У всіх режимах функціонування електроприводу векторна система управління зберігає кут комутації, $ θ $, між напругою статора і вектором протидії ЕРС, таким, щоб при заданій величині струму статора синхронний двигун з порушенням від постійних магнітів (СДПМ) створював максимально можливий момент. Це дуже важлива якість системи управління та електромеханік повинен знати йому ціну. Трохи раніше, коли апаратні можливості не дозволяли створити векторну систему управління, застосовувався такий спосіб харчування секцій статора, як позиційна модуляція [1], який так само характеризується плавним обертанням вектора н.с. статора при підтримці постійного кутового неузгодженості з вектором н.с. ротора у всіх режимах функціонування ($ θ = \ const $). На кресленні 1 представлена модель векторної системи регулювання швидкості електроприводу, яка модифікована для демонстрації руху координат СДПМ при використанні позиційної модуляції напруги.
Суть модифікації пояснимо за допомогою векторних діаграм представлених на рис. 1. Зліва - векторна діаграма СДПМ контрольованого векторної системою. Тут струм статора в усіх режимах збігається з віссю $ q $. Праворуч - векторна діаграма СДПМ при використанні позиційної модуляції напруги з початкової налаштуванням (кут комутації дорівнює нулю). Тобто в даному випадку, проекція вектора напруги статора на вісь $ d $ дорівнює нулю. Що, власне, і змінено в моделі векторної системи: креслення 1, блок ЦСУ. аргумент $ U_d $ інверсного перетворювача Парку в каналі синтезу напруг, - тобто відключений контур регулювання складової струму статора по осі поля ротора.
Векторна система регулювання швидкості електроприводу
в режимі позиційної модуляції напруги (θ = const)
Розпочніть процес розрахунку моделі електроприводу з позиційної модуляцією напруги (креслення 1). Переконайтеся в тому, що СДПМ споживає мінімально можливий струм лише в сталому режимі стабілізації швидкості вала при фіксованому навантаженні і обертанні в заданому напрямку (осцилограма моменту приведена до масштабу струму і повинна відповідати його амплітуді).
Змініть знак адитивної складової кута комутації напруги (див. Список параметрів блоку ЦСУ). Розпочніть процес розрахунку моделі. Переконайтеся в тому, що даному випадку СДПМ споживає мінімально можливий струм при обертанні зворотному напрямку.
Ознайомтеся з осцилограмою струму, відповідної нагоди, коли кут комутації напруги дорівнює нулю.
У типовому випадку настройка систем управління з позиційної модуляцією напруги виконувалася зміщенням датчика положення ротора в межах декількох градусів для заданого навантаження, напрямку обертання і швидкості вала. Ця процедура схожа на зміщення щіток колекторної машини постійного струму з геометричної нейтрали на фізичну. Але в цих двох випадках фізичні причини визначають необхідність виконання описаних процедур різні. У разі ДПТ - це реакція якоря. А в разі СДПМ - це падіння напруги на індуктивності обмотки статора.
Електропривод на СДПМ
в режимі позиційної модуляції струму (θ = const)
Розпочніть процес розрахунку моделі електроприводу з позиційної модуляцією струму (креслення 2). Переконайтеся в тому, що осциллограмма моменту СДПМ, приведена до масштабу струму, менше його амплітуди у всіх режимах руху (розгін, стабілізація швидкості, гальмування вала). При заданому куті комутації - СДПМ не створює максимально можливий момент. Зверніть увагу на той факт, що на відміну від осцилограми струму напруга не характеризується симетричністю при реверсі.
Змініть знак адитивної складової кута комутації струму (див. Список параметрів блоку ЦСУ). Розпочніть процес розрахунку моделі. Переконайтеся в тому, що даному випадку траєкторія зображає точки в площині механічної характеристики, так само як осцилограми моменту і струму не змінилися. А осциллограмма падіння напруги на секції статора при реверсі відбилася дзеркально.
Ознайомтеся з рухом координат приводу в разі, коли кут комутації струму дорівнює нулю (струм статора збігається з моментной віссю). Переконайтеся в тому, що це кращий варіант для фіксації датчика кута.
Відновіть векторну систему управління для електроприводу, чия модель представлена на кресленні 1. Переконайтеся в тому, що рух координат приводів на кресленнях 1 і 2 збігається і кількісно і якісно.
Поверніть модель на кресленні 2 до вихідного стану (встановіть кут комутації струму рівним 30 °). Налаштуйте векторну систему управління (креслення 1) так, щоб вектор струму статора відхилився від моментной осі на 30 ° (при виборі параметрів скористайтеся теоремою Піфагора). Порівняйте дві системи і виявити відмінність.
Примітка. Використана в інтерактивних кресленнях модель СДПМ не враховує ефект ослаблення або посилення поля машини, який можливий в разі, якщо складова струму статора по осі поля ротора не дорівнює нулю. Запропонуйте свою версію моделі цієї машини.