Векторного управления

Здесь и в дальнейшем при перестановке сомножителей векторного произведения знак соответствующего члена уравнения меняется на противоположный.

Дивергенция векторного произведения ДВУХ векторов

В проведенных при упрощении (4.88) преобразованиях учтено, что: 1) внешнее магнитное поле Я е не имеет вихрей в пределах малого объема dV, т. е. rot Яе= 0; 2) Де(1 -> 0 при dV-> 0; 3) grad fi = -= grad (fj,c + }гс) = grad JID; 4) ~He-+ FT при dV->- 0. Кроме того, при вычислении двойного векторного произведения использована формула [22, с. 522].

После введения dt под знак векторного произведения и замены -г скоростью v получается выражение для силы Лоренца:

Раскрытие вихря векторного произведения

Дивергенция векторного произведения двух векторов: div [EH] = Н rot E — Е rot H.

Значение векторного произведения пары разноименных единичных векторов равно единице; направление же этого произведения определяется

Сравнив правую часть последнего выражения с формулой для векторного произведения (1-53), найдем, что

Заметим попутно, что выражение rot А может быть записано через знак V в виде векторного произведения [V • А], в чем нетрудно убедиться.

Для выяснения природы гистерезисного момента рассмотрим физические процессы, происходящие в роторе описанной конструкции при асинхронном вращении, т. е. когда материал ротора непрерывно перемагничивается ( 4.12). Будем считать, что оси м. д. с. FI и потока Ф^ статора совпадают. В момент времени, когда вектор вращающегося магнитного потока статора Ф[ занимает положение А ( 4.12, а), элементарные магнитики ротора ориентируются вдоль этого потока. Силы взаимодействия элементарных магнитиков, например MI и М2, с потоком статора Рам направлены вдоль этого потока и вращающего момента не создают. При перемещении потока статора в положение Б в том же направлении будут поворачиваться и элементарные магнитики ( 4.12, б). Однако вследствие явления гистерезисного запаздывания магнитики MI и М2 не повернутся на тот же угол, что и поток Фь и между ними образуется угол гистерезисного запаздывания уг. После этого силы взаимодействия Рэм будут иметь тангенциальные составляющие Ft, которые и создадут гистерезисный момент асинхронного режима Мг.й. Возникающий гистерезисный момент пропорционален модулю векторного произведения пространственных векто-

провода равен 90°. Поэтому модуль векторного произведения Id/51 равен dlB sin 90° = dl В.

150 % на частоте 0,5 Гц (для векторного управления)

Вариант векторного управления электропривода без датчика скорости применяется в производственных механизмах при диапазоне регулирования скорости, не превышающем 1:10 (например в экструдерах и вентиляторах большой мощности, в транспортных и подъемных механизмах, центрифугах).

Система последовательного ведения предназначена для автоматического согласования скоростей регулируемых приводов линии в процессе технологических изменений рабочей скорости и в режимах пуска и останова линии. Задание скорости линии осуществляется в блоке БЗ заданием скорости ведущего привода сушильного стола 3. Для приводов, входящих в состав цепи последовательного ведения, задается опережение относительно предыдущей секции в пределах ±10 % с точностью 0,01 %. Диапазоны задания скорости и опережения — настраиваемые. Расчет и задание опережения приводов линии производятся в блоке последовательного ведения БПВ. Информация о суммарном задании скорости и опережения каждого привода поступает на вход контура скорости преобразователя частоты FR-A540. Применение векторного управления и импульсного датчика ИД в цепи обратной связи по скорости обеспечивает поддержание заданной скорости приводов с точностью ±0,01 % в статическом режиме работы, а также высокую динамику приводов линии в переходных режимах.

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором регулируется от преобразователя на IGBT модулях. В состав контроллера кроме 32-разрядного DSP-процессора TMS320132PCM5 входят постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), выполненное на микросхеме типа AM29F010-120PS, и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) на двух микросхемах AS7C 1024-15 JS. ПЗУ предназначено для хранения рабочих программ, реализующих математические функции, используемые при формировании алгоритмов «векторного» управления, в частности преобразование величин из трехфазной в ортогональную систему координат и обратно. ОЗУ используется для хранения оперативной информации, промежуточных расчетов при формировании тех же алгоритмов. Блок логики построен на микросхеме программируемой логики типа XCS30XL-PQ240 и ПЗУ AT17cl28-10pi. В рассматриваемом контроллере тактовая частота 16 МГц. На выходе контроллера формируются импульсы на включение и выключение полупроводниковых силовых элементов инвертора, подчиняющиеся определенному временному ШИМ-алгоритму, который создает необходимые алгоритмы регулирования напряжения и частоты на выходе инвертора во всех режимах пуска, разгона, регулирования скорости и торможения тягового асинхронного двигателя (АД) с короткозамкнутым ротором, обеспечивая его наилучшие энергетические и динамические характеристики (КПД, созф, быстродействие).

