Quel est le principe du contrôle vectoriel du servomoteur AC?
1. Contrôle vectoriel des servomoteurs à induction AC
Le contrôle vectoriel est un aspect essentiel de l'induction AC servomoteurs. Le concept de manipulation vectorielle a été proposé pour la première fois dans 1971 par l'érudit allemand F. Blachke. Dans un système d'asservissement, Les servomoteurs à courant continu peuvent atteindre des fonctions dynamiques et statiques exceptionnelles car ils peuvent être contrôlés par le flux magnétique du moteur. (Phi) et courant d'induit (je), qui sont des variables indépendantes. En outre, le couple électromagnétique (Tm = KTΦIa) et le flux magnétique Φ sont directement proportionnels au courant d'induit Ia. Par conséquent, le contrôle est simple, et la fonction est linéaire.
Pour obtenir des caractéristiques similaires d'un moteur à courant continu dans un moteur à courant alternatif, il faut simuler un moteur à courant continu, calculer le champ magnétique et le courant d'induit correspondants du moteur à courant alternatif, et faites-le fonctionner séparément et indépendamment. Cela nécessite de convertir les trois variables qui se croisent (vecteurs) en quantités DC équivalentes (scalaires), établir un modèle équivalent de moteur à courant alternatif, et le faire fonctionner selon le procédé de commande d'un moteur à courant continu.
Le moteur à courant alternatif asynchrone triphasé tourne dans un champ magnétique Φ avec une vitesse angulaire de ω0. La figure b montre deux ensembles d'enroulements avec une différence spatiale de 900, lequel, lorsqu'il est remplacé par un courant alternatif avec une différence de 900 entre les deux phases à tout instant α et β, donne la même vitesse angulaire du champ magnétique tournant Φ de ω0 que sur la figure a. Les deux jeux d'enroulements des figures a et b sont donc équivalents.
La figure c montre un modèle avec deux enroulements d et q mutuellement droits. Lorsqu'il est connecté séparément avec les courants DC id et iq, ils établissent un champ magnétique d'orientation fixe Φ. Lorsque le bobinage tourne à une vitesse angulaire de ω0, le champ magnétique établi est également un champ magnétique tournant, avec la même amplitude et la même vitesse que celle de la figure a.
Passage du triphasé A, B, et C aux systèmes biphasés α、système β
Transformation d'un triphasé A, B, et C à un α biphasé、Le système β consiste à convertir un moteur à courant alternatif triphasé en un moteur à courant alternatif biphasé équivalent. Les enroulements du stator du moteur asynchrone triphasé de la figure a sont 120 degrés les uns des autres dans l'espace. En appliquant des courants alternatifs équilibrés iA, iB, et iC avec une différence de phase de 120 degrés dans le temps, un vecteur de champ magnétique tournant synchrone Φ se produit sur le stator avec une vitesse angulaire de ω 0.
L'effet de l'enroulement triphasé peut être pleinement utilisé en le remplaçant par deux enroulements mutuellement droits α et β dans l'espace, et appliquer des courants alternatifs équilibrés iα et iβ avec une différence de phase de 90 degrés dans le temps. L'amplitude et la vitesse angulaire du champ magnétique tournant Φ et ω 0 sont les mêmes que ceux de l'enroulement triphasé, et les deux ensembles d'enroulements des figures a et b sont considérés comme équivalents.
En utilisant la formule mathématique de transformation de triphasé à biphasé, le champ magnétique alternatif équivalent de l'enroulement alternatif biphasé peut être calculé. Alors, le champ magnétique tournant spatial qui se produit est le même que le champ magnétique tournant qui se produit dans le triphasé A, B, et enroulements C. En alignant l'axe de l'enroulement de phase A dans l'enroulement triphasé avec les axes de coordonnées α, la valeur de courant correspondante iα et iβ peut être obtenue sur la base de la relation proportionnelle entre le potentiel magnétique et le courant.
Autres grandeurs physiques utilisées dans la conversion, à condition qu'il s'agisse de grandeurs d'équilibrage triphasées et de grandeurs d'équilibrage biphasées, peut être converti de la même manière. Cela convertit efficacement un moteur triphasé en moteur biphasé..
Transformation de rotation vectorielle
Après conversion d'un moteur triphasé en moteur biphasé, il est important de remplacer le moteur AC biphasé par un moteur DC équivalent. L'enroulement d'excitation est représenté par d et le courant d'excitation est id. L'enroulement d'induit est représenté par q et le courant d'induit est iq. Cela génère un champ magnétique fluctuant fixe Φ qui tourne à une vitesse angulaire ω0 sur le stator.. La transformation d'un moteur à courant alternatif biphasé en un moteur à courant continu est essentiellement une transformation du vecteur au scalaire., et d'un système de coordonnées cartésiennes stationnaires à un système de coordonnées cartésiennes rotatif.
C'est ici que iα et iβ sont convertis en id et iq, tout en garantissant que la composition du champ magnétique reste inchangée. Le vecteur de composition de iα et iβ est représenté par i1, qui peut être obtenu en projetant Φ dans la direction et perpendiculairement à iα et iβ. Id et iq tournent dans l'espace à une vitesse angulaire ω0. La formule de conversion est la suivante:
Il est nécessaire de modifier le système de coordonnées cartésiennes et le système de coordonnées polaires en contrôle vectoriel. i1 est calculé à partir de id et iq en utilisant la formule.
L'utilisation de la transformation vectorielle dans un moteur à induction offre les mêmes caractéristiques de contrôle qu'un moteur à courant continu, tout en conservant une structure simple et fiable. La capacité du moteur n’est pas limitée et l’inertie mécanique est moindre par rapport à un moteur DC équivalent.
2. Contrôle vectoriel des moteurs synchrones AC
Principes de base
Les moteurs synchrones à courant alternatif sont largement utilisés dans diverses industries en raison de leur rendement élevé et de leurs performances supérieures.. Le contrôle vectoriel est une méthode populaire utilisée pour réguler la vitesse et le couple des moteurs synchrones à courant alternatif.. Dans un moteur à courant continu, le couple est directement proportionnel au courant d'induit, dans un moteur synchrone AC, le couple est déterminé par l'interaction entre le champ magnétique du rotor et le champ magnétique du stator.
Le rotor d'un moteur synchrone AC est constitué d'aimants permanents, qui génère un champ magnétique qui interagit avec le champ magnétique du stator généré par les enroulements triphasés. L'orientation relative des pôles magnétiques du rotor et des enroulements du stator est détectée par un codeur, qui fournit le retour d'information nécessaire au contrôle vectoriel. En contrôlant le courant circulant dans les enroulements triphasés, il est possible de réguler le couple et la vitesse du moteur.
Le contrôle vectoriel garantit que le courant circulant dans les enroulements du moteur est toujours perpendiculaire au champ magnétique généré par le rotor., résultant en un couple maximum. En établissant une connexion entre le champ magnétique de l'aimant permanent, force électromotrice magnétique d'induit, et couple, le contrôle vectoriel permet un contrôle précis de la vitesse et du couple du moteur.
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