1. Загальна характеристика

1. Загальна характеристика

Незважаючи на успіхи в області створення високодинамічних електроприводів на основі векторного управління (FOC) і DTC, скалярні системи управління не втратили свого значення завдяки простоті реалізації і настройки. Скалярні системи управління не вимагають визначення точних параметрів схеми заміщення асинхронно го двигуна. Схема скалярного управління заснована, як правило, на узгодженому регулювання частоти і напруги статора. В якості вхідного незалежного сигналу приймається завдання по частоті. Для підтримки необхідних робочих характеристик двигуна необхідно зі зміною частоти одночасно відповідно змінювати і амплітуду напруги.

У скалярною системі управління оптимальним вважається закон регулювання, при якому у всьому діапазоні регулювання швидкості підтримується сталість перевантажувальної здатності двигуна. При такому регулюванні перевантажувальна здатність, номінальні коефіцієнт потужності і ККД електродвигуна у всьому діапазоні регулювання частоти обертання практично не змінюються. Недоліком даного способу регулювання вважається відсутність можливості точного регулювання частоти обертання валу, так як вона залежить від навантаження. Крім того, при навантаженнях, багато менших, ніж номінальні, скалярні системи не дозволяють працювати електроприводу в найбільш сприятливому режимі, так як напруга фіксується на заданому рівні.

Для реалізації векторної системи управління або системи управління з DTC необхідний або датчик швидкості, вбудований в двигун, або спостерігач координат на основі математичної моделі електродвигуна з використанням

точних параметрів схеми заміщення. Для скалярних систем управління з метою розширення діапазону регулювання теж застосовують датчик швидкості.

Ряд фірм випускають асинхронні електродвигуни спеціально для роботи від перетворювача частоти, в які вбудовують датчик швидкості вала двигуна на етапі заводського виготовлення. Ці вбудовані в корпус двигуна датчики частоти обертання (інкрементальні енкодери) мають дозвіл не менше 1024 мітки на оборот.

Типова структурна схема скалярною системи управління [2] частотного регулювання з датчиком швидкості представлена ​​на рис. 1.


Рис.1. Структурна схема системи скалярного керування з датчиком швидкості 

З метою підвищення коефіцієнта потужності асинхронних двигунів надзвичайно важливо, щоб двигун працював завжди, або, по крайній мірі, значну частину часу з навантаженням, близьким до номінального. Це можна забезпечити лише при правильному виборі потужності двигуна. Якщо ж двигун працює значну частину часу недовантаженим, то для поліпшення енергетичних показників доцільно регулювати підводиму до двигуна напругу в функції навантаження. Скалярне управління асинхронним двигуном з датчиком швидкості, як випливає з рис. 1, досить просто реалізується, але при досить низьких частотах може відбутися значне зниження моменту на валу двигуна. Основним недоліком такого управління є відсутність можливості регулювати момент на валу двигуна в функції навантаження. Крім того, відомі системи скалярного керування асинхронним двигуном характеризуються тим, що в них важко здійснити незалежне регулювання швидкості і моменту.

Ряд механізмів працює в умовах різко змінних навантажень. Для таких приводів часто висуваються додаткові вимоги, такі як точна відпрацювання швидкості з компенсацією ковзання, підтримка заданої величи

ни моменту при малих частотах аж до декількох Гц. Крім того, з метою економії електроенергії необхідно регулювати амплітуду напруги на статорі електродвигуна при малих навантаженнях.