27. Структурная схема системы векторного управления ад

Обобщенная структурная схема двухканальной САУ АД с подчиненным регулированием в каждом канале приведена на рис.27.1.

Первым каналом является канал стабилизации потокосцепления Ψ₂ ротора, а вторым – канал регулирования частоты вращения ω АД.

В канале стабилизации потокосцепления Ψ₂ содержится основной контур с регулятором потока РП и подчиненный контур с регулятором тока РТ_х по оси х. Из выходного напряжения источника питания ИП_х вычитается сигнал с блока компенсации БК. Этим устраняется внутренняя обратная связь в АД между силовой цепью и цепью возбуждения. На АД поступает напряжение u_1x.

В канале стабилизации частоты вращения ω содержится основной контур с регулятором скорости РС и подчиненный контур с регулятором тока РТ_у по оси у. С источника питания ИП_у на АД поступает напряжение u_1у.

Каждый из каналов может быть настроен на модальное управление точно также, как это делалось для ДПТ. Такие настройки гарантируют получение от АЭП с векторным управлением заданное качество как по статическим, так и динамическим показателям при учете электрической инерции обмоток АД, так как это заложено в модель АД в осях х-у.

Развернутая структурная схема двухканальной САУ АД с подчиненным регулированием в каждом контуре приведена на рис.27.2.

В схеме для получения сигналов обратных связей по частоте вращения и потокосцеплению применены, соответственно, тахогенератор ТГ, датчики Холла магнитного поля, установленные в зазоре между статором и ротором, и датчики тока двух фаз статора.

В схеме управления применено два преобразователя координат ПК, три преобразователя фаз ПФ, блок восстановления потокосцепления ротора БВПР и тригонометрический анализатор ТА. Детальное рассмотрение всех блоков структурной схемы будет дано в следующих темах.

Питание АД осуществляется от преобразователя частоты ПЧ, на вход которого поступают сигналы задания трех фазных напряжений u_А.зад, u_В.зад и u_С.зад. ПЧ точно воспроизводит форму этих сигналов, пропорционально доведя их до значений напряжений u_А, u_В и u_С, поступающих на статор АД. Преобразователь частоты должен содержать автономный инвертор напряжения - АИН.

28. Блоки преобразователей фаз аэп с векторным управлением ад

Преобразователи фаз ПФ служат для преобразования сигналов трехфазной модели АД в осях АВС в сигналы двухфазной модели в осях α-β и наоборот. Для вывода формул преобразования используем обобщенный вектор, например, тока (рис.28.1). Понятие обобщенного вектора дано в теме 21. Проекциями на трехфазные оси являются мгновенные значения токов фаз i_A, i_B и i_C, а проекциями на оси α-β будут токи i_α и i_β.

Уравнения преобразования фаз можно записать в трех видах, которые отличаются друг от друга условием сохранения (инвариантностью) при преобразовании некоторой характеристики, вычисляемой через сигналы в разных осях. В таблице 28.1 приведены формулы преобразования в зависимости от вида инвариантности.

Выполним вывод формул преобразования из условия инвариантности обобщенных векторов, а для остальных случаев инвариантности можно воспользоваться формулами из табл.28.1.

Таблица 28.1

Формулы преобразования типа (α-β) ← (АВС)

Инвариантность Характеристика	… обобщенных векторов	… мощностей	… электрических амплитуд
iα			iA
iβ
		1

Преобразователи фаз типа (α-β) ← (АВС)

Проектируем вектора токов i_A, i_B и i_C на оси α-β (рис.28.1), находим суммы проекций и приравниваем суммы токам i_α и i_β.

(28.1)

где использована подстановка i_B+i_C=-i_A, вытекающая из условия i_A+i_B+i_C=0.

Преобразование для напряжений и и потокосцеплений Ψ имеет вид, аналогичный (28.1).

Преобразователи фаз в системе векторного управления должны работать по условию инвариантности мощностей с тем, чтобы при переходе от сигналов в осях α-β, сформированных системой управления, к сигналам трехфазной системы АВС мощность АД не изменялась. При преобразованиях (28.1) имеем:

(28.2)

В преобразователях по условию инвариантности мощностей нужно токи и напряжения в осях α-β изменить в раз, а преобразования сигналов типа (α-β) ← (АВС) должны проводиться по формулам

(28.2)

В формулах (28.2) используются три тока i_A, i_B и i_C. Если на вход преобразователя подведено два фазных тока, например, i_А и i_В, (именно по два сигнала заведено на входы преобразователя ПФ2), то для описания работы преобразователя фаз подстановкой i_C=-i_А-i_B исключаем ток i_С и получим

(28.3)

Именно по таким формулам работает ПФ2 для токов.

ПФ3 обеспечивает преобразование по формулам типа (28.3) сигналов Ψ_μА и Ψ_μВ, поступающих с датчиков Холла, установленных под полюсами фаз А и В двигателя.

Преобразователи фаз типа (АВС) ← (α-β)

Такой преобразователь на схеме один – ПФ1. На вход его поступают сигналы задания напряжений u_1α.зад и u_1β.зад, сформированные системой управления, а на выходе образуются сигналы задания u_А.зад, u_В.зад и u_С.зад для преобразователя частоты ПЧ.

Формулы преобразования находятся как решение относительно переменных u_A, u_B и u_C матричного уравнения (28.3):

(28.4)