ання, струм не досягає свого максимального значення.
Наявність вищих гармонік, накладених на основні вимірювані координати пов'язано дискретними сигналами управління релейного регулятора струму.
8. Бездатчикового визначення швидкості вентильного двигуна
У більшості додатків, де необхідно отримання гарних характеристик електроприводу при мінімальній його вартості, найбільший інтерес викликають схеми бездатчикового векторного керування. Перш за все - це атомна енергетика, зокрема, перевантажувальні роботи, де необхідний більш високий (до 50:1) діапазон регулювання швидкості і за умовами технології виключається можливість установки датчика становища на вал ротора двигуна. До подібних систем управління (СУ) пред'являються також підвищені вимоги по діапазону регулювання електромагнітного моменту - до 10:1.
Стосовно до таких схем термін "бездатчикового управління" означає відсутність датчика швидкості на валу двигуна, а інформація про швидкість обертання і потокозчеплень двигуна витягується з виміряних струмів і напруг статора. Згідно [3], кутова швидкість електричного поля визначається виразом:
(8.0)
де p> - потокозчеплення статора в нерухомій системі координат.
- число полюсів двигуна.
Структурна схема електроприводу з бездатчикового визначенням швидкості наведена на рис. 8.1. br/>В
Рис. 8.1
Обчислення швидкості виробляється в блоці W_Solve, зображеної на рис. 8.2. br/>В
Рис. 8.2
Перехід від трифазної системи координат до двофазної і назад виконується за допомогою формул перетворення координат. Змінні в новій системі координат знаходяться як сума проекцій в старій системі на осі нової системи координат.
або. (8.1)
Структура перетворювача координат (ABC - Ab), зібраного за формулами (8.1) наведена на ріс.8.3.
В
Рис. 8.3
На рис. 8.4 зображені напруги і струми статора двигуна в нерухомій системі координат після фільтрації високих частот.
В
Рис. 8.4
Похідні потокозчеплень статора двигуна в нерухомій системі координат наведені на рис. 8.5. br/>В
Рис. 8.5
На рис. 8.6 зображені кінцеві сигнали, що залучені до обчисленні швидкості, а також швидкість двигуна при бездатчикового визначенні (рис. 8.7).
В
Рис. 8.6
В
Рис. 8.7
Більшість провідних світових виробників електроприводів Siemens, ABB, Schneider Electric, Hitachi, Danhfos та ін підтримують у своїх виробах всі три сучасні структури управління ЕД: скалярного, векторного датчиковий і векторного бездатчикового. Причому, для останньої структури вказується діапазон регулювання швидкості до 50:1. Досвід промислової експлуатації таких ЕП в Росії показує, що в зоні низьких швидкостей часто виникають коливання швидкості, усунути які налаштуваннями привода не вдається і реальний діапазон регулювання швидкості помітно нижче [7].
Таким чином, основні проблеми, пов'язані з побудовою бездатчикового векторного електроприводу полягають у наступному [17]:
1) Спостерігач стану двигуна (ЕД), побудований на основі рішення повної системи рівнянь електричного рівноваги для статора і ротора за доступною інформації про напруги і токах статора, здатний забезпечити прийнятну точність обчислення потокозчеплення і швидкості тільки в обмеженому діапазоні частот. Це пов'язано з відомою проблемою введення початкових умов при частотах, близьких до нульової. Практично всі способи вирішення даної проблеми пов'язані з введенням певного відхилення математичного опису спостерігача стану щодо реального об'єкта при роботі в області малих частот. Ці відхилення проявляються у вигляді помилки в обчисленні потокозчеплення, швидкості, активної і реактивної складових струму.
2) Наступною проблемою є чутливість електроприводу до зміни його параметрів у процесі роботи. Перш за все, це відноситься до температурних змін активних опорів статора і ротора, а також до зміни взаємної індуктивності в залежності від струму ланцюга намагнічування. Одним з підходів до вирішення даної проблеми в побудові векторного регулятора і спостерігача стану ЕД є застосування регуляторів, грубих щодо параметричних збурень, зокрема, релейних регуляторів, що функціонують в ковзних режимах. Іншим підходом є параметрична адаптація, здійснювана в реальному часі при роботі приводу.
3) Третьою проблемою є отримання необхідної точності оцінки еквівалентних (усереднених на інтервалі розрахунку процесів в спостерігачі стану) значень струмів і напруг статора. На точність оцінки еквівалентних напружень в області малих частот основної гармоніки і високих частот модуляції істотно впливає В«Мертвий часВ» і затримки перемикання ключів інвертора. Зауважимо, що проблема точності вимірювання напруги на малих частотах в набагато меншому ступені проявляється у векторних електроприводах з датчиком швидк...
