5. Синтез структуры регулятора

Структурная схема регулирования представлена на Рис.  5 .8. Система имеет два канала управления: модулем вектора потокосцепления и угловой скоростью ротора. Двухканальная система управления дает возможность осуществить независимое регулирование модуля вектора потокосцепления ротора и скорости ротора при сохранении прямой пропорциональности между моментом, развиваемым двигателем, и составляющей намагничивающей силы статора, находящейся в квадратуре с волной потокосцепления ротора.

Измерение текущих значений переменных производится в неподвижной системе координат с помощью датчика потока (ДПТ) и датчика тока статора (ДТ). Датчик потока измеряет составляющие ψ_mx, ψ_my в воздушном зазоре двигателя при помощи датчиков Холла, установленных в расточке статора по осям x-y, причем ось х совмещается с магнитной осью обмотки фазы а. Кроме того датчик потока осуществляет преобразование составляющих потокосцепления ротора на основании полученных значений токов. Датчик тока измеряет мгновенные значения токов в трех фазах статора и преобразует их в двух фазную систему переменного тока. Для пересчета переменных из неподвижной системы координат в систему координат, связанную с потокосцеплением ротора, используется вектор-фильтр (ВФ) и координатный преобразователь КП2.

Блок компенсации (БК) осуществляет объединение выходных значений регуляторов тока двух каналов. Координатный преобразователь КП1 осуществляет преобразования составляющих напряжения статора (представленных в осях, жестко связанных с вектором потокосцепления ротора) в составляющие неподвижных осей, которые, в свою очередь, преобразователь фаз (ПФ) трансформирует в трехфазную систему переменных напряжений, используемых для управления амплитудой и частотой автономного инвертора напряжения (АИН)  [1, с. 120].

Рис.  5.8 Структура регулирования

В соответствии с рекомендациями [1, с.124] выбираем пропорционально-интегральные регуляторы потока, скорости и тока.

Рассмотрим передаточные функции этих регуляторов. Они будут идентичными и отличаются только значениями коэффициентов Т₁ и Т₂.

Дискретный аналог заданной непрерывной функции представлен на рисунке, где передаточная функция экстраполятора нулевого порядка:, а заданная передаточная функция регулятора:.

Рис.  5.9 Дискретный аналог непрерывной функции

Найдем соответствующую ей дискретную передаточную функцию:

Для функции вида: имеем формулу:

Для функции имеем:

Получаем:

Для функции вида: имеем формулу:

Для функции имеем:

Перейдем к решетчатой функции:

Получаем рекуррентное выражение:

Соответствующая структура прямого программирования, учитывающая формирование входного сигнала регулятора как разности заданного значения Nз и значения обратной связи Nос, приведена далее. Структура также учитывает ограничение входного и выходного сигналов.

Рис.  5.10 Структура прямого программирования регуляторов

6. Программное обеспечение

Программное обеспечение микроконтроллера включает в себя следующие основные подпрограммы:

• подпрограмма инициализации (после сброса);

• подпрограмма вызова расчетов регуляторов по прерыванию от ТС2;

• подпрограмма приращения угла по прерыванию от ТС3, задающего скорость вращения двигателя.