СИНТЕЗ РЕГУЛЯТОРОВ И ИССЛЕДОВАНИЕ ВЕКТОРНОГО АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА С АИН

SYNTHESIS OF REGULATORS AND RESEARCH OF A VECTOR ASYNCHRONOUS ELECTRIC DRIVE WITH AVI

Alexander Fedorenko

Candidate of Science, Associate Professor, Siberian Federal University, Russia, Krasnoyarsk

Ivan Klender

Undergraduate Siberian Federal University, Russia, Krasnoyarsk

Аннотация. В данной работе, на основе математического описания объекта управления обоснована функциональная схема и проведён синтез векторной системы частотного автоматического управления электроприводом с подчиненным регулированием переменных, решены вопросы ориентации координатной системы для регулирования комплексных переменных с использованием встроенных в двигатель датчиков потокосцепления ротора асинхронного двигателя, разработана математическая модель преобразователя частоты, учитывающая его дискретные свойства.

Abstract. In this paper, on the basis of a mathematical description of the control object, a functional diagram is substantiated and a synthesis of a vector system of frequency automatic control of an electric drive with a subordinate regulation of variables is carried out, the questions of orientation of the coordinate system for regulating complex variables are solved using the flux linkage sensors of the rotor of an asynchronous motor built into the motor, a mathematical model of the frequency converter has been developed, taking into account its discrete properties.

Ключевые слова: асинхронный электропривод; САУ электропривода; векторное и частотное управление; автономный инвертор напряжения; координатный преобразователь; ориентированная система координат; неподвижная система координат.

Keywords: asynchronous electric drive; ACS of the electric drive; vector and frequency control; autonomous voltage inverter; coordinate converter; oriented coordinate system; fixed coordinate system.

Структурная схема модели векторной САУ с регуляторами тока компенсирующими внутренние обратные связи двигателя, представленная на рисунке 1, выполнена на основе работы [1].

Схема характеризуется тем, что при определении структур регуляторов тока учтено и компенсировано влияние внутренних перекрёстных обратных связей звена тока и э.д.с. вращения двигателя. Преобразователь частоты представлен безынерционным звеном.

Особенностью структурной схемы модели является то, что модель асинхронного двигателя здесь выполнена в неподвижной декартовой системе координат (система α, β).

Блок ориентации, указанный на рисунке 1 как БО, реализован в упрощенном варианте согласно уравнениям:

,                                                                                          (1)

,                                                                                                     (2)

.                                                                                                     (3)

Рисунок 1. Структурная схема модели САУ электроприводом

В данной работе для оценки влияния свойств преобразователя частоты (ПЧ) на качество процессов двигателя использована более точная схема ПЧ [2].

Для согласования двух структурных схем моделей векторной САУ и ПЧ, выполняемых в различных координатных системах, в структурную схему включены – на входе АИН координатный преобразователь (ПК), преобразующий управляющий АИН вектор из ориентированной по  системы координат () в натуральную трёхфазную систему координат  в соответствии с уравнениями:

,                                                                          (4)

,                                                                           (5)

,                                                                                                        (6)

,                                                                                    (7)

                                                                                     (8)

На выходе с АИН установлен ПК₂, преобразующий из трёхфазной системы координат в неподвижную декартову систему координат на основе уравнений:

,                                                                                                       (9)

.                                                                                     (10)

Для приведения выходного тока инвертора и тока в двигателе к единой системе координат использован координатный преобразователь ПК₃, выполняемый в соответствии с уравнениями:

,                                                                                                         (11)

,                                                                                         (12)

.                                                                                         (13)

Структурная схема, представленная на рисунке 1, пригодная для проведения более глубоких исследований с учётом дискретных свойств ПЧ. Проведённые исследования показали работоспособность модели и её соответствие реальным системам.