутого контура стабилизации потока:}

_{Передаточная функция замкнутого контура регулирования потока:}

_{Желаемая передаточная функция разомкнутого контура стабилизации потока:}

Принимаем в соответствии с настройкой регулятора на МО, а не скомпенсированную постоянную времени принимаем .

Вычислим передаточную функцию регулятора:

Обозначим:

Тогда выражение примет вид:

Синтез регулятора скорости

_{Запишем передаточную функцию разомкнутого контура стабилизации скорости:}

_{Передаточная функция замкнутого контура регулирования потока:}

_{Желаемая передаточная функция разомкнутого контура стабилизации потока:}

Принимаем соответствии с настройкой регулятора на МО, а не скомпенсированную постоянную времени .

Вычислим передаточную функцию регулятора:

_{Расчет коэффициентов структурной схемы в абсолютных единицах}

Основная задача в расчете коэффициентов структурной схемы заключается в том, чтобы определить максимальные проекции токов на оси х и у.

Методика определения проекций на оси х и у:

1) Комплексное уравнение асинхронной машины с заторможенным ротором:

2) Найдем приближенно ток холостого хода, без учета механических потерь:

Пренебрегаем , т.к. по сравнению с оно значительно мало.

3) Найдем ток в обмотке ротора:

4) Найдем полную реактивную мощность:

где - реактивная мощность намагничивания;

- реактивная мощность рассеяния обмотки статора;

- реактивная мощность рассеяния обмотки ротора.

Длина вектора (амплитудное значение) тока намагничивания:

Эффективное значение тока намагничивания

5) Найдем для проверки расчетов:

6) Найдем отклонение расчетного косинуса от номинального паспортного:

Данное отклонение допускается.

7) Расчет проекций токов на оси х и у:

где - значение тока намагничивания,

Амплитудные значения токов:

8) Длина вектора потокосцепления ротора:

9) Угол опережения вектора тока статора вектором потокосцепления ротора:

10) Найдем номинальный электромагнитный момент:

Анализируя полученный результат видно небольшую разницу. Разница в моментах объясняется тем, что имеют место быть различные потери, как в обмотках ротора, так и механические.

_{Коэффициент обратной связи по потоку:}

_{Коэффициент обратной связи по току:}

_{Коэффициент обратной связи по скорости:}

_{Коэффициент передачи преобразователя по напряжению и постоянная времени:}

Расчет регуляторов

Регулятор тока:

Регулятор потока:

Регулятор скорости:

В канале управления потоком при синтезе регулятора тока принимаем длину проекции базисного тока на ось х равной проекции на ось у. В таком случае сигнал в модели по каналу потока необходимо ограничить до уровня, при котором проекция тока на ось х достигает своего максимального значения.

Найдем необходимое напряжение ограничения сигнала из пропорции:

Рис. 27 Структурная схема ПЧ-АД при векторной системе управления

В результате моделирования получили следующие переходные процессы при пуске.

Ψ

Рисунок 28 – График переходных процессов при пуске