4.1.1.2 Вентильний двигун змінного струму

В даний час у ВЕП змінного струму використовуються так звані "векторні" або як їх окремий випадок - частотно-струмові алгоритми автоматичного управління моментом і частотою обертання СДПМ. При цьому дії, що управляють, на вихідні змінні трифазного інвертора напруги - середні за період ШІМ значення фазних струмів і напруги двигуна формуються в декартовій системі координат (d, q), що обертається, вісь абсцис якої (d) орієнтована по напряму подовжній осі ротора СДПМ або, в деяких випадках, по напряму хвилі магнітного поля в повітряному зазорі двигуна.

Значення струму якоря СДПМ по поперечній осі q, пропорційне електромагнітному моменту (це твердження строго виконується для неявнополюсних машин з однаковими індуктивностями обмотки якоря по подовжній і поперечній осях), задається аналогічно струму якоря класичної машини постійного струму, як правило, з виходу регулятора швидкості. Таким чином, в системі регулювання ВЕП також реалізується загальновідомий принцип підлеглого регулювання координат.

Значення струму якоря по продовжній осі d, аналогічно струму збудження машини постійного струму, дозволяє оптимізувати процес електромеханічного перетворення енергії і здійснювати регулювання частоти обертання СДПМ вище за основну з постійністю потужності (у другій зоні). У ВЕП на базі СДПМ використовуються досить складні закони управління струмом по подовжній осі машини, кожен з яких має свої переваги і недоліки, що обмежують наочну область: управління з поперечним струмом якоря, з одиничним коефіцієнтом потужності (cosφ), з постійністю магнітного потоку в повітряному зазорі.

Рисунок 10 – Функціональна схема ВЕП змінного струму

З датчиком положення ротора

Як приклад на рис. 10 приведена укрупнена функціональна схема системи управління ВЕП змінного струму з безпосередньою орієнтацією системи координат, що обертається, по положенню ротора двигуна. На рисунку:

РШ і РС - регулятори швидкості і струмів двигуна;

ОШ - обчислювач швидкості;

Пк1 і Пк2 - перетворювачі координат;

ДП - датчик положення ротора.

Джерело уставки по струму на рисунку не вказане. У такій системі можуть бути досягнуті максимальні діапазони регулювання частоти обертання (до 105) і найвища швидкодія, яка характеризується смугою пропускання частот контура регулювання швидкості, складовій до 500 Гц.

Щоб досягти максимальних діапазонів регулювання ВЕП, необхідно не тільки забезпечити синусоїдальну форму струмів двигуна, але і компенсувати пульсації моменту, що виникають, зокрема, у зв'язку з модуляцією магнітного потоку зубцями статора і явищем "тяжіння" полюсів ротора до положень максимальної магнітної провідності для потоку постійних магнітів.

Напрямом найбільш динамічного розвитку ВЕП є створення "бездатчикових" систем, що не містять датчика положення ротора, в якості якого традиційно застосовуються фотоелектричні інкрементальні енкодери.

Працездатність "бездатчикових" електроприводів безпосередньо залежить від точності інформації, що розташовується, про параметри електромагнітних процесів, які можуть змінюватися, наприклад, з температурою або ступенем насиченості ділянок магнітопровода машини.