5. Содержание отчета

5.1. Цель работы.

5.2. Схема силовых цепей для выбранного способа пуска асинхронного двигателя.

5.3. Осциллограммы пусков и торможений двигателя.

5.4. Расчет параметров схемы замещения асинхронного двигателя.

5.6. Расчетные графики переходных процессов тока статора моментаи скорости.

5.7. Анализ совпадения экспериментальных и теоретических графиков переходных процессов тока статора моментаи скоростипри пусках асинхронного двигателя.

5.8. Краткие выводы по лабораторной работе.

6. Контрольные вопросы

6.1. Почему при пуске асинхронного двигателя необходимо ограничивать пусковой ток?

6.2. Почему наиболее эффективные способы регулирования скорости короткозамкнутого асинхронного двигателя связаны с изменением синхронной скорости ?

6.4. Поясните назначение кнопок местной панели управления.

6.5. Какие параметры преобразователя частоты и асинхронного двигателя могут быть отображены на светодиодной панели?

6.6. Что такое «быстрое меню»?

6.7. Какие параметры можно изменить в «быстром меню»?

6.6. Что такое «основное меню»?

6.7. Какие параметры можно изменить в «основном меню» в данной работе?

6.8. В каких случаях в системах «Преобразователь частоты – асинхронный двигатель» применюется задатчики интенсивности?

7. Список литературы

7. Чернышев А.Ю., Чернышев И.А. Расчет характеристик электроприводов переменного тока. Ч1. Асинхронный двигатель: Учебное пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2005. – 136 с.

8. Инструкция по эксплуатации преобразователя частоты DANFOSSVLT2800 113c.

Лабораторная работа №7

ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМ ВЕКТОРНОГО УПРАВЛЕНИЯ

БЕЗ ДАТЧИКА ОБРАТНОЙ СВЯЗИ ПО СКОРОСТИ

Цель работы: получить практические навыки настройки преобразователя частоты «Danfoss FC – 302», исследовать работу электропривода с векторным управлением без датчика обратной связи по скорости.

1. Общие положения

В частотно-регулируемых асинхронных электроприводах векторное управление связано как с изменением частоты и текущих значений переменных (напряжения, тока статора, потокосцепления), так и со взаимной ориентацией их векторов в декартовой системе координат. За счет регулирования и амплитудных значений переменных, и фазовых углов между их векторами достигается наиболее качественное регулирование скорости, момента и тока асинхронного двигателя, как в статике, так и динамике. В тех случаях, когда по требованиям технологического процесса диапазон регулирования скорости асинхронного двигателя не должен превышать применяются бездатчиковые системы асинхронных электроприводов с векторным управлением. В таких системах информация о текущих значениях и пространственных положениях векторов потокосцепления и значениях скорости вращения асинхронного двигателя определяется косвенно по мгновенным значениям токов и напряжений фаз двигателя на основе математической модели асинхронного двигателя. Бездатчиковые системы векторного управления асинхронным двигателем из-за нестабильности параметров схемы замещения двигателя уступают системам с прямым векторным управлением.

Электромагнитный момент асинхронного двигателя можно определить через произведение вектора , комплексно сопряженного с вектором потокосцепления обмотки ротора, и вектора тока статора[1].

Уравнения электромагнитного момента асинхронного двигателя в виде скалярных произведений векторов ,в их компактной и развернутой формах:

(1.1)

Если сориентировать систему координат по действительной составляющей потокосцепления ротора , то мнимая составляющая вектора потокосцепления роторабудет равна нулю. В этом случае момент асинхронного двигателя пропорционален произведению действительной составляющей потокосцепления ротораи мнимой составляющей тока статора:

. (1.2)

На основе выражения (1.2) строятся системы векторного управления асинхронным электроприводом с ориентацией по вектору потокосцепления ротора.

Функциональная схема асинхронного электропривода с бездатчиковым векторным управлением с ориентацией по вектору потокосцепления ротора приведена на рис 1.1.

