Исследование наблюдаемости асинхронного
ДВИГАТЕЛЯ В ДИНАМИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ
МОРОЗОВ А.В., ЧУКАВИН А.А.,
ИжГТУ им. М.Т. Калашникова, г. Ижевск
Науч. рук. канд. техн. наук, профессор БАРСУКОВ В.К.
При управлении асинхронным двигателем используется информация о мгновенных значениях вектора потока ротора, электромагнитного момента, скорости скольжения. Получить эти данные можно за счет установки датчиков потока в воздушном зазоре машины либо путем косвенного вычисления требуемых величин по текущим значениям токов, напряжений статора и скорости вращения ротора. Во втором случае необходима обработка выходных показаний датчиков, устанавливаемых в силовой цепи системы управления. Эту функцию осуществляет отдельный элемент системы управления, называемый наблюдателем.
Уравнение, составленное по второму закону Киргхофа для
Т-образной схемы замещения двигателя, позволяет найти потокосцепление статора, если реализовать его в виде функции, исполняемой ЭВМ. На вход функции поступают мгновенные значения напряжений и токов фаз статора, приведенные к неподвижной декартовой системе отсчета преобразованием Кларка:
(1)
где U1 – пространственный вектор напряжения статора; i1 – пространст-венный вектор тока статора; Y1 – пространственный вектор потокосцепления статора.
Потокосцепление ротора Y2 рассчитывается по потокосцеплению статора Y1 с использованием коэффициентов, позволяющих учесть индуктивности рассеяния статора и ротора. По проекциям Y2a и Y2b вектора Y2 находится его модуль Y2.
Электромагнитный момент равен векторному произведению:
(2)
где Lm – взаимоиндуктивность статора и ротора; L2 – индуктивность ротора.
Рис. 1. Виртуальная модель для исследования наблюдателя
В среде Simulink был смоделирован наблюдатель потока ротора и электромагнитного момента (рис. 1). Проведен эксперимент с использо-ванием виртуальной модели асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, в ходе которого осуществлялся прямой пуск на холостом ходу от сети с номинальными параметрами, а затем установление нагрузки на валу в виде номинального тормозящего момента в момент t = 1 c.
Рис. 2. Результаты моделирования: а – электромагнитный момент;
б – потокосцепление ротора
С выходов наблюдателя получены временные диаграммы момента и потока ротора двигателя, совпадающие с таковыми на измерительном выходе модели асинхронного двигателя (рис. 2). В течение первых
0,2 с моделирования двигатель разгоняется до установившейся скорости, а динамический момент уменьшается до нуля. При t = 1 c происходит увеличение момента с одновременным ослаблением потока ротора за счет падения напряжения на сопротивлении статора. Работа наблюдателя зависит от точности параметров схемы замещения двигателя.
УДК 62-03(075.8)