Тема 15. Векторне керування асинхронними двигунами

1. Розвиток асинхронного електроприводу з векторним керуванням

1. Розвиток асинхронного електроприводу з векторним керуванням.

Сучасні системи векторного керування пройшли довгий шлях розвитку і в даний час є найбільш поширеними серед систем електроприводу змінного струму. Вони дозволяють просто і ефективно управляти такими складними об'єктами як асинхронний двигун з короткозамкненим ротором (АД), що в свою чергу, дозволяє істотно розширити область його застосування, майже повністю витісняючи з автоматизованих керованих приводів двигуни постійного струму. Це пов'язано в першу чергу з розвитком силової електроніки, що дозволяє створювати надійні і відносно дешеві перетворювачі, а також з розвитком швидкодіючої мікроелектроніки, здатної реалізувати алгоритми управління практично будь-якої складності. Тому високоякісний асинхронний векторний електропривод (АВП) в даний час є по суті технічним стандартом.

Першим етапом процесу розвитку АВП була розробка універсальної векторно-матричної математичної моделі, що отримала назву узагальненої електричної машини, яка почалася в кінці 20-х років і завершилася в кінці 40-х років ХХ століття. Ця модель дозволяє описувати електромагнітні процеси в ідеалізованій електричній машині за допомогою апарату лінійної алгебри. Практичне використання моделі було відкладено на кілька десятиліть, тому що при ручних розрахунках вона не давала жодних переваг, але вимагала істотних обчислювальних витрат, теоретично ж її успішно використовували для аналізу перехідних процесів в електричних машинах.

У 1971 році F. Blaschke запропонував принцип побудови системи управління асинхронним двигуном, в якому використовувалася векторна модель АД з орієнтацією системи координат по потокозчепленню ротора. Сутність запропонованого методу, який отримав згодом назву векторного, полягала у використанні в системі управління передавальних функцій зворотних по відношенню до передавальних функцій векторної моделі АД, що дозволяло отримати в якості незалежних вхідних змінних системи величини, що входять в рівняння електромагнітного моменту. Тому цей принцип називається також прямим управлінням моментом. Крім того, для спрощення завдання в векторної моделі АД використовувалася система координат, орієнтована по одному з векторів, що входять в рівняння електромагнітного моменту, що істотно спрощувало передавальні функції системи і дозволяло визначити момент двома незалежними змінними аналогічно тому, як це робиться в двигунах постійного струму.

За три минулі десятиліття були розроблені десятки варіантів вихідних моделей АВП, реалізовані сотні пристроїв на різній елементній базі, опубліковані тисячі статей і монографій, але принцип і перша модель, запропонована F. Blaschke, як і раніше домінують в технічних реалізаціях.