Qual è il principio del controllo vettoriale del servomotore CA?
1. Controllo vettoriale di servomotori a induzione CA
Il controllo vettoriale è un aspetto essenziale dell'induzione CA servomotori. Il concetto di manipolazione vettoriale è stato proposto per la prima volta nel 1971 dello studioso tedesco F. Blachke. In un servosistema, I servomotori CC possono ottenere funzioni dinamiche e statiche eccezionali perché possono essere controllati dal flusso magnetico del motore (Fi) e corrente di armatura (Ia), che sono variabili indipendenti. Inoltre, la coppia elettromagnetica (Tm = KTΦIa) e il flusso magnetico Φ sono direttamente proporzionali alla corrente di armatura Ia. Di conseguenza, il controllo è semplice, e la funzione è lineare.
Per ottenere caratteristiche simili di un motore CC in un motore CA, è necessario simulare un motore CC, calcolare il campo magnetico corrispondente e la corrente di armatura del motore CA, e gestirlo separatamente e in modo indipendente. Ciò richiede la conversione delle tre variabili che si intersecano (vettori) in quantità DC equivalenti (scalari), stabilendo un modello equivalente di un motore CA, e farlo funzionare secondo il metodo di controllo di un motore DC.
Il motore AC asincrono trifase ruota in un campo magnetico Φ con una velocità angolare di ω0. La figura b mostra due serie di avvolgimenti con una differenza spaziale di 900, Quale, quando sostituita con una corrente AC con una differenza di 900 tra le due fasi in ogni momento α e β, si ottiene la stessa velocità angolare del campo magnetico rotante Φ di ω0 come nella Figura a. I due gruppi di avvolgimenti delle figure a e b sono quindi equivalenti.
La figura c mostra un modello con due avvolgimenti reciprocamente rettilinei d e q. Quando collegato separatamente con correnti CC id e iq, stabiliscono un campo magnetico ad orientamento fisso Φ. Quando l'avvolgimento ruota con una velocità angolare di ω0, anche il campo magnetico stabilito è un campo magnetico rotante, con la stessa ampiezza e velocità di quella nella Figura a.
Passaggio da trifase A, B, e sistemi C a sistemi bifase α、sistema β
Trasformazione da trifase A, B, e il sistema C ad un α a due fasi、Il sistema β prevede la conversione di un motore CA trifase in un motore CA bifase equivalente. Gli avvolgimenti dello statore del motore asincrono trifase nella Figura a sono 120 gradi di distanza l'uno dall'altro nello spazio. Applicando correnti AC bilanciate iA, iB, e iC con una differenza di fase di 120 gradi nel tempo, un vettore di campo magnetico rotante sincrono Φ si verifica sullo statore con una velocità angolare di ω 0.
L'effetto dell'avvolgimento trifase può essere pienamente utilizzato sostituendolo con due avvolgimenti reciprocamente diritti α e β nello spazio, e applicando correnti alternate bilanciate iα e iβ con una differenza di fase di 90 gradi nel tempo. L'ampiezza e la velocità angolare del campo magnetico rotante Φ e ω 0 sono gli stessi dell'avvolgimento trifase, e i due gruppi di avvolgimenti nelle figure a e b sono considerati equivalenti.
Utilizzando la formula matematica di trasformazione da trifase a bifase, è possibile calcolare il campo magnetico CA equivalente dell'avvolgimento CA bifase. Poi, il campo magnetico rotante spaziale che si verifica è lo stesso del campo magnetico rotante che si verifica nella trifase A, B, e avvolgimenti C. Allineando l'asse dell'avvolgimento di fase A nell'avvolgimento trifase con gli assi delle coordinate α, il corrispondente valore di corrente iα e iβ può essere ottenuto in base alla relazione proporzionale tra potenziale magnetico e corrente.
Altre grandezze fisiche utilizzate nella conversione, purché siano quantità di equilibrio trifase e quantità di equilibrio due fasi, può essere convertito allo stesso modo. Questo converte efficacemente un motore trifase in un motore bifase.
Trasformazione della rotazione vettoriale
Dopo aver convertito un motore trifase in un motore bifase, è importante sostituire il motore AC bifase con un motore DC equivalente. L'avvolgimento di eccitazione è rappresentato da d e la corrente di eccitazione è id. L'avvolgimento dell'armatura è rappresentato da q e la corrente dell'armatura è iq. Ciò genera un campo magnetico fluttuante fisso Φ che ruota con una velocità angolare ω0 sullo statore. La trasformazione da un motore CA bifase a un motore CC è essenzialmente una trasformazione da vettoriale a scalare, e da un sistema di coordinate cartesiane stazionario a un sistema di coordinate cartesiane rotante.
Qui è dove iα e iβ vengono convertiti in id e iq, garantendo nel contempo che la composizione del campo magnetico rimanga invariata. Il vettore di composizione di iα e iβ è rappresentato da i1, che si ottiene proiettando Φ nella direzione e perpendicolarmente a iα e iβ. Id e iq ruotano nello spazio con velocità angolare ω0. La formula per la conversione è la seguente:
È necessario modificare il sistema di coordinate cartesiane e il sistema di coordinate polari nel controllo vettoriale. i1 viene calcolato da id e iq utilizzando la formula.
L'uso della trasformazione vettoriale in un motore a induzione fornisce le stesse caratteristiche di controllo di un motore CC, pur mantenendo una struttura semplice ed affidabile. La capacità del motore non è limitata e l’inerzia meccanica è inferiore rispetto a un motore DC equivalente.
2. Controllo vettoriale di motori sincroni in ca
Principi di base
I motori sincroni CA sono ampiamente utilizzati in vari settori grazie alla loro elevata efficienza e prestazioni superiori. Il controllo vettoriale è un metodo popolare utilizzato per regolare la velocità e la coppia dei motori sincroni CA. In un motore a corrente continua, la coppia è direttamente proporzionale alla corrente di armatura, mentre in un motore sincrono AC, la coppia è determinata dall'interazione tra il campo magnetico del rotore e il campo magnetico dello statore.
Il rotore di un motore sincrono CA è costituito da magneti permanenti, che genera un campo magnetico che interagisce con il campo magnetico dello statore generato dagli avvolgimenti trifase. L'orientamento relativo dei poli magnetici del rotore e degli avvolgimenti dello statore viene rilevato da un encoder, che fornisce il feedback necessario per il controllo vettoriale. Controllando la corrente che scorre attraverso gli avvolgimenti trifase, è possibile regolare la coppia e la velocità del motore.
Il controllo vettoriale garantisce che la corrente che scorre attraverso gli avvolgimenti del motore sia sempre perpendicolare al campo magnetico generato dal rotore, con conseguente coppia massima. Stabilendo una connessione tra il campo magnetico del magnete permanente, Forza magnetica elettromotrice dell'armatura, e coppia, il controllo vettoriale consente un controllo preciso della velocità e della coppia del motore.
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