Thực đơn
trang chủWindows 7

Điều khiển động cơ vectơ. Những vấn đề hiện đại của khoa học và giáo dục

  • Hướng dẫn

- Kiểm soát véc tơ là gì?
- Giữ dòng điện ở 90 độ.

Thuật ngữ “điều khiển véc tơ” của động cơ điện quen thuộc với bất kỳ ai ít nhất quan tâm đến câu hỏi làm thế nào để điều khiển động cơ xoay chiều bằng vi điều khiển. Tuy nhiên, thông thường trong bất kỳ cuốn sách nào về truyền động điện, chương về điều khiển véc tơ đều nằm ở đâu đó gần cuối, bao gồm một loạt các công thức phức tạp có tham chiếu đến tất cả các chương khác của cuốn sách. Tại sao bạn không muốn hiểu vấn đề này chút nào? Và ngay cả những cách giải thích đơn giản nhất vẫn phải sử dụng các phương trình cân bằng vi phân, sơ đồ vectơ và một loạt các phép toán khác. Do đó, những nỗ lực như thế này dường như bằng cách nào đó đã bật động cơ mà không cần sử dụng phần cứng. Nhưng trên thực tế, việc điều khiển véc tơ rất đơn giản nếu bạn hiểu nguyên lý hoạt động của nó “trên ngón tay”. Và khi đó sẽ thú vị hơn khi giải quyết các công thức nếu cần thiết.

Nguyên lý hoạt động của máy đồng bộ

Hãy xem xét nguyên lý hoạt động của động cơ xoay chiều đơn giản nhất - máy đồng bộ nam châm vĩnh cửu. Một ví dụ tiện lợi là một chiếc la bàn: kim từ của nó là rôto của một máy đồng bộ, và từ trường của Trái đất là từ trường của stato. Không có tải trọng bên ngoài (và không có tải trọng nào trong la bàn, ngoại trừ ma sát và chất lỏng làm giảm dao động của kim), rôto luôn định hướng dọc theo từ trường stato. Nếu chúng ta cầm một chiếc la bàn và xoay Trái đất bên dưới nó, chiếc kim sẽ quay cùng với nó, thực hiện công việc trộn chất lỏng bên trong la bàn. Nhưng có một cách đơn giản hơn một chút - bạn có thể lấy một nam châm bên ngoài, chẳng hạn như ở dạng một thanh có các cực ở hai đầu, từ trường của nam châm này mạnh hơn nhiều so với từ trường Trái đất, đưa nó đến la bàn từ trên cao và quay nam châm. Mũi tên sẽ chuyển động theo từ trường quay. Trong động cơ đồng bộ thực, trường stato được tạo ra bởi nam châm điện - cuộn dây có dòng điện. Các mạch cuộn dây ở đó rất phức tạp, nhưng nguyên lý thì giống nhau - chúng tạo ra một từ trường với stato, hướng theo hướng mong muốn và có biên độ cần thiết. Chúng ta hãy nhìn vào hình sau (Hình 1). Ở giữa có một nam châm - rôto của động cơ đồng bộ ("mũi tên" của la bàn), hai bên có hai nam châm điện - cuộn dây, mỗi cuộn dây tạo ra từ trường riêng, một nằm trên trục thẳng đứng, một nằm trên trục thẳng đứng. ở chiều ngang.


Hình 1. Nguyên lý hoạt động của máy điện đồng bộ

Từ thông của cuộn dây tỷ lệ thuận với dòng điện trong nó (với giá trị gần đúng đầu tiên). Chúng ta sẽ quan tâm đến từ thông từ stato ở nơi đặt rôto, tức là. ở trung tâm của bức tranh (chúng tôi bỏ qua các hiệu ứng cạnh, tán xạ và mọi thứ khác). Từ thông của hai cuộn dây đặt vuông góc được cộng theo vectơ, tạo thành một từ thông chung tương tác với rôto. Nhưng vì từ thông tỷ lệ với dòng điện trong cuộn dây nên sẽ thuận tiện hơn khi vẽ trực tiếp các vectơ dòng điện, căn chỉnh chúng với từ thông. Hình vẽ cho thấy một số dòng điện tôi α Và tôi β, tạo ra từ thông dọc theo trục α và β tương ứng. Tổng vectơ dòng điện stato Là tạo ra từ thông đồng hướng stato. Những thứ kia. Trên thực tế Là tượng trưng cho nam châm bên ngoài mà chúng ta mang đến la bàn nhưng được tạo ra bởi nam châm điện - cuộn dây có dòng điện.
Trong hình vẽ, rôto được đặt ở một vị trí tùy ý nhưng từ vị trí này rôto sẽ có xu hướng quay theo từ thông của stato, tức là. theo vectơ Là(vị trí của rôto trong trường hợp này được biểu thị bằng đường chấm). Theo đó, nếu bạn chỉ áp dụng dòng điện cho pha α , hãy cùng nói nào tôi α= 1A, rôto sẽ đứng theo chiều ngang và nếu ở β, sẽ đứng theo chiều dọc và nếu bạn áp dụng tôi β= -1 Và sau đó nó sẽ quay ngoắt 180 độ. Nếu bạn cung cấp hiện tại tôi α theo định luật sin và tôi β theo định luật cosin thời gian sẽ tạo ra một từ trường quay. Rôto sẽ đi theo nó và quay (giống như kim la bàn quay theo chuyển động quay của nam châm bằng tay). Đây là nguyên lý hoạt động cơ bản của máy đồng bộ, trong trường hợp này là máy hai pha có một cặp điểm cộng.
Hãy vẽ đồ thị mô men xoắn của động cơ phụ thuộc vào vị trí góc của trục rôto và vectơ dòng điện Là stator - đặc tính góc của động cơ đồng bộ. Sự phụ thuộc này có dạng hình sin (Hình 2).


Hình 2. Đặc tính góc của máy điện đồng bộ (ở đây có một số nhầm lẫn lịch sử với dấu hiệu mômen và góc, đó là lý do tại sao đặc tính này thường được vẽ ngược so với trục hoành).

Để có được biểu đồ này trong thực tế, bạn có thể đặt một cảm biến mô-men xoắn trên trục rôto, sau đó bật bất kỳ vectơ dòng điện nào, chẳng hạn, chỉ cần đặt dòng điện vào pha α. Rôto sẽ quay đến vị trí thích hợp, vị trí này phải được lấy bằng 0. Sau đó, thông qua cảm biến mômen, bạn cần quay rôto “bằng tay”, cố định góc trên đồ thị tại mỗi điểm θ , được quay và thời điểm mà cảm biến hiển thị. Những thứ kia. bạn cần căng “lò xo từ” của động cơ thông qua cảm biến mô-men xoắn. Khoảnh khắc lớn nhất sẽ ở góc 90 độ so với vectơ hiện tại (so với lúc đầu). Biên độ của mô men xoắn cực đại Mmax thu được tỷ lệ thuận với biên độ của vectơ dòng điện đặt vào. Nếu áp dụng 1A, chẳng hạn, chúng ta nhận được M max = 1 N∙m (newton*mét, đơn vị đo mô-men xoắn), nếu áp dụng 2A, chúng ta nhận được M max = 2 N∙m.

Từ đặc tính này, động cơ phát triển mô-men xoắn lớn nhất khi rôto ở góc 90° so với vectơ dòng điện. Vì khi tạo hệ thống điều khiển trên vi điều khiển, chúng ta muốn thu được mô-men xoắn cao nhất từ ​​​​động cơ với tổn thất tối thiểu và tổn thất trước hết là dòng điện trong cuộn dây, nên điều hợp lý nhất là luôn đặt dòng điện vectơ ở góc 90° so với từ trường của rôto, tức là vuông góc với nam châm trong Hình 1. Chúng ta cần thay đổi mọi thứ theo chiều ngược lại - rôto không di chuyển về phía vectơ hiện tại mà chúng ta đã đặt, nhưng chúng ta luôn đặt vectơ hiện tại ở góc 90° so với rôto, bất kể nó quay ở đó như thế nào , I E. “đóng đinh” vectơ dòng điện vào rôto. Chúng ta sẽ điều chỉnh mômen quay của động cơ theo biên độ dòng điện. Biên độ càng lớn thì mô-men xoắn càng cao. Nhưng tần số quay, tần số của dòng điện trong cuộn dây không còn là việc của “chúng tôi” nữa - điều gì xảy ra, rôto quay như thế nào thì nó sẽ như thế nào - chúng tôi điều khiển mô-men xoắn trên trục. Thật kỳ lạ, đây chính xác là cái được gọi là điều khiển vectơ - khi chúng ta điều khiển vectơ dòng điện stato sao cho nó vuông góc 90° so với từ trường rôto. Mặc dù một số sách giáo khoa đưa ra các định nghĩa rộng hơn, đến mức điều khiển vectơ thường đề cập đến bất kỳ luật điều khiển nào có liên quan đến “vectơ”, nhưng thông thường điều khiển vectơ đề cập chính xác đến phương pháp điều khiển ở trên.

Xây dựng cấu trúc điều khiển vector

Nhưng làm thế nào để đạt được việc kiểm soát véc tơ trong thực tế? Rõ ràng, trước tiên bạn cần biết vị trí của rôto để có vật đo được 90° so với. Cách dễ nhất để làm điều này là lắp đặt cảm biến vị trí trên trục rôto. Sau đó, bạn cần tìm ra cách tạo ra một vectơ dòng điện, duy trì dòng điện mong muốn theo từng pha α Và β . Chúng ta đặt điện áp vào động cơ chứ không phải dòng điện... Nhưng vì chúng ta muốn hỗ trợ một thứ gì đó nên chúng ta cần phải đo nó. Do đó, để điều khiển véc tơ, bạn sẽ cần các cảm biến dòng pha. Tiếp theo, bạn cần lắp ráp cấu trúc điều khiển vectơ dưới dạng chương trình trên vi điều khiển để thực hiện phần còn lại. Để lời giải thích này không giống như một hướng dẫn về “cách vẽ một con cú”, hãy tiếp tục tìm hiểu.
Bạn có thể duy trì dòng điện bằng bộ vi điều khiển bằng cách sử dụng bộ điều chỉnh dòng điện PI (tỷ lệ tích phân) phần mềm và bộ điều chỉnh dòng điện. Ví dụ, một cấu trúc có bộ điều chỉnh dòng điện cho một pha α được hiển thị bên dưới (Hình 3).


