18. Синтез системы управления бесконтактным двигателем постоянного тока. Контроль положения ротора.Рис.1 Упрощенная принципиальная схема бесконтактного двигателя
В положении, показанном на рис. 1, сигнальный элемент через чувствительный элемент "А" открывает транзистор ТА. По обмотке фазы А протекает ток IА. Намагничивающая сила обмотки FА взаимодействует с потоком постоянного магнита ротора. Возникает электромагнитный вращающий момент, и двигатель приводится во вращение (1-й такт на рис. 2). Вместе с ротором поворачивается и СЭ ДПР. При повороте ротора на угол чуть больший 30° СЭ будет воздействовать сразу на два ЧЭ: на "А" и на "В". Это значит, что будут открыты сразу два транзистора: ТА и ТВ. Ток будет протекать по двум фазам А и В. Появится результирующая МДС статора FАВ, которая повернется на 60° по сравнению с первым положением (2-й такт на рис. 2). Рис. 2. Первых три такта в работе бесконтактного двигателя постоянного тока
Эта МДС продолжает взаимодействовать с полем постоянного магнита; двигатель продолжает развивать вращающий момент. Когда угол поворота станет чуть больше 90°, транзистор ТА закроется, ток будет проходить только по обмотке В. Поле ротора будет взаимодействовать только с МДС этой обмотки, однако вращающий момент по прежнему будет воздействовать на ротор двигателя и вращать его в том же направлении (3-й такт на рис. 2). В конечном итоге двигатель достигнет частоты вращения, при которой его электромагнитный момент будет уравновешиваться моментом сопротивления нагрузки.
Рис. 4. Механические характеристики бесконтактного электродвигателя постоянного тока: 1 – при Тэ=1, 2 – при Тэ=0,5, 3 – при Тэ=0,25 Штриховыми линиями на рис. 4 показана граница устойчивости при Тэ=1. Современные вентильные электродвигатели имеют большую перегрузочную способность (Мп/Мн ≥ 5-10), что объясняется использованием редкоземельных постоянных магнитов. При этом нелинейность механических характеристик не превышает 10%. В большинстве случаев можно считать, что механические характеристики бесконтактного вентильного электродвигателя, работающего в двигательном режиме, совпадают с характеристиками двигателя постоянного тока.
19.Синтез системы векторного управления синхронным двигателем с постоянными магнитами. Особенности реализации обратной связи по скорости.Синтез системы управление выполним на основе динамической модели СДПМ в системе координат (d,q) , ориентированной по магнитной оси ротора.
Нулевое задание тока по оси d обеспечивает минимизацию тока статора при заданной величине момента нагрузки. В этом случае ток статора во всех режимах работы привода направлен перпендикулярно магнитной оси ротора (по оси q) в соответствии с векторной диаграммой двигателя на рис 3.4.
Рис 3.4. Векторная диаграмма СПДМ.
Преобразователь
координат dq →ABC выполняет преобразование
фазных токов статора из естественной
трехфазной системы координат (А,В,С)
в ортогональную синхронную систему
координат (d,q) по уравнениям:
где
– угловое положение ротора (электрическое),
полученное с датчика положения.
Синтез регуляторов осуществим на основе принципов подчиненного регулирования с использованием метода компенсации нелинейных связей.
Выполним синтез регулятора тока по оси d.
Структурная схема контура тока по оси d:
где
Коэффициент обратной связи в контуре тока по оси d определим по формуле:
Выполним настройку контура тока на модульный оптимум с малой некомпенсируемой постоянной времени, в результате получим:
Синтез контура тока по оси d выполняем аналогично, с той лишь разницей что сигналом его задания будет нулевое значение тока по оси d.