3. Расчет и построение математической модели двигателя

3.1. Взаимная индуктивность, Гн

3.2. Индуктивность рассеяния, Гн

3.3. Индуктивность обмотки статора и ротора, Гн

3.4. Сопротивление ротора, Ом

3.5. Индуктивности статора и ротора, Гн

3.6. Расчет параметров математической модели

Рис.2 Структурная схема АД в статорных координатах

4. Выбор преобразователя частоты Для управления электродвигателем применяем частотный преобразователь Combarco марки cv-7200gs-300k-ip00

Параметры

Параметры

Диапазон входного напряжения, В	220-380
Частота, Гц	0,1 … 400 Гц
Номинальная мощность двигателя, кВт	315
Максимальный выходной ток, А	700 A
Число входных фаз	3 - AC
Номинальный ток, А	600 A

• Рабочий диапазон температур -10 …+40 оС

• Встроенный источник питания 24В, 50мА

• Встроенный сетевой фильтр

• ПИД-регулятор

• Торможение постоянным током

• Многофункциональные аналоговые и дискретные входы и выходы

• Управление по сети RS-485, MODBUS, PROFIBUS (опция)

5. Выбор и описание системы управления электроприводом.

Трудности синтеза САУ асинхронного двигателя (АД) связано с чрезвычайной сложностью АД как объекта регулирования. Он является многоканальным объектом регулирования с большим количеством перекрестных связей между каналами.

Синтез САУ АД предполагает использование полных дифференциальных уравнений АД, полученных на основе теории обобщенной электрической машины. При этом большое значение имеет рациональный выбор переменных, относительно которых синтезируется САУ, и рациональное ориентирование выбранных переменных. Это дает возможность в ряде случаев существенно упростить задачу синтеза.

Для управления АД применяют несколько видов:

1. Скалярное управление.

2. Векторное управление.

3. Прямое управление моментом.

Недостатком скалярного и векторного управления являются большой объем вычислений при прямом и обратном взаимном преобразовании неподвижной и вращающейся систем координат, а также наличие запаздывания в формировании электромагнитного момента. Для устранения этих недостатков были предложены алгоритмы прямого управления моментом, которые отличает отсутствие необходимости выполнения преобразований координат и настройки регулирования токовых контуров, робастность по отношению к неопределенности параметров, высокое быстродействие по электромагнитному моменту, минимизация обратных связей, минимальная частота коммутации силовых ключей. Недостатком является наличие пульсаций в электромагнитном моменте и потокосцеплении, что снижает точность регулирования, повышает электропотребление и увеличивает акустический шум АД. Это ставит новые проблемы в разработке алгоритмов управления, решению которых в настоящее время посвящено множество трудов.

Впервые способ прямого управления моментом был предложен в 1986 году японскими исследователями Такахаши и Ногучи и в 1988 году германским исследователем Депенброк. В Японии метод получил название «Прямое управление потоком рассеяния», в Германии – «Прямой самоконтроль». Позже метод получил название «Прямое управление моментом» (Direct Torque Control - DTC), которое стало общепринятым. Суть метода заключается в непосредственной коммутации векторов напряжения в функции от определенных косвенным путем значений электромагнитного момента и вектора потокосцепления статора. Основным недостатком первоначально предложенного метода является неточность оценки потокосцепления при отсутствии датчика скорости вращения вала. Данный эффект особенно заметен в районе малых скоростей, когда велико влияние погрешностей измерения и, особенно, неточность определения текущего активного сопротивления статора. Первая промышленная реализация метода состоялась в 1995 году, когда фирмой АВВ был представлен инвертор для управления двигателями переменного тока.

В настоящее время исследованию этих систем уделяется большое внимание во многих странах, о чем можно судить по коли­честву публикаций на эту тему, появившихся на страницах техниче­ской периодики. Самым известным примером практической реализа­ции систем DTC является ряд комплектных электроприводов типа ACS-600, ACS-800 и ACS-1000, выпущенных на мировой рынок фирмой АВВ. Электропривод с системой DTC отрабаты­вает стопроцентный скачек задания момента за 1 - 2 мс, обеспе­чивает регулирование момента при низких частотах вращения, вклю­чая и нулевую, а также обеспечивает точность поддержания скорости на уровне 10% скольжения асинхронного двигателя без использова­ния датчика скорости и 0,01% - с использованием датчика скорости.

Характерными признаками системы DTC являются:

• наличие в системе релейных гистерезисных регуляторов магнитного потока статора и электромагнитного момента двигателя;

• наличие в системе электронной модели двигателя для вы­числения ненаблюдаемых координат (потокосцепления статора дви­гателя, электромагнитного момента двигателя, а также частоты вра­щения ротора двигателя для бездатчиковых систем;

• наличие табличного (матричного) вычислителя оптимально­го вектора напряжения преобразователя частоты;

• наличие идентификатора фазового сектора, в котором в те­кущий момент времени находится вектор потокосцепления статора;

• отсутствие в системе преобразователей координат;

• отсутствие в явно выраженной форме регуляторов состав­ляющих тока статора двигателя;

• отсутствие широтно-импульсной модуляции выходного на­пряжения преобразователя частоты.

• В настоящее время частотно-регулируемые электроприводы переменного тока начинают вытеснять традиционные электроприво­ды постоянного тока.

• Перечисленные динамические свойства систем прямого управления моментом делают их как нельзя более подходящими для широкого класса горных машин. Для многих из них характерны су­щественные колебания момента нагрузки, поэтому высокое быстро­действие в сочетании с большой перегрузочной способностью явля­ются важными факторами при выборе той или иной системы управ­ления электроприводом.

• Таким образом, системы прямого управления моментом час­тотно-регулируемым электроприводом переменного тока, благодаря высоким динамическим свойствам в сочетании с относительной про­стотой алгоритма, становятся одной из перспективных систем управ­ления при создании электроприводов машин, механизмов и техноло­гических комплексов в горной промышленности.