Hình 3. Cấu trúc điều khiển dòng điện đóng cho một pha

Đây là cài đặt hiện tại tôi đã quay lại– một hằng số nhất định, dòng điện mà chúng ta muốn duy trì cho pha này, ví dụ 1A. Nhiệm vụ được gửi đến bộ bổ sung bộ điều chỉnh hiện tại, cấu trúc được tiết lộ của nó được trình bày ở trên. Nếu người đọc không biết bộ điều khiển PI hoạt động như thế nào thì than ôi. Tôi chỉ có thể giới thiệu một số điều này. Bộ điều chỉnh dòng điện đầu ra đặt điện áp pha U α. Điện áp được cung cấp cho khốiPWM, khối này tính toán các cài đặt chu kỳ nhiệm vụ (cài đặt so sánh) cho bộ định thờiPW của vi điều khiển, tạo ra xung điện xung trên bộ biến tần cầu gồm bốn công tắc để tạo ra điều này. U α. Thuật toán có thể khác nhau, ví dụ, đối với điện áp dương, xung điều chỉnh xung của giá bên phải tỷ lệ thuận với cài đặt điện áp, công tắc dưới được đóng ở bên trái, đối với điện áp âm, công tắc bên trái được đóng, công tắc dưới được đóng ở bên phải. Đừng quên thêm thời gian chết! Kết quả là, cấu trúc như vậy làm cho phần mềm trở thành “nguồn dòng điện” thay vì nguồn điện áp: chúng tôi đặt giá trị mình cần tôi đã quay lại và cấu trúc này thực hiện nó với một tốc độ nhất định.

Hơn nữa, có lẽ một số độc giả đã nghĩ rằng cấu trúc điều khiển véc tơ chỉ là vấn đề nhỏ - bạn cần cài đặt hai bộ điều chỉnh dòng điện, một bộ điều chỉnh cho mỗi pha và hình thành một nhiệm vụ trên chúng tùy thuộc vào góc từ cảm biến vị trí rôto ( RPS), tức là. tạo một cái gì đó giống như cấu trúc này (Hình 4):


Hình 4. Cấu trúc điều khiển vector không chính xác (ngây thơ)

Bạn không thể làm điều đó. Khi rôto quay, các biến tôi đã quay lại Và tôi β_trở lại sẽ có dạng hình sin, tức là nhiệm vụ của các cơ quan quản lý hiện tại sẽ luôn thay đổi. Tốc độ của bộ điều khiển không phải là vô hạn nên khi tác vụ thay đổi, nó không xử lý ngay. Nếu nhiệm vụ liên tục thay đổi thì cơ quan quản lý sẽ luôn bắt kịp và không bao giờ đạt được. Và khi tốc độ quay của động cơ tăng lên, độ trễ của dòng điện thực so với giá trị đã cho sẽ ngày càng lớn hơn, cho đến khi góc 90° mong muốn giữa dòng điện và nam châm rôto không còn giống với nó nữa, và vectơ sự kiểm soát không còn như vậy nữa. Đó là lý do tại sao họ làm điều đó khác nhau. Cấu trúc đúng như sau (Hình 5):


Hình 5. Cấu trúc điều khiển cảm biến vector cho máy điện đồng bộ hai pha

Hai khối đã được thêm vào đây - BKP_1 và BKP_2: khối chuyển đổi tọa độ. Họ làm một việc rất đơn giản: họ xoay vectơ đầu vào theo một góc nhất định. Hơn nữa, BOD_1 chuyển thành + ϴ và BKP_2 trên - ϴ . Đó là tất cả sự khác biệt giữa họ. Trong văn học nước ngoài, chúng được gọi là phép biến đổi Park. BKP_2 thực hiện phép biến đổi tọa độ cho dòng điện: từ trục cố định α Và β , gắn với stato của động cơ, với các trục quay d Và q, được buộc vào rôto động cơ (sử dụng góc định vị rôto ϴ ). Và BKP_1 thực hiện phép biến đổi ngược lại, từ việc đặt điện áp dọc theo các trục d Và q thực hiện chuyển đổi sang các trục α Và β . Tôi không cung cấp bất kỳ công thức nào để chuyển đổi tọa độ, nhưng chúng đơn giản và rất dễ tìm. Thực ra không có gì phức tạp hơn hình học học đường (Hình 6):


Hình 6. Các phép biến đổi tọa độ từ trục cố định α và β, gắn với stato của động cơ, sang trục quay. d Và q, gắn với rôto

Nghĩa là, thay vì “xoay” các cài đặt của bộ điều chỉnh (như trường hợp trong cấu trúc trước đó), đầu vào và đầu ra của chúng quay và bản thân bộ điều chỉnh hoạt động ở chế độ tĩnh: dòng điện d, q và đầu ra của bộ điều khiển ở trạng thái ổn định là không đổi. Trục d Và q quay cùng với rôto (vì chúng được quay bằng tín hiệu từ cảm biến vị trí rôto), trong khi bộ điều chỉnh trục qđiều chỉnh chính xác dòng điện mà ở đầu bài viết tôi gọi là “vuông góc với trường rôto”, tức là dòng điện sinh ra mômen, còn dòng điện dđược căn chỉnh với “nam châm rôto”, vì vậy chúng tôi không cần nó và chúng tôi đặt nó bằng 0. Cấu trúc này không có nhược điểm của cấu trúc đầu tiên - các cơ quan quản lý hiện tại thậm chí không biết rằng có thứ gì đó đang quay ở đâu đó. Chúng hoạt động ở chế độ tĩnh: chúng đã điều chỉnh từng dòng điện của mình, đạt đến điện áp quy định - và thế là xong, giống như rôto, đừng chạy trốn khỏi chúng, chúng thậm chí sẽ không biết về nó: tất cả công việc của việc quay được thực hiện bởi các khối chuyển đổi tọa độ.

Để giải thích “trên ngón tay”, bạn có thể đưa ra một số phép loại suy.

Đối với giao thông tuyến tính, ví dụ như xe buýt thành phố. Nó liên tục tăng tốc, sau đó giảm tốc độ, rồi lùi lại và nói chung hoạt động theo ý muốn: nó là một rôto động cơ. Ngoài ra, bạn đang ở trong một chiếc ô tô gần đó, lái xe song song: nhiệm vụ của bạn là ở chính giữa xe buýt: “giữ 90°”, bạn là người điều chỉnh hiện tại. Nếu xe buýt liên tục thay đổi tốc độ, bạn cũng nên thay đổi tốc độ cho phù hợp và luôn theo dõi. Nhưng bây giờ chúng tôi sẽ thực hiện “kiểm soát véc tơ” cho bạn. Bạn leo lên bên trong xe buýt, đứng giữa và bám chặt vào tay vịn - giống như xe buýt, đừng bỏ chạy, bạn có thể dễ dàng đương đầu với nhiệm vụ “ở giữa xe buýt”. Tương tự, các bộ điều chỉnh dòng điện “cuộn” trong các trục quay d, q của rôto hoạt động dễ dàng.


Cấu trúc trên thực tế hoạt động được và được sử dụng trong các bộ truyền động điện hiện đại. Chỉ có điều nó thiếu một loạt các "cải tiến" nhỏ, nếu không có những cải tiến đó thì nó không còn là thông lệ nữa, chẳng hạn như bù cho các kết nối chéo, các hạn chế khác nhau, làm suy yếu trường, v.v. Nhưng đây là nguyên tắc cơ bản.

Và nếu bạn cần điều chỉnh không phải mô-men xoắn truyền động mà vẫn là tốc độ (tốc độ góc, tần số quay chính xác)? Vậy thì chúng ta cài đặt một bộ điều khiển PI khác - bộ điều khiển tốc độ (RS). Ở đầu vào, chúng ta đưa ra lệnh tốc độ và ở đầu ra, chúng ta có lệnh mô-men xoắn. Vì trục hiện tại q tỷ lệ với mô-men xoắn, sau đó để đơn giản hóa nó, đầu ra của bộ điều khiển tốc độ có thể được đưa trực tiếp vào đầu vào của bộ điều khiển dòng trục q, như thế này (Hình 7):


Hình 7. Bộ điều khiển tốc độ cho điều khiển vector
Ở đây, SI, bộ điều chỉnh cường độ, thay đổi đầu ra một cách trơn tru để động cơ tăng tốc ở tốc độ mong muốn và không chạy hết công suất cho đến khi tốc độ được đặt. Tốc độ hiện tại ω được lấy từ bộ xử lý cảm biến vị trí rôto, vì ω đây là đạo hàm của vị trí góc ϴ . Chà, hoặc đơn giản là bạn có thể đo thời gian giữa các xung cảm biến...

Làm thế nào để làm tương tự cho động cơ ba pha? Thực ra thì không có gì đặc biệt, hãy thêm một khối khác và thay đổi mô-đun PLC (Hình 8).


Hình 8. Cấu trúc điều khiển cảm biến vector cho máy điện đồng bộ ba pha

Dòng điện ba pha, giống như dòng điện hai pha, phục vụ một mục đích - tạo ra vectơ dòng điện stato Là, hướng theo hướng mong muốn và có biên độ mong muốn. Do đó, dòng điện ba pha có thể được chuyển đổi đơn giản thành dòng điện hai pha, sau đó rời khỏi hệ thống điều khiển tương tự đã được lắp ráp cho máy hai pha. Trong văn học Anh ngữ, sự “tính toán lại” như vậy được gọi là phép biến đổi Clarke (cô ấy là Edith Clarke), ở nước ta gọi là phép biến đổi pha. Theo cấu trúc ở Hình 8, thao tác này được thực hiện bởi khối biến đổi pha. Chúng được thực hiện lại bằng khóa học hình học ở trường (Hình 9):


Hình 9. Chuyển đổi pha - từ ba pha thành hai. Để thuận tiện, ta giả sử biên độ của vectơ I s bằng biên độ của dòng điện trong pha

Tôi nghĩ không cần bình luận gì. Đôi lời về dòng điện của pha C. Không cần lắp cảm biến dòng điện ở đó, vì ba pha của động cơ được nối thành một ngôi sao, và theo định luật Kirchhoff, mọi thứ chạy qua hai pha đều phải chảy ra ngoài cái thứ ba (tất nhiên trừ khi có một lỗ trên lớp cách điện động cơ của bạn và một nửa không bị rò rỉ ở đâu đó trên vỏ), do đó dòng điện của pha C được tính bằng tổng vô hướng của dòng điện của pha A và B với a dấu trừ. Mặc dù cảm biến thứ ba đôi khi được lắp đặt để giảm sai số đo.

