27 Прямое векторное управление.

Векторное управление – это частотное управление, где в качестве управляющих воздействий используются пространственные векторы электромагнитных величин. При использовании векторного управления возможно независимо изменять магнитный поток и электромагнитный момент двигателя с помощью составляющих вектора тока статора. Из теории обобщенной электрической машины электромагнитный момент машины определяется векторным произведением векторов:

(8.240)

где , – коэффициенты магнитной связи ротора и статора,

σ – коэффициент рассеяния,

L₁₂ – наибольшее значение взаимной индуктивности между статором и ротором,

L₂ – полная индуктивность ротора,

Р_п – число пар полюсов.

Возможны шесть видов векторного управления, к которым можно еще добавить два

(8.241)

где ψ₁₂ – потокосцепление взаимоиндукции между статором и ротором.

Из всего разнообразия возможных способов векторного управления выбирают такие, которые проще реализовать, в первую очередь, с точки зрения измеряемых величин. Кроме того, следует помнить, что электромагнитный момент достигает максимума при сдвиге векторов, создающих момент, на 90 электрических градусов. Из векторной диаграммы АД следует, что в установившемся режиме векторы , формирующие электромагнитный момент двигателя, перпендикулярны. Следовательно, эти векторы можно взять в качестве управляющих векторов. Но здесь имеется одно неудобство: практически неизмеряемая величина тока . Поэтому векторное управление осуществляется несколько по-другому, с определением вектора через составляющие вектора тока статора , используя векторное выражение электромагнитного момента

(8.242)

Существующую ортогональность векторов и в установившемся режиме следует поддерживать и в переходном процессе. Векторы , , , вращаются с синхронной электрической угловой скоростью ω₁. Поэтому оси х-у синхронно вращающейся системы координат можно привязать к любому из этих векторов. Но, как было объяснено, целесообразно ось х направить вдоль вектора потокосцепления ротора, тогда ось у пойдет вдоль вектора приведенного тока ротора (рис. 8.36).

Из рис. 8.36 видно, что при таком расположении координат х-у и , т.е. электромагнитный момент определяется произведением и, если эти величины будут постоянными, то постоянным будет и электромагнитный момент

(8.243)

Составляющая вектора тока статора направлена вдоль оси Х, т.е. вдоль вектора потокосцепления и является намагничивающей составляющей для потока ротора.

Первая задача векторного управления состоит в том, чтобы в переходном процессе, когда изменяется частота, с помощью системы управления поддерживать показанное на рис. 8.36 расположение векторов, чтобы . Вектор – это физическая величина, где изменение одной из его составляющих приводит к изменению второй. А чтобы иметь возможность независимо регулировать потокосцепление ротора и электромагнитный момент М, необходимо исключить взаимную зависимость составляющих i₁_x и i₁_y вектора тока статора , вводя компенсирующие сигналы. В этом заключается вторая задача векторного управления. Компенсирующие сигналы можно определить из анализа математической модели эквивалентного двухфазного АД в осях х-у: