Векторное управление — это технология управления двигателем, которая может превратить управление трехфазным двигателем в тот же коллекторный двигатель постоянного тока, что обеспечивает простоту управления и высокую эффективность.
Ток переключения коллекторного двигателя постоянного тока должен быть реализован коммутатором для формирования вращающегося магнитного поля. Ротор вращается под действием магнитной силы статора. Структура проста, крутящий момент большой и имеет хорошие характеристики регулирования скорости. Это главная особенность коллекторного двигателя постоянного тока. Направление возбуждения двигателя всегда перпендикулярно направлению магнитного поля, а метод управления прост и эффективен.
Принцип вращения щеточного двигателя постоянного тока: электричество постоянного тока проходит через коммутационные щетки, образуя магнитное поле посредством коммутации, и при взаимодействии магнитного поля и статора оно приводит во вращение ротор.
В отличие от традиционного трехфазного асинхронного двигателя, на него подается трехфазное симметричное синусоидальное напряжение, пространственная потокосцепление почти круговая, а крутящий момент стабилен. Однако недостатки также более очевидны:
1. Трехфазный симметричный синусоидальный переменный ток создает вращающееся магнитное поле, изменяющееся во времени и пространстве, и представляет собой многопараметрическую систему;
2. Ток статора не может сам по себе регулировать возбуждение и крутящий момент. Между ними сильная связь, сложная нелинейная связь, большой объем и много потерь. ;
Итак, существует ли способ управления трехфазным асинхронным двигателем так же просто, эффективно и стабильно, как двигатель постоянного тока? Тоже очень стабильно? Это метод борьбы с переносчиками, о котором мы упоминали ранее. Этот метод представляет собой метод контроля, предложенный в 1970-х годах. Трехфазный переменный ток претерпевает ряд преобразований координат и, наконец, становится двухфазным методом положительного управления, управляемым постоянным током. переменный ток. Развязка сложных токовых взаимосвязей делает двигатель простым и управляемым.
Эту технологию векторного управления можно использовать для двигателей переменного тока или двигателей постоянного тока. Какой бы это ни был двигатель, его крутящий момент пропорционален векторному произведению магнитного поля статора и магнитного поля ротора, то есть площади заключенного ими параллелограмма. Когда угол между магнитным полем статора и магнитным полем ротора составляет 90 градусов, площадь параллелограмма, заключенного в них, является наибольшей, и крутящий момент, создаваемый в это время, также является наибольшим.
Как и в щеточном двигателе постоянного тока, его ток возбуждения статора и ток якоря находятся в своих собственных петлях и соответственно контролируются. Магнитное поле статора, магнитное поле статора и магнитное поле ротора всегда можно поддерживать перпендикулярно, а генерируемый крутящий момент также является самым большим. Если вы хотите, чтобы трехфазный двигатель достиг эффекта управляемого щеточного двигателя постоянного тока, вы должны найти способ отделить связь между крутящим моментом и возбуждением. Если угол между магнитным полем статора и магнитным полем ротора всегда можно контролировать, чтобы он отличался на 90 градусов, эффективность управления двигателем постоянного тока будет значительно улучшена, что является основой технологии векторного управления.
Метод векторного управления также называют управлением, ориентированным на поле. Он может отделить сложную зависимость тока статора и разложить ток статора на ток прямой оси, который управляет возбуждением, и ток квадратурной оси, который управляет крутящим моментом.
Как было сказано ранее, на трехфазный двигатель подаются трехсторонние симметричные синусоидальные напряжения с пространственной разностью 120 градусов, образующие в пространстве вращающееся магнитное поле. Конечно, если вы хотите создать вращающееся магнитное поле в космосе, вам не обязательно иметь трехфазные симметричные обмотки. Любые симметричные многофазные обмотки могут генерировать вращающуюся магнитодвижущую силу в пространстве, особенно двухфазные симметричные ортогональные обмотки, которые также могут достигать того же , причем две фазы являются независимыми переменными, перпендикулярными друг другу. Следовательно, мы можем представить модель трехфазного двигателя как модель двухфазного двигателя. Основанный на принципе создания того же кругового магнитного поля, что и в трехфазном двигателе, две фазы отстоят друг от друга на 90 градусов в пространстве, одна отвечает за управление крутящим моментом, другая отвечает за управление возбуждением, и они не влияют друг на друга.
Магнитное поле и крутящий момент, создаваемые трехфазной обмоткой, точно такие же по величине и направлению, что и магнитное поле и крутящий момент, создаваемые двухфазной квадратурной обмоткой, и вращаются в пространстве против часовой стрелки с той же угловой скоростью, образуя такое же вращающееся магнитное поле. Это преобразование так называемой трехфазной стационарной системы координат в двухфазную стационарную систему координат.
Идя дальше, предположим, что имеется двухфазная ортогональная симметричная обмотка, через которую проходят постоянные токи Id и Iq соответственно. Комбинированная магнитодвижущая сила, создаваемая ими, точно такая же, как в двухфазной статической системе координат и в трехфазной статической системе координат, и две фазы положительны. Переменная обмотка вращается с одной и той же угловой скоростью магнитного поля, тогда вращающаяся система координат d, q может быть полностью эквивалентна предыдущей трехфазной статической и двухфазной статической, что является преобразованием двухфазной статической в двухфазную. -фазовая вращающаяся система координат.
Поэтому Ia , Ib и Ic в трехфазной стационарной системе координат могут быть полностью эквивалентны Id и Iq в двухфазной вращающейся системе координат.
После того, как Id и Iq получены, многопараметрическое, сильное сцепление и нелинейное управление системой трехфазного двигателя напрямую станет управлением двумя независимыми компонентами постоянного тока, что разделяет сложную многопараметрическую зависимость трехфазного двигателя. и упрощает управление системой. На следующем рисунке показан весь процесс векторного преобразования.