Cũng cần phải làm lại toàn bộ mô-đun điều khiển từ xa. Thông thường, bộ biến tần ba pha sáu công tắc được sử dụng cho động cơ ba pha. Trong hình, lệnh điện áp vẫn đến theo trục hai pha. Bên trong mô-đun PLC, sử dụng các phép biến đổi pha ngược, điều này có thể được chuyển đổi thành điện áp của các pha A, B, C, phải được áp dụng cho động cơ tại thời điểm này. Nhưng phải làm gì tiếp theo... Có thể lựa chọn. Một phương pháp đơn giản là đặt chu kỳ hoạt động cho mỗi giá biến tần tỷ lệ với điện áp mong muốn cộng thêm 0,5. Điều này được gọi là sóng hình sin. Đây chính xác là phương pháp mà tác giả đã sử dụng trong habrahabr.ru/post/128407. Mọi thứ đều tốt trong phương pháp này, ngoại trừ việc phương pháp này sẽ sử dụng không đúng mức bộ biến tần điện áp - tức là. điện áp tối đa đạt được sẽ nhỏ hơn mức điện áp bạn có thể nhận được nếu sử dụng phương pháp PLC tiên tiến hơn.

Hãy làm toán. Hãy để bạn có một bộ chuyển đổi tần số cổ điển, được cung cấp bởi mạng ba pha công nghiệp 380V 50Hz. Ở đây 380V là điện áp hiệu dụng tuyến tính (giữa các pha). Vì bộ chuyển đổi có chứa bộ chỉnh lưu nên nó sẽ chỉnh lưu điện áp này và bus DC sẽ có điện áp bằng điện áp tuyến tính biên độ, tức là. Điện áp DC 380∙√2=540V (ít nhất là không tải). Nếu chúng ta áp dụng thuật toán tính toán hình sin trong mô-đunPWM, thì biên độ của điện áp pha cực đại mà chúng ta có thể đạt được sẽ bằng một nửa điện áp trên bus DC, tức là. 540/2=270V. Hãy chuyển đổi sang pha hiệu dụng: 270/√2=191V. Và bây giờ đến tuyến tính hiện tại: 191∙√3=330V. Bây giờ chúng ta có thể so sánh: 380V xuất hiện, nhưng 330V xuất hiện... Và bạn không thể làm gì khác với loại xung này. Để khắc phục vấn đề này, cái gọi là loại vectơ vectơ được sử dụng. Đầu ra của nó sẽ lại là 380V (lý tưởng nhất là không tính đến tất cả các lần sụt áp). Phương pháp vector vectơ không liên quan gì đến điều khiển vectơ của động cơ điện. Chỉ là cơ sở lý luận của nó lại sử dụng một chút hình học trường học, đó là lý do tại sao nó được gọi là vectơ. Tuy nhiên, tác phẩm của anh ấy không thể giải thích trên đầu ngón tay nên tôi sẽ giới thiệu cho người đọc những cuốn sách (ở cuối bài) hoặc Wikipedia. Tôi cũng có thể cung cấp cho bạn một hình ảnh gợi ý một chút về sự khác biệt trong hoạt động của hình sin và vector vectơ (Hình 10):


Hình 10. Sự thay đổi điện thế pha của xung vô hướng và vectơ vectơ

Các loại cảm biến vị trí

Nhân tiện, cảm biến vị trí nào được sử dụng để điều khiển véc tơ? Có bốn loại cảm biến được sử dụng phổ biến nhất. Đây là bộ mã hóa gia tăng cầu phương, bộ mã hóa dựa trên phần tử Hall, bộ mã hóa vị trí tuyệt đối và bộ mã hóa đồng bộ.
Bộ mã hóa cầu phương không cho biết vị trí tuyệt đối của rôto - bằng các xung của nó, nó chỉ cho phép bạn xác định xem bạn đã đi được bao xa chứ không phải ở đâu và từ đâu (điểm bắt đầu và kết thúc có liên quan như thế nào đến vị trí của nam châm rôto). Vì vậy, nó không thích hợp cho việc điều khiển vector của máy đồng bộ. Dấu tham chiếu (chỉ số) của nó giúp tiết kiệm tình huống một chút - chỉ có một điểm cho mỗi vòng quay cơ học, nếu bạn đạt đến nó, thì vị trí tuyệt đối sẽ được biết và từ đó bạn có thể đếm được mình đã di chuyển bao nhiêu bằng tín hiệu cầu phương. Nhưng làm thế nào để đạt được điểm này khi bắt đầu công việc? Nói chung, điều này không phải lúc nào cũng thuận tiện.
Cảm biến phần tử Hall- Đây là cảm biến thô. Nó chỉ tạo ra một vài xung trên mỗi vòng quay (tùy thuộc vào số lượng phần tử Hall; đối với động cơ ba pha thường có ba, tức là sáu xung), cho phép bạn biết vị trí ở giá trị tuyệt đối, nhưng với độ chính xác thấp. Độ chính xác thường đủ để giữ góc của vectơ dòng điện sao cho động cơ ít nhất di chuyển về phía trước chứ không lùi lại, nhưng mô-men xoắn và dòng điện sẽ dao động. Nếu động cơ đã tăng tốc, thì bạn có thể bắt đầu ngoại suy tín hiệu từ cảm biến theo chương trình theo thời gian - tức là. xây dựng một góc thay đổi tuyến tính từ một góc rời rạc thô. Điều này được thực hiện dựa trên giả định rằng động cơ quay với tốc độ gần như không đổi, đại loại như thế này (Hình 11):


Hình 11. Hoạt động của cảm biến vị trí phần tử Hall cho máy điện ba pha và ngoại suy tín hiệu của nó

Thông thường, sự kết hợp giữa bộ mã hóa và cảm biến hiệu ứng Hall được sử dụng cho động cơ servo. Trong trường hợp này, bạn có thể tạo một mô-đun phần mềm duy nhất để xử lý chúng, loại bỏ nhược điểm của cả hai: thực hiện phép ngoại suy góc đã cho ở trên, nhưng không phải theo thời gian mà theo dấu từ bộ mã hóa. Những thứ kia. Một bộ mã hóa hoạt động bên trong cảm biến Hall từ cạnh này sang cạnh khác và mỗi cạnh Hall khởi tạo rõ ràng vị trí góc tuyệt đối hiện tại. Trong trường hợp này, chỉ chuyển động đầu tiên của bộ truyền động là không tối ưu (không phải ở góc 90°), cho đến khi nó chạm tới một số phía trước của cảm biến Hall. Một vấn đề riêng trong trường hợp này là việc xử lý tính không lý tưởng của cả hai cảm biến - hiếm có ai sắp xếp các phần tử Hall một cách đối xứng và đồng đều...

Trong các ứng dụng thậm chí còn đắt tiền hơn họ sử dụng bộ mã hóa tuyệt đối với giao diện kỹ thuật số (bộ mã hóa tuyệt đối), cung cấp ngay vị trí tuyệt đối và cho phép bạn tránh các vấn đề được mô tả ở trên.

Nếu động cơ điện rất nóng và khi cần tăng độ chính xác của phép đo góc, hãy sử dụng “analog” cảm biến đồng bộ(bộ giải, máy biến áp xoay). Đây là một máy điện nhỏ được sử dụng làm cảm biến. Hãy tưởng tượng rằng trong máy đồng bộ mà chúng ta đã xem xét trong Hình 1, thay vì nam châm, có một cuộn dây khác mà chúng ta cấp tín hiệu tần số cao vào. Nếu rôto nằm ngang thì tín hiệu sẽ chỉ được truyền vào cuộn dây pha stato α , nếu dọc - thì chỉ trong β , nếu bạn xoay 180, pha của tín hiệu sẽ thay đổi và ở các vị trí trung gian, nó được tạo ra ở đây và ở đó theo định luật sin/cos. Theo đó, bằng cách đo biên độ tín hiệu ở hai cuộn dây, vị trí cũng có thể được xác định từ tỷ số giữa biên độ này và độ lệch pha. Bằng cách cài đặt một máy như một cảm biến vào máy chính, bạn có thể tìm ra vị trí của rôto.
Có nhiều cảm biến vị trí kỳ lạ hơn, đặc biệt dành cho các ứng dụng có độ chính xác cực cao như sản xuất chip điện tử. Ở đó, mọi hiện tượng vật lý đều được sử dụng chỉ để tìm ra vị trí chính xác nhất có thể. Chúng tôi sẽ không xem xét chúng.

