Principiul de reglare cu orientare dupa camp a masinii asincrone

Principiul de reglare cu orientare dupa camp a masinii asincrone

In sistemele de actionare electrica reglabile, masina asicrona este alimentata de la un convertor static de frecventa, de obicei cu circuit intermediar de curent continuu. Problema principala o constituie controlul si reglarea cuplului electromagnetic. Marimea de reglare depinde de tipul convertorului de alimentare. Acesta poate regla tensiunea de alimentare sau curentul statoric al masinii adica fazorul spatial al tensiunii sau al curentului.

Analogia dintre masina de curent continuu complet compensata si masina asincrona orientata dupa camp (fig. 1.10.c si 1.12.b) s-a aratat in cap.1. Aceasta analogie permite separarea controlului marimilor magnetice de cele mecanice care, in final, conduce la doua bucle de reglare independente cu marimi de reglare in curent continuu [2], [6]. Daca orientarea se face dupa fluxul de magnetizare, _m, (fig. 1.12), fazorul curentului statoric se descompune in planul (d - q) in doua componente (fig. 3.1.a):

componenta reactiva:

, (3.1)

componenta activa:

, (3.2)

deoarece, conform expresiei (2.43),

,

curentul de magnetizare, ca forma, nu depinde de sistemul de axe la care se raporteaza.

In fig. 3.1.a a fost reprezentata descom­punerea fazorului de curent statoric in componente orientate dupa fluxul de magnetizare _m. Componenta reactiva i_sd este orientata dupa directia fluxului magnetic invartitor (din intrefier) iar componenta activa i_sq este perpen­diculara pe aceasta directie.

■ In figura 3.1.b sunt puse in evidenta cele doua bucle de reglare corespunzatoare componentelor activa si reactiva ale curentului statoric. Pentru aplicarea principiului orientarii dupa camp trebuie sa cunoastem marimea fluxului dupa care se face orientarea si pozitia acestuia (unghiul ). Blocul care furnizeaza informatii referitoare la camp este analizorul de fazor AF (fig. 3.2) care identifica pozitia  si modulul fazorului de flux . Componentele _d si _q ale fluxului, raportate la sistemul de axe d - q statoric, se obtin prin calcul sau prin masurare.

Din acestea se calculeaza modulul fazorului de flux cu relatia:

(3.3)

si functiile trigonometrice:

si (3.4)

Considerand pozitia unghiulara a fluxu­lui, functiile trigonometrice (3.4) pot fi obtinute cu un bloc oscilator a carui functie poate fi scrisa matriceal astfel:

.

(3.5)

Matricea [D] este operatorul de rotire a marimilor bifazate d - q in scriere restransa (fara componenta homopo­lara) conform rel. 1.42.

Pe baza relatiei (3.1) se pot scrie com­ponentele fluxului in sistemul de axe propriu d - q orientat dupa flux:

,

sau matriceal, conform relatiei (1.20), fara componenta homopolara:

. (3.6)

■ ■ Daca se cunoaste pozitia a fazorului de flux, se poate efectua transformarea de axe in urma careia se obtin marimile orientate dupa camp.

Blocul TA care realizeaza transfor­marea de axe este reprezentat in fig. 3.3. [6].

Matematic, inseamna de fapt rotirea sistemului bifazat de axe cu un unghi ceea ce se realizeza cu ajutorul ma­tricii [D] conform rel. 4.1.

. (3.7)

Marimile orientate dupa camp i_sd si i_sq pot fi exprimate in functie de cele ale modelului bifazat fix in spatiu astfel:

. (3.8)

Operatiile din expresia (3.8) se realizeaza numeric cu blocul TA. Masurarea directa a fluxului cu sonde Hall (fig. 3.1.b) nu se mai utilizeaza in prezent in practica.

■ ■ ■ Se foloseste aproape exclusiv masurarea indirecta a fluxului prin utilizarea marimilor usor masurabile di­rect (tensiunile trifazate statorice si curentii trifazati statorici).

Calculele din circuitele de reglare se executa in sistem bifazat (de c.c.) ori­entat dupa camp. Convertoarele statice de frecventa care alimenteaza masinile de curent alternativ necesita insa marimi de comanda in sistem trifazat.

Din aceasta cauza, in schemele de reglare vor aparea blocuri TS care re­alizeaza transformarea marimilor din sistem trifazat (x_a, x_b, x_c) oarecare, in sistem bifazat (x_d, x_q) cu matricea [A] sau invers cu matricea [A]^-1. Schema blocului TS (transformari de sistem) este reprezentata in fig. 3.4. Fluxul din intrefier se calculeaza indirect din tensiunile si curentii statorici masurati. Din marimile trifazate ale acestora se obtin marimile bifazate (u_sd, u_sq) respectiv (i_sd, i_sq) cu ajutorul blocurilor TS. Din ecuatia matriceala a tensiunilor statorice in sistem bifazat fix (rel 2.6) se deduce:

. (3.9)

Prin integrare se obtine fluxul statoric:

. (3.10)

Componentele fluxului statoric in sistem bifazat statoric se obtin tinand seama de rel. 3.9 astfel:

. (3.11)

Din relatia (2.60) exprimam matricial fluxul de magnetizare in sistem bifazat statoric (pentru

. (3.12)

Componentele fluxului de magnetizare in sistem bifazat statoric vor fi, conform acestei relatii:

. (3.13)

Operatiile din relatiile (3.11) si (3.13) se efectueaza numeric de catre blocul de calcul C_m conform fig. 3.5. Se observa din nou ca la calculele de mai sus, com­ponentele d si q nu se influenteaza re­ciproc.