Структурные схемы асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором для частотно-регулируемого электропривода со скалярным и векторным управлением

Современные системы управления частотно-регулируемых асинхронных электроприводах (ЭП) базируются на представлении трехфазного асинхронного двигателя (АД) двухфазной обобщенной электрической машиной. Это упрощает математическое описание АД и практическую реализацию систем управления частотно-регулируемых асинхронных ЭП, при этом математическое описание АД может проводится в различных системах координат. На практике при исследовании процессов в АД наиболее часто используется математическое описание и их структурные схемы в неподвижной системе координат ,  жестко связанной со статором и вращающейся синхронно с магнитным полем статора системе координат d, g осью d, ориентированной по вектору потокосцепления ротора  , что значительно упрощает исследование их математических моделей. Полученные структурные схемы содержат внутренние обратные связи, в том числе и нелинейные, вытекающие из уравнений проекций напряжений статора. Для компенсации внутренних ЭДС двигателя, наводимых в его статоре, используются обратные связи на входе преобразователей, что позволяет упростить структурные схемы двигателей, а соответственно, и анализ систем управления. Полученные математические модели и структурные схемы АД в неподвижной системе координат ,  и синхронно вращающейся d, g осью d, ориентированной по вектору потокосцепления ротора  , целесообразно использовать в системах частотно-регулируемых асинхронных ЭП, соответственно, со скалярным и векторным управлением. Введение в систему указанных ЭП напряжений обратных связей на входе преобразователя, компенсирующих ЭДС вращения АД, по аналогии с двигателями постоянного тока обеспечивает возможность независимого регулирования их магнитного потока и электромагнитного момента. Полученные математические модели и структурные схемы АД возможно использовать при разработке бездатчиковых систем частотно-регулируемых асинхронных ЭП, где по измеряемым значениям фазных токов и напряжений статора электродвигателя проводится расчет таких параметров двигателя, как потокосцепление, угловая скорость, электромагнитный момент и др.

1. Фираго, Б. И. Векторные системы управления электроприводами / Б. И. Фираго, Д. С. Васильев. – Минск : Выш. шк., 2016. – 159 с.

2. Принцип ориентации по полю – основа системы регулирования асинхронных машин // Автоматизированный электропривод, электротехнология и электроснабжение промышленных предприятий. – М., 1972. – С. 1–10. – (Экспресс-информация / Всесоюз. ин-т науч. и техн. информ. ; № 2).

3. Boldea, I. Electric drives / I. Boldea, S. A. Nasar. – Boca Raton : CRC Press, 1999. – 411 p.

4. Vas, P. Sensorless vector control and direct torque control / P. Vas. – Oxford : Oxford Univ. Press 1998. – 729 p.

5. Шрейнер, Р. Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты / Р. Т. Шрейнер. – Екатеринбург : УРО РАН, 2000. – 654 с.

6. Рудаков, В. В. Асинхронные электроприводы с векторным управлением / В. В. Рудаков, И. М. Столяров, В. А. Дартау. – Л. : Энергоатомиздат, 1987. – 134 с.

7. Осипов, О. И. Частотно-регулируемый асинхронный электропривод / О. И. Осипов. – М. : Изд-во МЭИ, 2004. – 80 с.

8. Виноградов, А. Б. Векторное управление электроприводами переменного тока / А. Б. Виноградов. – Иваново : Иванов. гос. энергет. ун-т им. В. И. Ленина, 2008. – 319 с.

9. Фираго, Б. И. Теория электропривода / Б. И. Фираго, Л. Б. Павлячик. – Минск : Техноперспектива, 2004. – 527 с.

10. Мальцева, О. П. Системы управления электроприводов / О. П. Мальцева, Л. С. Удут, Н. В. Кояин. – Томск : Изд-во Том. политехн. ун-та, 2007. – 82 с.

11. Иванов-Смоленский, А. В. Электрические машины / А. В. Иванов-Смоленский. – М. : Энергия, 1980. – 927 с.

12. Фираго, Б. И. Регулируемые электроприводы переменного тока / Б. И. Фираго, Л. Б. Павлячик. – Минск : Техноперспектива, 2006. – 363 с.

13. Удут, Л. С. Проектирование и исследование автоматизированных электроприводов / Л. С. Удут, О. П. Мальцева, Н. В. Кояин. – Томск : Изд-во Том. политехн. ун-та, 2009. – Ч. 8 : Асинхронный частотно-регулируемый электропривод. – 448 с.

14. Ключев, В. И. Теория электропривода / В. И. Ключев. – М. : Энергоатомиздат, 1985. – 560 с.

15. Соколовский, Г. Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием / Г. Г. Соколовский. – М. : Академия, 2006. – 265 с.

16. Чиликин, М. Г. Теория автоматизированного электропривода / М. Г. Чиликин, В. И. Ключев, А. С. Сандлер. – М. : Энергия, 1979. – 615 с.

17. Поздеев, А. Д. Электромагнитные и электромеханические процессы в частотно-регулируемых асинхронных электроприводах / А. Д. Поздеев. – Чебоксары : Изд-во Чуваш. ун-та, 1998. – 172 с.

18. Структурная схема и динамика электропривода с энергосберегающим асинхронным двигателем при произвольной ориентации вращающейся системы координат / В. И. Косматов [и др.] // Электротехн. системы и комплексы. – 2014. – № 1 (22). – С. 50–55.

19. Николаев, А. А. Разработка усовершенствованной структурной схемы асинхронного двигателя в системе координат d-q относительно ротора без привязки к опорному вектору / А. А. Николаев, Ф. Ф. Муталлапова // Электротехника : сетевой электрон. науч. журн. – 2017. – Т. 4, № 2. – С. 3–12. – https://doi.org/10.24892/RIJEE/20170201

20. Мурашкин, С. И. Асинхронный частотный электропривод с векторным управлением / С. И. Мурашкин // Вестн. КрасГАУ. – 2012. – № 9 (72). – С. 189–196.

21. Simovert Masterdrives. Vector Control [Electronic resource] : operating instructions. – Siemens, 1998. – Mode of access: http://www.siemens.com.tr/i/assets/otomasyon/vc31_komp_acac_e.pdf. – Date of access: 10.06.2019