Đơn giản hóa việc điều khiển vector

Như bạn hiểu, điều khiển vectơ khá khắt khe - hãy cung cấp cho nó các cảm biến vị trí, cảm biến dòng điện, điều khiển vectơ PW và không có bộ vi điều khiển để tính toán tất cả các phép toán này. Do đó, đối với các ứng dụng đơn giản, nó được đơn giản hóa. Để bắt đầu, bạn có thể loại bỏ cảm biến vị trí bằng cách thực hiện điều khiển vectơ không cảm biến. Để làm điều này, hãy sử dụng thêm một chút phép thuật toán học, nằm trong hình chữ nhật màu vàng (Hình 12):


Hình 12. Cấu trúc điều khiển vector không cảm biến

Người quan sát là một khối nhận thông tin về điện áp đặt vào động cơ (ví dụ: từ công việc trên mô-đunPWM) và về dòng điện trong động cơ từ các cảm biến. Bên trong người quan sát có một mô hình của một động cơ điện, nói một cách đại khái, nó cố gắng điều chỉnh dòng điện của nó trong stato theo dòng điện được đo từ một động cơ thực. Nếu cô ấy thành công thì chúng ta có thể giả định rằng vị trí của rôto được mô phỏng bên trong trục cũng trùng với vị trí thật và có thể được sử dụng cho nhu cầu điều khiển véc tơ. Tất nhiên, điều này hoàn toàn được đơn giản hóa. Có vô số loại người quan sát như thế này. Mỗi sinh viên tốt nghiệp chuyên về truyền động điện đều cố gắng phát minh ra thiết bị của riêng mình, bằng cách nào đó tốt hơn những người khác. Nguyên tắc cơ bản là giám sát EMF của động cơ điện. Do đó, thông thường, hệ thống điều khiển không cảm biến chỉ hoạt động ở tốc độ quay tương đối cao, trong đó EMF lớn. Nó cũng có một số nhược điểm so với việc có cảm biến: cần biết thông số động cơ, tốc độ dẫn động bị hạn chế (nếu tốc độ quay thay đổi mạnh, người quan sát có thể không kịp theo dõi và “nói dối” ” trong một thời gian, hoặc thậm chí “sụp đổ hoàn toàn”), việc thiết lập một thiết bị quan sát là cả một quy trình; để nó hoạt động chất lượng cao, bạn cần biết chính xác điện áp trên động cơ, đo chính xác dòng điện của nó, v.v.

Có một lựa chọn đơn giản hóa khác. Ví dụ: bạn có thể thực hiện cái gọi là “tự động chuyển đổi”. Trong trường hợp này, đối với động cơ ba pha, họ từ bỏ phương pháp PLC phức tạp, từ bỏ cấu trúc vectơ phức tạp và bắt đầu chỉ bật các pha động cơ bằng cách sử dụng cảm biến vị trí trên các phần tử Hall, thậm chí đôi khi không có bất kỳ giới hạn dòng điện nào. Dòng điện trong các pha không phải là hình sin mà có dạng hình thang, hình chữ nhật hoặc thậm chí bị biến dạng hơn. Nhưng họ cố gắng đảm bảo rằng vectơ dòng điện trung bình vẫn ở góc 90 độ so với “nam châm rôto” bằng cách chọn thời điểm các pha được bật. Đồng thời, bật pha dưới điện áp không biết khi nào dòng điện trong pha động cơ sẽ tăng. Ở tốc độ quay thấp, nó thực hiện việc này nhanh hơn, ở tốc độ cao, khi EMF của máy cản trở, nó thực hiện chậm hơn; tốc độ tăng dòng điện cũng phụ thuộc vào độ tự cảm của động cơ, v.v. Do đó, ngay cả khi bao gồm các pha vào đúng thời điểm, thực tế không phải là vectơ dòng điện trung bình sẽ ở đúng vị trí và đúng pha - nó có thể tiến lên hoặc tụt lại so với mức tối ưu 90 độ. Do đó, trong các hệ thống như vậy, cài đặt "chuyển mạch nâng cao" được đưa ra - về cơ bản chỉ là thời gian, điện áp cần được cấp sớm hơn bao nhiêu cho pha động cơ, để cuối cùng pha của vectơ dòng điện gần hơn với 90 độ. Nói một cách đơn giản, đây được gọi là “cài đặt thời gian”. Vì dòng điện trong động cơ điện trong quá trình chuyển động tự động không phải là hình sin, nên nếu bạn lấy máy hình sin đã thảo luận ở trên và điều khiển nó theo cách này, mô-men xoắn trên trục sẽ dao động. Do đó, trong các động cơ được thiết kế để tự động chuyển mạch, hình dạng từ của rôto và stato thường được thay đổi theo cách đặc biệt để phù hợp hơn với loại điều khiển này: EMF của các máy như vậy có dạng hình thang, do đó chúng hoạt động tốt hơn trong chế độ tự động chuyển mạch. Máy đồng bộ được tối ưu hóa cho khả năng tự động hóa được gọi là động cơ điện một chiều không chổi than (BLDC) hoặc trong tiếng Anh BLDC (Động cơ điện một chiều không chổi than). Chế độ chuyển mạch tự động cũng thường được gọi là chế độ van và động cơ hoạt động với chế độ này là loại van. Nhưng đây đều chỉ là những cái tên khác nhau, không ảnh hưởng gì đến bản chất (nhưng những người vận hành truyền động điện dày dặn kinh nghiệm thường mắc phải CPGS trong những vấn đề liên quan đến những cái tên này). Có một video hay minh họa nguyên lý hoạt động của những chiếc máy như vậy. Nó thể hiện một động cơ đảo ngược, với rôto ở bên ngoài và stato ở bên trong:

Nhưng có một loạt bài viết về động cơ như vậy và phần cứng của hệ thống điều khiển.

Bạn có thể đơn giản hóa hơn nữa. Chuyển đổi các cuộn dây sao cho một pha luôn “tự do” và không có tín hiệu xung nào được áp vào nó. Sau đó, có thể đo EMF (điện áp cảm ứng trong cuộn dây pha) và khi điện áp này vượt qua 0, hãy sử dụng tín hiệu này làm tín hiệu từ cảm biến vị trí rôto, vì pha của điện áp cảm ứng này phụ thuộc chính xác vào vị trí của rôto. Điều này dẫn đến sự chuyển mạch tự động không có cảm biến, được sử dụng rộng rãi trong nhiều bộ truyền động đơn giản khác nhau, chẳng hạn như trong “bộ điều chỉnh” cho cánh quạt mô hình máy bay. Cần phải nhớ rằng EMF của máy chỉ xuất hiện ở tốc độ quay tương đối cao, do đó, để khởi động, các hệ thống điều khiển như vậy chỉ cần chuyển pha từ từ, hy vọng rằng rôto động cơ sẽ chạy theo dòng điện được cung cấp. Ngay khi EMF xuất hiện, chế độ chuyển mạch tự động sẽ được kích hoạt. Do đó, một hệ thống không cảm biến (rất đơn giản và thường phức tạp nhất) không phù hợp với các nhiệm vụ mà động cơ phải có khả năng phát triển mô-men xoắn ở tốc độ gần bằng 0, chẳng hạn như đối với bộ truyền động kéo của ô tô (hoặc kiểu xe của nó) , bộ truyền động servo của cơ chế nào đó, v.v. P. Tuy nhiên, hệ thống không cảm biến lại rất phù hợp với máy bơm và quạt ở những nơi nó được sử dụng.

Nhưng đôi khi họ còn đơn giản hóa nhiều hơn nữa. Bạn hoàn toàn có thể từ bỏ bộ vi điều khiển, phím, cảm biến vị trí và những thứ khác bằng cách chuyển pha bằng một công tắc cơ đặc biệt (Hình 13):


Hình 13. Công tắc cơ để chuyển mạch cuộn dây

Khi quay, rôto tự chuyển đổi các bộ phận của cuộn dây, thay đổi điện áp đặt vào chúng, đồng thời có dòng điện xoay chiều chạy trong rôto. Cổ góp được định vị sao cho từ thông của rôto và stato lại gần 90 độ để đạt được mômen xoắn cực đại. Những động cơ như vậy được gọi một cách ngây thơ là động cơ DC, nhưng hoàn toàn không đáng tin cậy: bên trong, sau bộ thu, dòng điện vẫn xoay chiều!

Phần kết luận

Tất cả các máy điện đều hoạt động theo cách tương tự. Trong lý thuyết về truyền động điện, thậm chí còn có khái niệm “máy điện tổng quát”, trong đó công của người khác bị giảm bớt. Những lời giải thích “thực hành” được trình bày trong bài viết không thể đóng vai trò là hướng dẫn thực tế để viết mã vi điều khiển. Bài báo thảo luận kỹ về việc liệu một phần trăm thông tin có cần thiết để thực hiện kiểm soát véc tơ thực hay không. Để làm được điều gì đó trong thực tế, trước tiên bạn cần phải biết TAU, ít nhất là ở mức độ hiểu cách thức hoạt động của bộ điều khiển PI. Khi đó bạn vẫn cần nghiên cứu mô tả toán học của cả máy đồng bộ và tổng hợp điều khiển véc tơ. Ngoài ra, hãy nghiên cứu vectơ vectơ, tìm hiểu các cặp cực là gì, làm quen với các loại cuộn dây máy, v.v. Điều này có thể được thực hiện trong cuốn sách mới nhất “Hệ thống điều khiển truyền động điện Anuchin A.S. MPEI, 2015”, cũng như trong “Quy định về Kalachev Yu. N. Vector (ghi chú thực hành)”. Người đọc nên được cảnh báo không nên đi sâu vào các công thức của sách giáo khoa “cũ” về truyền động, trong đó trọng tâm chính là xem xét các đặc tính của động cơ điện khi được cấp nguồn trực tiếp từ mạng công nghiệp ba pha mà không có bất kỳ bộ vi điều khiển và cảm biến vị trí nào. Hoạt động của động cơ trong trường hợp này được mô tả bằng các công thức phức tạp và các phụ thuộc, nhưng đối với bài toán điều khiển véc tơ thì chúng hầu như không có tác dụng (nếu chỉ nghiên cứu để tự phát triển). Bạn nên đặc biệt cẩn thận với các khuyến nghị của sách giáo khoa cũ, chẳng hạn, trong đó người ta nói rằng máy đồng bộ không nên hoạt động ở mô-men xoắn cực đại, vì hoạt động ở đó không ổn định và có nguy cơ lật nhào - tất cả đây là “lời khuyên tồi ” để kiểm soát véc tơ.

Bạn có thể thực hiện điều khiển véc tơ chính thức trên bộ vi điều khiển nào, chẳng hạn như trong bài viết của chúng tôi Bộ vi điều khiển điều khiển động cơ nội địa mới K1921VK01T CTCP NIIET và cách gỡ lỗi trong bài viết Phương pháp gỡ lỗi phần mềm vi điều khiển trong ổ điện. Ngoài ra, hãy truy cập trang web của chúng tôi: đặc biệt, có hai video nhàm chán được đăng ở đó, trong đó thực tế trình bày cách thiết lập bộ điều khiển dòng PI, cũng như cách hoạt động của cấu trúc điều khiển không cảm biến vectơ và dòng đóng. Ngoài ra, bạn có thể mua bộ gỡ lỗi với cấu trúc điều khiển vectơ cảm biến làm sẵn trên bộ vi điều khiển gia dụng.