левые преобразователи. Частота коммутации силовых ключей преобразователя составляет от 10 до 20 кГц, т.е. период коммутации равен всего 50— 100 икс. Система управления на основе МК должна обеспечить не только формирование интервалов указанной длительности, но и регулирование длительности проводящего состояния силовых ключей в пределах этого интервала с точностью не хуже 1 % в системах скалярного управления и 0,1—0,5 % в системах векторного управления. Формирование столь малых временных интервалов аппаратными средствами модулей таймеров и процессоров событий, входящих в состав МК общего назначения, практически невозможно. Поэтому был разработан специальный таймерный модуль многоканального широтно-импульсного генератора (модуль ШИМ-генератора). Наличие в составе МК специализированного периферийного модуля ШИМ-генератора или исполнение характерных для этого модуля алгоритмов другим периферийным модулем подсистемы реального времени (обычно это процессор событий, или процессор временных интервалов, или менеджер событий) является классификационным признаком, который позволяет отнести МК к классу специализированных МК «Motor Control».

Наличие в составе МК специализированного модуля ШИМ-генератора является необходимым, но недостаточным условием для организации замкнутой системы управления электроприводом. Для измерения электрических переменных (сигналов датчиков тока и напряжения) МК класса «Motor Control» должен обязательно иметь еще одно периферийное устройство — встроенный многоканальный аналого-цифровой преобразователь с разрешением 10—12 двоичных разрядов и временем преобразования не более 10 мкс на канал. Для систем векторного управления может потребоваться еще более высокая производительность АЦП, вплоть до времени преобразования 500 не на канал.

Для большинства массовых применений двигателей переменного тока (насосы, вентиляторы, конвейеры, компрессоры и т.д.) требуется относительно небольшой диапазон регулирования скорости (1:10, 1:20) и относительно низкое быстродействие. При этом используются классические структуры скалярного управления, которые реализуются на базе 8- и 16-разрядных МК «Motor Control». Для перехода к широкодиапазонным (до 1:10 000), быстродействующим приводам станков, роботов и транспортных средств требуется применение более сложных структур векторного управления. Доля таких приводов в промышленности пока невелика, но быстро увеличивается.

скважностью для управления ключами инвертора в режиме ШИМ. При этом на выходе инвертора устанавливаются определенные мгновенные значения фазных напряжений и, следовательно, задаются амплитуда и фаза результирующего вектора напряжения, приложенного к обмотке статора двигателя М. Система векторного управления двигателями переменного тока строится таким образом, чтобы обе компоненты вектора напряжения (амплитуду и фазу) можно было регулировать независимо.

Известно, что момент синхронного двигателя с возбуждением от постоянных магнитов прямо пропорционален составляющей вектора тока статора по поперечной оси q. При этом для минимизации общего потребляемого двигателем тока необходимо поддерживать ток по продольной оси d равным нулю. Таким образом, в структуре системы векторного управления выход регулятора скорости привода PC следует подключить на вход регулятора тока по поперечной оси РТ i для управления моментом

Полная система векторного управления содержит дополнительный блок коррекции по ЭДС, улучшающий динамические свойства привода, блок коррекции выходного напряжения инвертора по фактическому значению напряжения на звене постоянного тока, блок управления цепью приема энергии рекуперативного торможения двигателя и некоторые другие блоки, например блок управления входным управляемым выпрямителем, если он предусмотрен. Важно отметить, что перечисленные выше преобразования координат (прямые и обратные преобразования Парка и Кларка), алгоритмы регулирования токов, управления ШИМ-преобразователем должны выполняться в реальном времени.

Особенностью системы векторного управления асинхронными двигателями является необходимость использования дополнительного вычисли-