Рис. 1.1. Функциональная схема асинхронного электропривода с бездатчиковым векторным управлением с ориентацией по вектору потокосцепления ротора

На рис. 1.1 приняты следующие обозначения физических величин:

–сигнал задания потокосцепления ротора;

–сигнал задания скорости вращения электропривода;

–сигнал, пропорциональный действительной составляющей потокосцепления ротора;

–сигнал, пропорциональный мнимой составляющей потокосцепления ротора;

–сигнал задания действительной составляющей тока обмотки статора;

–сигнал задания мнимой составляющей тока обмотки статора;

–сигнал, пропорциональный действительной составляющей тока статора асинхронного двигателя во вращающейся системе координат;

–сигнал, пропорциональный мнимой составляющей тока статора асинхронного двигателя во вращающейся системе координат;

–сигнал задания действительной составляющей напряжения обмоток статора асинхронного двигателя во вращающейся системе координат;

–сигнал задания мнимой составляющей напряжения обмоток статора асинхронного двигателя во вращающейся системе координат;

–составляющая вектора напряжения обмотки статора, ориентированная вдоль оси вращающейся системы координат;

–составляющая вектора напряжения обмотки статора, ориентированная вдоль оси вращающейся системы координат;

, ,– токи фаз обмоток статора асинхронного двигателя;

, ,– напряжения фаз обмоток статора асинхронного двигателя;

Схема содержит прямой (ПКП) и обратный (ОКП) координатные преобразователи. Преобразователи координат необходимы для того, что построение системы управления электроприводом переменного тока возможно только во вращающейся системе координат, а токи и напряжения обмоток асинхронного двигателя – гармонические сигналы неподвижной трехфазной системы координат.

Регуляторами системы управления в соответствии с задающими сигналами скорости и потокосцепленияи сигналами обратной связи формируются сигналы управления во вращающейся системе координат. В прямом координатном преобразователе управляющие сигналы переводятся в сигналынеподвижной системы координат, которые управляют инвертором.

Система уравнений, в соответствии с которыми осуществляется преобразование сигналов прямым координатным преобразователем, приведена в лабораторной работе №2.

Обратный координатный преобразователь сначала пересчитывает мгновенные значения напряжений трехфазной системы координат A, B, Cв неподвижную систему координат:

(1.4)

Затем напряжения переводятся во вращающуюся систему координат :

, (1.5)

. (1.6)

По этим же формулам выполняется обратное преобразование для расчета токов ,.

Мгновенное значение пространственных углов поворота векторов потокосцепления, тока и напряжения вычисляются на основании скорости вращения поля статора:

. (1.7)

В современных электроприводах переменного тока потокосцепление ротора вычисляется через уравнения динамической модели асинхронного двигателя с помощью эстиматора потока. Уравнение для расчета потокосцепления ротораможет быть получено из решения системы уравнений, описывающих работу асинхронного двигателя в динамике во вращающейся системе координат [2]:

(1.8)

где – скорость вращения ротора.

–составляющая вектора потокосцепления обмотки статора, ориентированная вдоль оси вращающейся системы координат;

–составляющая вектора потокосцепления обмотки статора, ориентированная вдоль оси вращающейся системы координат;

–коэффициент рассеяния.

Эстиматор потока решает совместно систему уравнений (1.8) относительно составляющих вектора потокосцепления ротора во вращающейся системе координат при

, (1.9)

где – частота напряжения обмоток статора двигателя.

В бездатчиковых асинхронного электропривода с векторным управлением информация о скорости вращения электродвигателя рассчитывается эстиматором положения и скорости. В бездатчиковых электроприводах измерение скорости производится через легко измеряемые напряжения на выходе инвертора, к которому подключен асинхронный двигатель и токи фаз статора двигателя.

В основу принципа построения систем бездатчикового векторного управления положено математическое описание асинхронного двигателя в неподвижной системе координат ,[2]:

(1.10)

Наличие скорости в системе уравнений (1.10) позволяет определить ее значение через значения других переменных [5].

Если предположить, что составляющие потокосцепления ротора ив неподвижной системе координат известны, то можно определить его модуль и угол поворота

, (1.11)

. (1.12)

Зная угол поворота , можно легко вычислить синхронную скорость вращения двигателя, взяв производную от (1.12)

. (1.13)

Производная от может быть найдена в виде [4]

. (1.14)

Если , тогда

(1.15)

Угол поворота вычисляется на основании скорости вращения поля статора в соответствии с (1.7).