Tiếp tục bài viết nói về động cơ không đồng bộ.

tái bút
Tôi xin lỗi các chuyên gia vì đã xử lý không hoàn toàn chính xác một số thuật ngữ, đặc biệt là các thuật ngữ “dòng chảy”, “liên kết từ thông”, “từ trường” và các thuật ngữ khác - sự đơn giản đòi hỏi sự hy sinh...

Thẻ: Thêm thẻ

Điều khiển vô hướng(tần số) - một phương pháp điều khiển dòng điện xoay chiều không chổi than, bao gồm việc duy trì tỷ lệ điện áp/tần số không đổi (V/Hz) trong toàn bộ phạm vi tốc độ vận hành, đồng thời chỉ kiểm soát cường độ và tần số của điện áp cung cấp.

Tỷ lệ V/Hz được tính toán dựa trên định mức (và tần số) của động cơ xoay chiều đang được theo dõi. Bằng cách giữ tỷ lệ V/Hz không đổi, chúng ta có thể duy trì từ thông tương đối ổn định trong khe hở động cơ. Nếu tỷ lệ V/Hz tăng thì động cơ sẽ bị kích thích quá mức và ngược lại nếu tỷ lệ này giảm thì động cơ ở trạng thái kém kích thích.


Thay đổi điện áp cung cấp động cơ bằng điều khiển vô hướng

Ở tốc độ thấp cần phải bù cho sự sụt giảm điện áp trên điện trở stato, do đó tỷ lệ V/Hz ở tốc độ thấp được đặt cao hơn giá trị danh nghĩa. Phương pháp điều khiển vô hướng được sử dụng rộng rãi nhất để điều khiển động cơ điện không đồng bộ.

Khi áp dụng cho động cơ không đồng bộ

Trong phương pháp điều khiển vô hướng, tốc độ được điều khiển bằng cách đặt điện áp và tần số stato, sao cho từ trường trong khe hở được duy trì ở giá trị mong muốn. Để duy trì từ trường không đổi trong khe hở, tỷ lệ V/Hz phải không đổi ở các tốc độ khác nhau.


Khi tốc độ tăng, điện áp cung cấp cho stato cũng phải tăng tương ứng. Tuy nhiên, tần số đồng bộ của động cơ không đồng bộ không bằng tốc độ trục mà phụ thuộc vào tải. Do đó, hệ thống điều khiển vòng hở vô hướng không thể kiểm soát chính xác tốc độ khi có tải. Để giải quyết vấn đề này, phản hồi tốc độ và do đó bù trượt có thể được thêm vào hệ thống.


Nhược điểm của điều khiển vô hướng

    Phương pháp điều khiển vô hướng tương đối đơn giản để thực hiện, nhưng có một số nhược điểm đáng kể:
  • Thứ nhất, nếu không lắp cảm biến tốc độ, bạn không thể kiểm soát tốc độ quay của trục, vì nó phụ thuộc vào tải (sự hiện diện của cảm biến tốc độ sẽ giải quyết được vấn đề này) và trong trường hợp tải thay đổi, bạn hoàn toàn có thể mất điều khiển;
  • thứ hai, nó không thể được kiểm soát. Tất nhiên, vấn đề này có thể được giải quyết bằng cách sử dụng cảm biến mô-men xoắn, nhưng chi phí lắp đặt nó rất cao và rất có thể sẽ cao hơn bản thân bộ truyền động điện. Trong trường hợp này, việc điều khiển mô-men xoắn sẽ rất quán tính;
  • cũng không thể kiểm soát mô-men xoắn và tốc độ cùng một lúc.

Điều khiển vô hướng là đủ cho hầu hết các nhiệm vụ trong đó sử dụng bộ truyền động điện với phạm vi điều khiển tốc độ động cơ lên ​​tới 1:10.

Khi cần tốc độ tối đa, khả năng điều chỉnh trên phạm vi tốc độ rộng và khả năng điều khiển mô-men xoắn của động cơ điện sẽ được sử dụng.

Bất kỳ sự thay đổi hoặc duy trì tốc độ không đổi của bộ truyền động điện đều mang lại sự điều chỉnh có mục tiêu cho mô-men xoắn do động cơ tạo ra. Mô-men xoắn được hình thành do sự tương tác của dòng chảy (liên kết từ thông) được tạo bởi một phần của động cơ với dòng điện ở phần kia và được xác định bởi tích vectơ của hai vectơ tạo mô-men không gian này. Do đó, độ lớn của mô-men xoắn do động cơ tạo ra được xác định bởi các mô-đun của từng vectơ và góc không gian giữa chúng.

Khi xây dựng hệ thống điều khiển vô hướng Chỉ các giá trị số (mô-đun) của vectơ tạo mô-men xoắn được điều khiển và điều chỉnh, nhưng vị trí không gian của chúng không được kiểm soát. Nguyên lý điều khiển véc tơ nằm ở chỗ hệ thống điều khiển điều khiển giá trị số và vị trí trong không gian so với nhau của các vectơ tạo mô-men xoắn. Do đó, nhiệm vụ của điều khiển vectơ là xác định và thiết lập mạnh mẽ các giá trị dòng điện tức thời trong cuộn dây động cơ sao cho các vectơ tổng quát của dòng điện và liên kết từ thông chiếm một vị trí trong không gian đảm bảo tạo ra mômen điện từ cần thiết.

Mômen điện từ do động cơ tạo ra:

m là hệ số thiết kế; , 2 - không gian

vectơ của dòng điện hoặc liên kết từ thông tạo thành mô men xoắn; X- góc không gian giữa các vectơ tạo mômen.

Như sau từ (6.53), các giá trị tối thiểu của dòng điện (liên kết từ thông) tạo thành mômen sẽ bằng giá trị mômen yêu cầu nếu các vectơ X và 2 vuông góc với nhau, tức là X = °.

Trong các hệ thống điều khiển vectơ, không cần xác định vị trí không gian tuyệt đối của các vectơ và 2 liên quan đến trục stato hoặc rôto. Cần xác định vị trí của một vectơ so với vectơ khác. Do đó, một trong các vectơ được coi là căn cứ, và vị trí của cái kia điều khiển góc X.

Dựa trên điều này, khi xây dựng hệ thống điều khiển vectơ, nên tiến hành từ mô tả toán học của các quá trình điện từ và cơ điện được biểu thị bằng tọa độ gắn với vectơ cơ sở (tọa độ Và- v.v). Mô tả toán học như vậy được đưa ra trong § 1.6.

Nếu lấy vectơ cơ sở và hướng trục tọa độ Và dọc theo vectơ này thì dựa vào (1.46), ta thu được hệ phương trình sau:


Trong các phương trình này? v = , do vectơ trùng với trục tọa độ Và.

Trong bộ lễ phục. Hình 6.31 biểu diễn giản đồ vector của dòng điện và mối liên kết dòng chảy trong trục Và- v ^hướng tọa độ Và dọc theo vectơ ghép rôto. Từ sơ đồ vector suy ra rằng

Cơm. B.31. Sơ đồ vector liên kết từ thông và dòng điện trong trục u-v Tại M

Với p không đổi (hoặc thay đổi chậm) ly hợp rôto d"V u /dt= dẫn đến tôi và = Và Г = yji u +i v = i v

Trong trường hợp này, vectơ dòng điện rôto G vuông góc với liên kết từ thông rôto. Vì từ thông rò rôto 0 nhỏ hơn đáng kể so với từ thông trong khe hở máy H, t khi đó, nếu liên kết từ thông rôto không đổi, chúng ta có thể giả sử rằng hình chiếu của vectơ dòng điện stato lên trục tọa độ v tôi v bằng |/"| hoặc /

Ưu điểm của hệ tọa độ được áp dụng u-vĐể xây dựng một hệ thống điều khiển vectơ mômen và tốc độ của động cơ không đồng bộ là mômen động cơ (6.54) được định nghĩa là tích vô hướng của hai vectơ vuông góc lẫn nhau: liên kết từ thông rôto *P và thành phần tác dụng của dòng điện stato. Định nghĩa mô-men xoắn này là điển hình, ví dụ, đối với động cơ DC kích thích độc lập, thuận tiện nhất cho việc xây dựng hệ thống điều khiển tự động.

Hệ thống điều khiển vectơ. Sơ đồ cấu trúc của việc quản lý như vậy dựa trên các nguyên tắc sau:

  • ? hệ thống điều khiển hai kênh bao gồm kênh ổn định liên kết từ thông rôto và kênh điều khiển tốc độ (mô-men xoắn);
  • ? cả hai kênh phải độc lập, tức là việc thay đổi giá trị quy định của một kênh sẽ không ảnh hưởng đến kênh kia;
  • ? kênh điều khiển tốc độ (mô-men xoắn) điều khiển thành phần dòng điện stato /v. Thuật toán vận hành của vòng điều khiển mô-men xoắn giống như trong hệ thống điều khiển tốc độ phụ của động cơ DC (xem § 5.6) - tín hiệu đầu ra của bộ điều khiển tốc độ là tham chiếu đến mô-men xoắn của động cơ. Bằng cách chia giá trị của nhiệm vụ này cho mô đun liên kết từ thông rôto Và chúng ta nhận nhiệm vụ cho thành phần dòng điện stator Tôi v (Hình 6.32);
  • ? mỗi kênh chứa một mạch điện bên trong có dòng điện /v và tôi và với các cơ quan quản lý hiện tại cung cấp chất lượng quy định cần thiết;
  • ? thu được giá trị hiện tại Tôi v và tôi và thông qua các phép biến đổi tọa độ được chuyển đổi thành giá trị tôi một và / p của hệ tọa độ cố định hai pha a - (3 rồi trong bài toán dòng điện thực trong cuộn dây stato trong hệ tọa độ ba pha a-b-c;
  • ? Các tín hiệu tốc độ, góc quay rôto và dòng điện trong cuộn dây stato cần thiết cho việc tính toán và hình thành phản hồi được đo bằng các cảm biến thích hợp và sau đó sử dụng các phép biến đổi tọa độ nghịch đảo được chuyển đổi thành giá trị của các đại lượng này tương ứng với các trục tọa độ u-v.

