Развитие асинхронного электропривода с векторным управлением.

 

Министерство общего и профессионального образования

Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный институт точной

Механики и оптики

(технический университет)

Кафедра электротехники

И прецизионных электромеханических систем

Усольцев А.А.

ВЕКТОРНОЕ УПРАВЛЕНИЕ АСИНХРОННЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ

Учебное пособие

По дисциплинам электромеханического цикла

Санкт-Петербург

Содержание

Развитие асинхронного электропривода с векторным управлением

1. ВЕКТОРНАЯ МОДЕЛЬ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

1.1. Понятие обобщенного вектора

1.2. Основные соотношения между токами и потокосцеплениями АД

1.3. Индуктивность составляющей нулевой последовательности

1.4. Уравнения статора и ротора в векторной форме

1.5. Обобщённая электрическая машина

1.5.1. Электромагнитный момент АД

1.6. Модель короткозамкнутого АД при частотном управлении

2. ВЕКТОРНОЕ УПРАВЛЕНИЕ АСИНХРОННЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ

2.1. Общий принцип векторного управления АД

2.2. Модель АД, управляемого током статора, в системе координат, ориентированной по потокосцеплению ротора

2.3. Модель АД, управляемого напряжением статора, в системе координат, ориентированной по потокосцеплению ротора

2.4. Основные элементы систем векторного управления АД

2.4.1. Усилитель мощности релейного типа

2.4.2. Преобразователи числа фаз

2.4.3. Вектор-анализаторы и ротатор

2.5. Замкнутые системы векторного управления АД

2.5.1. Характеристики системы с П-регулятором скорости

2.5.2. Характеристики системы с ПИ-регулятором скорости

Список литературы

Развитие асинхронного электропривода с векторным управлением.

Современные системы векторного управления прошли долгий путь развития и в настоящее время являются наиболее распространенными среди систем электропривода переменного тока. Они позволяют просто и эффективно управлять такими сложными объектами как асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором (АД), что в свою очередь, позволяет существенно расширить область его применения, почти полностью вытесняя из автоматизированных управляемых приводов двигатели постоянного тока. Это связано в первую очередь с развитием силовой электроники, позволяющей создавать надежные и относительно дешевые преобразователи, а также с развитием быстродействующей микроэлектроники, способной реализовать алгоритмы управления практически любой сложности. Поэтому высококачественный асинхронный векторный электропривод (АВП) в настоящее время является по существу техническим стандартом.

Первым этапом процесса развития АВП была разработка универсальной векторно-матричной математической модели, получившей название обобщенной электрической машины, которая началась в конце 20-х годов и завершилась в конце 40-х годов ХХ века. Эта модель позволяет описывать электромагнитные процессы в идеализированной электрической машине с помощью аппарата линейной алгебры. Практическое использование модели было отложено на несколько десятилетий, т.к. при ручных расчетах она не давала каких-либо преимуществ, но требовала существенных вычислительных затрат, теоретически же ее успешно использовали для анализа переходных процессов в электрических машинах.

В 1971 году F. Blaschke предложил принцип построения системы управления асинхронным двигателем, в котором использовалась векторная модель АД с ориентацией системы координат по потокосцеплению ротора. Сущность предложенного метода, получившего впоследствии название векторного, заключалась в использовании в системе управления передаточных функций обратных по отношению к передаточным функциям векторной модели АД, что позволяло получить в качестве независимых входных переменных системы величины, входящие в уравнение электромагнитного момента. Поэтому этот принцип называется также прямым управлением моментом. Кроме того, для упрощения задачи в векторной модели АД использовалась система координат, ориентированная по одному из векторов, входящих в уравнение электромагнитного момента, что существенно упрощало передаточные функции системы и позволяло определить момент двумя независимыми переменными аналогично тому, как это делается в двигателях постоянного тока.

За три прошедшие десятилетия были разработаны десятки вариантов исходных моделей АВП, реализованы сотни устройств на разной элементной базе, опубликованы тысячи статей и монографий, но принцип и первая модель, предложенная F. Blaschke, по-прежнему доминируют в технических реализациях.