3.3.2. Сау с формированием в обмотки статора вектора тока с обратной связью по скорости

Для создания векторной САУ предположим, что вектор потокосцепления ротора сориентирован по оси координат x и неизменен по величине и фазе в статических и динамических режимах работы АД (Рис.15). Примем также допущение об идеальности регулятора тока, который может с бесконечно большой скоростью и точностью формировать в обмотки статора заданные САУ токи.

При принятых допущениях можно не рассматривать дифференциальные уравнения статорной цепи и систему уравнений механической характеристики (1) можно преобразовать к системе (2)

Система уравнений (2) является математической базой для построения векторной САУ, функциональная схема которой изображена на рис. 16.

Принцип работы векторной САУ изображенной на рис.16 заключается в следующем.

Заданная скорость АД сравнивается с истинным значением скорости посредством ПИ-регулятора скорости 1. Сигнал с выхода регулятора скорости будет пропорционален моменту сопротивления нагрузки. М_с. Затем к моменту сопротивления нагрузки прибавляется динамический момент АД, который прямо пропорционален суммарному моменту инерции и ускорению ротора (см. блок 8). В результате на выходе сумматора формируется электромагнитный момент АД. Затем электромагнитный момент умножается на коэффициент, определенный по выражению блока 2 и делится на потокосцепления ротора. В результате на выходе блока 3 получается сигнал пропорциональный активной составляющей тока статора i_sy , которая определяет электромагнитный момент двигателя..

Реактивная составляющая тока статора, определяющая магнитный поток АД, считается неизменной в значительном диапазоне скоростей АД и только при скоростях АД больших номинальной величины она начинает уменьшаться. Потокосцепление ротора определяется как произведение реактивной составляющей тока статора на индуктивность цепи намагничивания. Блок 11 учитывает инерционность роторной цепи. При скачкообразном изменении реактивной составляющей тока статора потокосцепление ротора изменяется по экспоненциальному закону с постоянной времени роторной цепи. Инерционный блок будет оказывать влияние только на скоростях больших номинальной. В блоке 12 активная составляющая тока статора делится на потокосцепление ротора. Результат деления умножается на отношение индуктивности цепи намагничивания к постоянной времени роторной цепи. На выходе блока 13 получается сигнал пропорциональный абсолютному скольжению ротора. На выходе последующего сумматора сигнал пропорционален угловой скорости поля статора. На выходе интегратора 14 формируется сигнал пропорциональный текущему углу между осью координат связанной с неподвижным статором и вращающейся с синхронной скоростью осью х. Текущий угол меняется от 0⁰ до 360⁰ (см. рис 15) . В блоке 4 определяется амплитуда вектора тока статора и угол между ним и осью координат х, на которую сориентирован вектор потокосцепления (см. рис 15). На выходе сумматора получается сигнал пропорциональный текущему углу между осью и вектором тока статора, который меняется от 0⁰ до 360⁰ (см. рис 3). В блоке 5, по известным амплитуде и текущей фазе вектора тока статора, определяются его мгновенные трехфазные значения i_sa , i_sb ,i_sc ^. , которые в качестве заданных подаются на регуляторы тока (на функциональной схеме Рис.16 изображен один регулятор). На вторые входа регуляторов тока подаются сигналы пропорциональные истинным токам фаз с трансформаторов тока. На выходе регуляторов 6 формируется такие воздействия на АИН, чтобы токи статора поддерживались на заданном блоком 5 уровне.

Практически во всех блоках, изображенных на функциональной схеме фигурируют параметры схемы замещения АД L_r , L_m, R_r (см. рис.14). Кроме того, существенное влияния на динамику привода будет оказывать момент инерции АД и приводимого им в движения механизма (см. блок 8). Поэтому, от того насколько точно будут измерены эти параметры, будет зависеть качество векторного регулирования.

Параметры схемы замещения L_r , L_m , R_r и суммарный момент инерции могут быть определены в режиме "Автонастройки" (Auto tuning). В техническом описании фирмы производители, как правило, указывают, какие параметры измеряются в режиме "Автонастройки". По количеству измеряемых параметров в этом режиме можно оценить структуру векторной САУ и ее качество.