Cơm.

Hệ thống điều khiển như vậy cung cấp khả năng kiểm soát mô-men xoắn tốc độ cao và do đó tốc độ trong phạm vi rộng nhất có thể (trên 10.000: 1). Trong trường hợp này, giá trị mô-men xoắn tức thời của động cơ không đồng bộ có thể vượt quá đáng kể giá trị danh nghĩa của mô-men xoắn tới hạn.

Để làm cho các kênh điều khiển độc lập với nhau, cần đưa vào các tín hiệu bù chéo e K0MPU và e compm ở đầu vào của mỗi kênh (xem Hình 6.32). Chúng ta tìm giá trị của các tín hiệu này từ phương trình mạch điện stato (6.54). Đã biểu thị và CHK 1y thông qua dòng điện và điện cảm tương ứng (1.4) và có tính đến khi định hướng trục Và dọc theo vectơ liên kết từ thông rôto Х / |у =0 ta thu được:

Chúng ta tìm thấy nó từ đâu?


Ở đâu hệ số tiêu tán.

Thay (6.55) vào (6.54) và tính đến điều đó trong hệ thống điều khiển đang xét d x V 2u /dt = 0, chúng tôi nhận được

hoặc

hằng số thời gian mới; e và e v - EMF của chuyển động quay dọc theo trục bạn- v

Để đặt số lượng độc lập tôi và và /v cần được bù đắp e và Và e v giới thiệu điện áp bù:

Để thực hiện nguyên lý điều khiển vectơ, cần đo hoặc tính toán trực tiếp bằng mô hình toán học (ước tính) mô đun và vị trí góc của vectơ liên kết từ thông rôto. Sơ đồ chức năng điều khiển vectơ của động cơ không đồng bộ với phép đo trực tiếp lưu lượng trong khe hở không khí của máy sử dụng cảm biến Hall được thể hiện trên hình 2. 6,33.


Cơm. B.ZZ. Sơ đồ chức năng điều khiển véc tơ trực tiếp của động cơ không đồng bộ

Mạch chứa hai kênh điều khiển: kênh điều khiển (ổn định) cho liên kết từ thông rôto *P 2 và kênh điều khiển tốc độ. Kênh đầu tiên chứa vòng liên kết từ thông rôto bên ngoài chứa bộ điều khiển liên kết từ thông PI RP và phản hồi liên kết từ thông, tín hiệu của vòng này được tạo ra bằng cảm biến Hall để đo lưu lượng trong khe hở của máy X? T dọc theo trục ai(3. Các giá trị từ thông thực sau đó được tính toán lại trong khối PP thành các giá trị của liên kết từ thông rôto dọc theo trục a và p và sử dụng bộ lọc vectơ VF, mô đun của liên kết từ thông rôto được tìm thấy, vectơ này được cung cấp dưới dạng tín hiệu phản hồi âm cho bộ điều chỉnh liên kết từ thông RP và được sử dụng làm bộ chia trong kênh điều khiển tốc độ.

Trong kênh đầu tiên, mạch dòng điện bên trong phụ thuộc vào mạch liên kết từ thông tôi và, chứa bộ điều chỉnh dòng PI PT1 và phản hồi về giá trị thực của dòng điện / 1i, được tính từ giá trị thực của dòng điện pha stato bằng bộ biến pha PF2 và bộ biến tọa độ KP1. Đầu ra của bộ điều chỉnh dòng điện PT1 là cài đặt điện áp Ulu, tín hiệu bù của kênh thứ hai được thêm vào và kshpi(6.57). Tín hiệu cài đặt điện áp nhận được được chuyển đổi bằng bộ chuyển đổi tọa độ KP2 và pha PF2 thành các giá trị và pha điện áp xác định ở đầu ra của bộ biến tần.

Kênh điều khiển liên kết từ thông rôto đảm bảo rằng liên kết từ thông Ch* 2 duy trì không đổi trong tất cả các chế độ vận hành bộ truyền động ở mức giá trị x P 2 được chỉ định. Nếu cần làm suy yếu trường, H*^ có thể thay đổi trong những giới hạn nhất định với tốc độ thay đổi nhỏ.

Kênh thứ hai được thiết kế để điều chỉnh tốc độ (mô-men xoắn) của động cơ. Nó chứa một vòng tốc độ bên ngoài và một vòng dòng điện bên trong phụ / 1у. Lệnh tốc độ đến từ bộ tạo cường độ, xác định gia tốc và giá trị tốc độ cần thiết. Phản hồi tốc độ được thực hiện thông qua cảm biến tốc độ DS hoặc cảm biến vị trí góc rôto.

Bộ điều khiển tốc độ PC được sử dụng theo tỷ lệ hoặc tích phân tỷ lệ, tùy thuộc vào yêu cầu đối với ổ điện. Đầu ra của bộ điều khiển tốc độ là lệnh cho mô-men xoắn do động cơ L/R tạo ra. Do mômen bằng tích của dòng điện bởi liên kết từ thông rôto H/2 nên bằng cách chia giá trị thiết lập mômen trong khối phân chia DB M trở lại trên Ch / 2, chúng ta thu được giá trị cài đặt hiện tại, giá trị này được cung cấp cho đầu vào của bộ điều chỉnh dòng điện PT2. Việc xử lý tín hiệu tiếp theo tương tự như kênh đầu tiên. Kết quả là chúng ta nhận được một nhiệm vụ cho điện áp cung cấp cho động cơ theo pha, xác định giá trị và vị trí không gian tại từng thời điểm của vectơ điện áp stato tổng quát!? Lưu ý rằng các tín hiệu liên quan đến các biến trong tọa độ - là tín hiệu dòng điện một chiều và các tín hiệu phản ánh dòng điện và điện áp trong tọa độ không khí là tín hiệu dòng điện xoay chiều xác định không chỉ mô-đun mà cả tần số và pha của điện áp và dòng điện tương ứng.

Hệ thống điều khiển véc tơ được xem xét hiện đang được triển khai ở dạng kỹ thuật số trên cơ sở bộ vi xử lý. Nhiều sơ đồ điều khiển vectơ cấu trúc khác nhau đã được phát triển và được sử dụng rộng rãi, khác về chi tiết so với sơ đồ đang được xem xét. Do đó, hiện tại, giá trị thực tế của các liên kết từ thông không được đo bằng cảm biến từ thông mà được tính toán bằng mô hình toán học của động cơ, dựa trên dòng điện và điện áp pha đo được.

Nhìn chung, điều khiển véc tơ có thể được đánh giá là phương pháp điều khiển động cơ xoay chiều hiệu quả nhất, mang lại độ chính xác và tốc độ điều khiển cao.

1

Khi thiết kế điều khiển tần số của bộ truyền động điện, cần phải xây dựng các mô hình phù hợp có tính đến đầy đủ các chi tiết cụ thể của các quá trình cơ điện đang diễn ra trong động cơ. Để thử nghiệm mô hình cần phải so sánh với quy trình thực hiện thực tế trên thiết bị thật; về vấn đề này cần xác định các thông số của động cơ điện thực tế để kiểm tra tính phù hợp của mô hình. Bài báo mô tả mô hình toán học điều khiển véc tơ của động cơ điện không đồng bộ. Mô hình này cho phép bạn giám sát các quá trình cơ điện trong động cơ điện trong quá trình hoạt động. Đã thu được đồ thị của các quá trình chuyển tiếp cơ và điện đặc trưng cho quá trình khởi động của động cơ điện. Một đặc tính cơ học của động cơ điện điều khiển véc tơ đã được xây dựng, thể hiện rõ sự gia tăng phạm vi tải. Sự phù hợp của mô hình đã được đánh giá. Các thí nghiệm toán học và tạo mô hình được thực hiện trong môi trường mô phỏng đồ họa Simulink, một ứng dụng cho gói Matlab.

biến tần

mô hình toán học

đặc tính cơ học

điều khiển vector

Động cơ không đồng bộ

1. Vinogradov A.B. Điều khiển véc tơ truyền động điện xoay chiều / Đại học Năng lượng bang Ivanovo mang tên V.I. Lênin”. – Ivanovo, 2008. – 297 tr.

2. Likhodedov A.D. Xây dựng các đặc tính cơ học của động cơ không đồng bộ và thử nghiệm nó // Các vấn đề khoa học và giáo dục hiện đại. – 2012. – Số 5. – URL: http://www..09.2012).

3. Usoltsev A.A. Điều khiển véc tơ động cơ không đồng bộ: sách giáo khoa về các nguyên tắc của chu trình cơ điện. – St.Petersburg, 2002.

4. Shuvalov G.A. Tiết kiệm điện bằng bộ biến tần // Thiết bị điện: vận hành và sửa chữa. – 2012. – Số 2.

5. Blaschke, F. Das Prinzip der Feldorientierung, die Grundlage für die Transvector-Regelung von Drehfeldmaschinen (bằng tiếng Đức), Siemens-Zeitschrift 45, Heft 10, 1971.

6. PLC - thật dễ dàng!! Điều khiển vector. – URL: http://plc24.ru/vektornoe-upravlenie/ (ngày truy cập: 12/09/2012).

Phát triển truyền động điện không đồng bộ với điều khiển vector

Người ta thường phân biệt hai phương pháp chính để điều khiển truyền động điện xoay chiều sử dụng bộ biến tần bán dẫn làm bộ biến đổi năng lượng: tần số và vectơ.

Với điều khiển tần số, một trong những định luật tĩnh của điều khiển tần số được thực hiện trong truyền động điện (ví dụ: , v.v.). Ở đầu ra của hệ thống điều khiển, một nhiệm vụ được tạo ra cho tần số và biên độ điện áp đầu ra của biến tần. Phạm vi áp dụng của các hệ thống như vậy: truyền động điện không đồng bộ, không có yêu cầu tĩnh và động tăng cao, quạt, máy bơm và các cơ chế công nghiệp nói chung khác.

Với điều khiển vector, việc điều khiển được thực hiện dựa trên giá trị tức thời của các biến. Trong các hệ thống vectơ kỹ thuật số, việc điều khiển có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các biến tương đương (trung bình trên khoảng rời rạc điều khiển).

Năm 1971, Blaschke đề xuất nguyên lý xây dựng hệ thống điều khiển cho động cơ không đồng bộ, sử dụng mô hình vectơ của động cơ với sự định hướng của hệ tọa độ dọc theo liên kết từ thông rôto. Nguyên lý này còn được gọi là điều khiển mômen trực tiếp. Điều khiển véc tơ cho phép bạn tăng đáng kể phạm vi điều khiển, độ chính xác của điều khiển và tăng tốc độ của bộ truyền động điện. Phương pháp này cung cấp khả năng điều khiển trực tiếp mô-men xoắn của động cơ.

Mô-men xoắn được xác định bởi dòng điện stato, tạo ra từ trường kích thích. Khi điều khiển trực tiếp mômen, ngoài biên độ, pha của dòng điện stato, tức là vectơ dòng điện, còn phải thay đổi. Đây là nơi xuất phát thuật ngữ “kiểm soát véc tơ”.

Để điều khiển vectơ dòng điện và do đó, vị trí của từ thông stato so với rôto quay, cần phải biết chính xác vị trí của rôto bất cứ lúc nào. Vấn đề được giải quyết bằng cách sử dụng cảm biến vị trí rôto bên ngoài hoặc bằng cách xác định vị trí rôto bằng cách tính toán sử dụng các thông số động cơ khác. Dòng điện và điện áp của cuộn dây stato được sử dụng làm thông số này.

Ít tốn kém hơn là ổ tần số thay đổi có điều khiển vectơ không có cảm biến phản hồi tốc độ, nhưng điều khiển vectơ yêu cầu khối lượng lớn và tốc độ tính toán cao từ bộ biến tần. Ngoài ra, để điều khiển mô-men xoắn trực tiếp ở tốc độ quay thấp, gần bằng 0, việc vận hành bộ truyền động điện có tần số thay đổi mà không có phản hồi tốc độ là không thể. Điều khiển véc-tơ với cảm biến phản hồi tốc độ cung cấp phạm vi điều khiển lên tới 1:1000 và cao hơn, độ chính xác điều khiển tốc độ là một phần trăm phần trăm, độ chính xác mô-men xoắn là vài phần trăm.

Việc cung cấp năng lượng cho IM và SM ở chế độ điều khiển vectơ được thực hiện từ một bộ biến tần, có thể cung cấp biên độ và vị trí góc cần thiết của vectơ điện áp (hoặc dòng điện) stato bất kỳ lúc nào. Biên độ và vị trí của vectơ liên kết từ thông rôto được đo bằng máy quan sát (một thiết bị toán học cho phép người ta khôi phục các tham số chưa được đo của hệ thống). Tùy thuộc vào điều kiện hoạt động của bộ truyền động điện, có thể điều khiển động cơ điện ở cả hai chế độ với độ chính xác bình thường và ở các chế độ có độ chính xác cao hơn khi xử lý tác vụ tốc độ hoặc mô-men xoắn. Ví dụ: bộ biến tần cung cấp độ chính xác trong việc duy trì tốc độ quay ±2-3% ở chế độ U/f, với điều khiển vectơ không có cảm biến tốc độ là ± 0,2%, với điều khiển vectơ hoàn toàn với cảm biến tốc độ có độ chính xác là ± 0,01% được cung cấp.

Nguyên lý chung điều khiển vector của IM

Trong tương lai, chúng ta sẽ sử dụng các chỉ số sau của hệ tọa độ: a-b - hệ tọa độ cố định (), định hướng dọc theo trục pha a của cuộn dây stato; x-y - hệ tọa độ quay đồng bộ với rôto () và định hướng dọc theo trục pha a của cuộn dây; d-q - hệ tọa độ quay đồng bộ với liên kết từ thông rôto () và định hướng theo phương của nó; m-n là hệ tọa độ được định hướng tùy ý, quay với tốc độ tùy ý.

Nguyên tắc chung của việc mô hình hóa và xây dựng hệ thống điều khiển IM là cho mục đích này, hệ tọa độ được sử dụng, được định hướng liên tục theo hướng của bất kỳ vectơ nào xác định mômen điện từ. Khi đó, hình chiếu của vectơ này lên trục tọa độ khác và số hạng tương ứng trong biểu thức mômen điện từ sẽ bằng 0, và về mặt hình thức, nó có dạng giống với biểu thức mômen điện từ của động cơ DC, tỷ lệ thuận với độ lớn so với dòng điện phần ứng và từ thông chính.

Trong trường hợp định hướng hệ tọa độ dọc theo liên kết từ thông rôto ( ) thời điểm có thể được biểu diễn dưới dạng:

, (1)

trong đó là độ tự cảm rò của mạch rôto, là độ tự cảm của mạch từ hóa, là số cặp cực và là hình chiếu của dòng điện stato lên các trục của hệ tọa độ.

Sử dụng biểu thức này, có thể, với điều kiện là liên kết từ thông rôto không đổi, để điều khiển mômen điện từ bằng cách thay đổi hình chiếu của dòng điện stato lên trục ngang. Việc lựa chọn phương trình để xây dựng hệ thống điều khiển có vai trò rất lớn, bởi vì nhiều đại lượng, đặc biệt là huyết áp đoản mạch, không thể đo được. Ngoài ra, sự lựa chọn này ảnh hưởng đáng kể đến độ phức tạp của các hàm truyền của hệ thống, đôi khi làm tăng thứ tự của phương trình lên nhiều lần.

Để xây dựng hệ thống điều khiển vectơ IM, bạn cần chọn vectơ tương ứng với hệ tọa độ sẽ được định hướng và biểu thức tương ứng cho mômen điện từ, sau đó xác định các đại lượng có trong nó từ các phương trình cho stato và/hoặc mạch rôto (2):

, (2, a)

, (2, b)

đâu là điện áp của cuộn dây stato ở dạng vectơ; - điện trở hoạt động của cuộn dây stato và rôto; các thành phần có liên quan đến sự thay đổi liên kết từ thông theo thời gian do sự thay đổi dòng điện theo thời gian và được gọi là EMF biến đổi, tương tự với các quá trình kích thích nó trong máy điện tương ứng; các thành phần , - liên quan đến sự thay đổi liên kết từ thông do rôto quay và được gọi là lực điện động quay.

Nếu chúng ta chọn liên kết từ thông rôto làm vectơ tham chiếu và định hướng hệ tọa độ dọc theo nó sao cho trục thực của nó trùng với hướng , thì tần số góc quay của hệ tọa độ sẽ bằng tần số góc của nguồn cung cấp stato, từ Các vectơ từ thông của stato và rôto quay cùng tần số. Về mặt lý thuyết, việc sử dụng vectơ liên kết từ thông rôto mang lại khả năng quá tải lớn hơn cho IM.

Trong trường hợp này, hình chiếu của vectơ dòng điện stato, có tính đến thực tế là , bằng:

(3)

đâu là hằng số thời gian điện từ của rôto.

Hãy biểu diễn mối liên kết từ thông và tần số góc của rôto:

(4)

Do đó, bằng cách sử dụng phép chiếu của dòng điện stato, có thể điều khiển được liên kết từ thông rôto và hàm truyền của kênh này tương ứng với một liên kết không tuần hoàn có hằng số thời gian bằng hằng số thời gian rôto; và với sự trợ giúp của phép chiếu, có thể điều khiển tần số rôto một cách độc lập và không có quán tính.

Trong trường hợp này, mômen điện từ của IM có thể được xác định bằng cách biết tần số của dòng điện rôto đối với một liên kết từ thông đã cho:

, (5)

Biểu thức - xác định mối quan hệ giữa hình chiếu của dòng điện stato lên trục tọa độ, liên kết từ thông, tần số rôto và mômen điện từ của IM. Từ biểu thức và phương trình chuyển động, có thể suy ra rằng mô-men xoắn có thể được điều khiển không có quán tính bằng hai tín hiệu đầu vào: liên kết từ thông và tần số rôto. Các tín hiệu này liên quan đến hình chiếu của vectơ dòng điện stato bằng các biểu thức. Do đó, thiết bị điều khiển vectơ chứa một bộ tách tọa độ (RC), thực hiện các phép biến đổi theo biểu thức (3), cũng như một máy quay làm quay vectơ dòng điện stato theo hướng ngược lại với chiều quay của rôto IM. Tín hiệu đầu vào cho thiết bị điều khiển sẽ là điện áp mạng tuyến tính và tần số của điện áp nguồn, tương ứng với liên kết từ thông và tần số rôto. Tên gọi của khối tách tọa độ xuất phát từ chức năng tạo ra các tín hiệu tương ứng với các hình chiếu độc lập (tách, tách) của vectơ dòng điện stato (Hình 1).

Cơm. 1. Sơ đồ khối khối tách tọa độ.

Từ biểu thức mômen điện từ (5) và phương trình chuyển động tổng quát, chúng ta có thể thu được hàm truyền của IM thông qua kênh điều khiển tần số rôto:

hằng số thời gian cơ học ở đâu. Hàm truyền này hoàn toàn phù hợp với động cơ một chiều nên việc xây dựng hệ truyền động điện với điều khiển véc tơ của IM không khác gì truyền động DC.

Cần lưu ý rằng thiết bị điều khiển chỉ có thể thực hiện các chức năng của nó với điều kiện các tham số IM có trong chức năng truyền của các liên kết của nó tương ứng với các giá trị thực, nếu không thì liên kết từ thông và tần số rôto trong IM và trong thiết bị điều khiển sẽ khác nhau. Tình huống này tạo ra những khó khăn đáng kể khi triển khai các hệ thống kiểm soát véc tơ trong thực tế, bởi vì thông số huyết áp thay đổi trong quá trình hoạt động. Điều này đặc biệt áp dụng cho các giá trị của điện trở hoạt động.

Mô tả toán học của các phép biến đổi tọa độ

Nếu vectơ hiện tại được biểu diễn trong một hệ tọa độ cố định (a, b), thì việc chuyển sang hệ tọa độ mới (x, y), được quay so với hệ tọa độ ban đầu một góc nhất định (Hình 2a), được thực hiện từ mối quan hệ sau đây của các đối số của số phức:

Hoặc (7)

Cơm. 2. Vectơ dòng điện tổng quát trong các hệ tọa độ khác nhau.

Đối với hệ tọa độ quay với tần số góc không đổi thì góc bằng .

Phép biến đổi tọa độ có thể được viết dưới dạng khai triển như sau:

Từ đây bạn có thể tìm thấy các thành phần của vectơ ở dạng ma trận:

, (9)

trong đó , là giá trị tức thời của dòng điện trong cuộn dây tương ứng.

Một phần tử cần thiết của hệ thống điều khiển véc tơ IM là một công cụ quay để biến đổi tọa độ véc tơ theo biểu thức (9).

Để chuyển đổi các biến từ hệ tọa độ (d,q) sang hệ tọa độ (a, b), ta sử dụng các phương trình sau:

trong đó γ là góc định hướng trường. Sơ đồ khối của công cụ quay vòng được hiển thị trong Hình 3.

Cơm. 3. Sơ đồ khối của máy quay.

Mô hình toán học của huyết áp

Động cơ không đồng bộ được mô hình hóa theo hệ tọa độ - α, β. Các phương trình tương ứng với hệ tọa độ này được mô tả bằng hệ phương trình:

(11)

trong đó: , , , - các thành phần vectơ liên kết từ thông của stato và rôto trong hệ tọa độ; , - thành phần vectơ điện áp stato trong hệ tọa độ; - điện trở hoạt động của cuộn dây stato và rôto; - tổng độ tự cảm của cuộn dây stato và rôto (17), (18); - hệ số ghép điện từ của stato và rôto (12), (13); p - số cặp cực; - tốc độ cơ của rôto; J là mômen quán tính của rôto động cơ; - mô men kháng trên trục động cơ.

Các giá trị tổng độ tự cảm của cuộn dây và hệ số ghép điện từ của stato và rôto được tính theo công thức:

trong đó: - độ tự cảm rò rỉ; - độ tự cảm của mạch từ hóa,

trong đó: - điện trở rò điện cảm của cuộn dây stato và rôto; - điện kháng cảm của mạch từ hóa; f là tần số của điện áp cung cấp cho stato.

Bằng cách giải hệ phương trình vi phân theo tọa độ (11), có thể thu được đặc tính cơ động và đặc tính thời gian của các biến trạng thái (ví dụ: mômen xoắn và tốc độ), từ đó đưa ra ý tưởng về các quá trình xảy ra trong động cơ . Thành phần điện áp cấp vào cuộn dây stato của động cơ được tính theo công thức:

(19)

trong đó U là giá trị hiệu dụng của điện áp cung cấp cho stato.

Việc giải các phương trình dựa trên việc tích phân vế trái và vế phải của từng phương trình vi phân của hệ:

(20)

Sự phụ thuộc hiện tại được tính toán bằng các phương trình:

(21)

Dữ liệu hộ chiếu của AD DMT f 011-6у1 được đưa ra trong bài viết.

Hình 4 thể hiện mô hình IM được điều khiển bởi dòng điện stato trong hệ tọa độ được định hướng dọc theo liên kết từ thông rôto.


Cơm. 4. Mô hình điều khiển vector IM trong môi trường Simulink:

AD - động cơ không đồng bộ;

УУ - thiết bị điều khiển, bao gồm: RK - bộ tách tọa độ, R - công cụ quay;

N là tải trọng, cũng tính đến điện trở của ổ trục.

Mô hình điều khiển vectơ IM cho phép bạn giám sát các quá trình điện từ xảy ra trong động cơ không đồng bộ trong quá trình hoạt động của nó.

Biểu đồ sau đây (Hình 5) hiển thị các đặc tính cơ học của động cơ điện có điều khiển véc tơ, thu được bằng cách mô hình hóa, so với các đặc tính cơ học của động cơ điện không có bộ điều khiển, thu được trong một thí nghiệm quy mô đầy đủ.

Cơm. 5. So sánh các đặc tính cơ học.

Như bạn có thể thấy từ biểu đồ, với điều khiển vectơ, đặc tính cơ học của động cơ không đồng bộ trở nên cứng nhắc, do đó phạm vi quá tải mở rộng. Các giá trị đặc tính trong phạm vi từ 0 đến 153 Nm hơi khác nhau, sai số chỉ 1,11%, do đó, mô hình toán học thu được phản ánh đầy đủ hoạt động của động cơ thực và có thể được sử dụng để tiến hành các thí nghiệm trong thực hành kỹ thuật.

Phần kết luận

Việc sử dụng điều khiển véc tơ cho phép bạn điều khiển trực tiếp mômen điện từ của động cơ điện bằng cách thay đổi biên độ và pha của điện áp nguồn. Để điều khiển vectơ một động cơ không đồng bộ, trước tiên bạn phải quy giản nó thành một máy hai cực đơn giản, có hai cuộn dây trên stato và rôto, theo đó có các hệ tọa độ liên kết với stato, rôto và từ trường. Điều khiển vectơ ngụ ý sự hiện diện của mô hình toán học của động cơ điện có thể điều chỉnh trong liên kết điều khiển.

Các đặc tính cơ học thu được từ hoạt động của mô hình được mô tả xác nhận thông tin lý thuyết về điều khiển vectơ. Mô hình này phù hợp và có thể được sử dụng cho các thí nghiệm tiếp theo.

Người đánh giá:

Shvetsov Vladimir Alekseevich, Tiến sĩ Khoa học Kỹ thuật, Giáo sư Khoa RES KamchatSTU, Petropavlovsk-Kamchatsky.

Potapov Vadim Vadimovich, Tiến sĩ Khoa học Kỹ thuật, Giáo sư Đại học Liên bang Viễn Đông, Petropavlovsk-Kamchatsky.

Liên kết thư mục

Likhodedov A.D., Portnyagin N.N. MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN VECTOR CỦA TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ // Những vấn đề hiện đại của khoa học và giáo dục. – 2013. – Số 1.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=8213 (ngày truy cập: 18/03/2019). Chúng tôi xin gửi đến các bạn sự chú ý của tạp chí do nhà xuất bản "Học viện Khoa học Tự nhiên" xuất bản

Điều khiển vector

Điều khiển vector là phương pháp điều khiển động cơ đồng bộ và không đồng bộ, không chỉ tạo ra dòng điện (điện áp) hài của các pha (điều khiển vô hướng) mà còn cung cấp khả năng điều khiển từ thông rôto. Việc triển khai đầu tiên nguyên lý điều khiển véc tơ và các thuật toán có độ chính xác cao yêu cầu sử dụng cảm biến vị trí (tốc độ) rôto.

Nói chung, dưới " điều khiển vector" đề cập đến sự tương tác của thiết bị điều khiển với cái gọi là "vectơ không gian", quay theo tần số của trường động cơ.

Bộ máy toán học điều khiển vector


Quỹ Wikimedia. 2010.

Xem “Điều khiển vectơ” là gì trong các từ điển khác:

    Truy tìm giấy với anh ta. Vektorregelung. Phương pháp điều khiển tốc độ quay và/hoặc mô men xoắn của động cơ điện bằng cách sử dụng tác động của bộ chuyển đổi truyền động điện lên các thành phần vectơ của dòng điện stato động cơ điện. Trong văn học tiếng Nga ở ... Wikipedia

    Lời giải bài toán điều khiển tối ưu của lý thuyết toán học, trong đó tác dụng điều khiển u=u(t) được hình thành dưới dạng hàm số theo thời gian (do đó giả định rằng trong quá trình xử lý không có thông tin nào khác ngoài thông tin được đưa ra tại thời điểm bắt đầu đi vào hệ thống... ... Bách khoa toàn thư toán học

    - Hệ thống (điều khiển tần số, PNC, Biến tần, VFD) để điều khiển tốc độ rôto của động cơ điện không đồng bộ (hoặc đồng bộ). Nó bao gồm động cơ điện và bộ biến tần... Wikipedia

    Thuật ngữ này có ý nghĩa khác, xem CNC (ý nghĩa). Trang này được đề xuất sáp nhập vào CNC. Giải thích lý do và thảo luận trên trang Wikipedia: Hướng tới thống nhất/25 f... Wikipedia

    Stator và rôto của máy không đồng bộ 0,75 kW, 1420 vòng/phút, 50 Hz, 230-400 V, 3,4 2,0 ​​A Máy không đồng bộ là máy điện xoay chiều ... Wikipedia

    - (DPR) một phần của động cơ điện. Trong động cơ điện cổ góp, cảm biến vị trí rôto là một bộ phận chuyển mạch chổi than, cũng là một công tắc dòng điện. Trong động cơ điện không chổi than, cảm biến vị trí rôto có thể có nhiều loại khác nhau... Wikipedia

    DS3 DS3 010 Dữ liệu cơ bản Nước xây dựng ... Wikipedia

    Máy điện không đồng bộ là máy điện xoay chiều có tốc độ rôto không bằng (nhỏ hơn) tốc độ quay của từ trường do dòng điện cuộn dây stato tạo ra. Máy không đồng bộ là loại máy điện phổ biến nhất... ... Wikipedia

    Thuật ngữ này có ý nghĩa khác, xem Bộ chuyển đổi tần số. Bài viết này nên được Wiki hóa. Vui lòng định dạng nó theo quy định về định dạng bài viết... Wikipedia

    DS3 ... Wikipedia

Sách

  • Điều khiển vectơ tiết kiệm năng lượng của động cơ điện không đồng bộ: xem xét trạng thái và kết quả mới: Chuyên khảo, Borisevich A.V.. Chuyên khảo dành cho các phương pháp tăng hiệu suất năng lượng của điều khiển vectơ của động cơ điện không đồng bộ. Xét mô hình động cơ điện không đồng bộ và nguyên lý vectơ...