Векторное управление АД

[леонид76]

Добрый день! Возможно кто-то занимается этой темой и сможет отностительно несложно объяснить принцип?  Как известно управлять АД можно по частоте и напряжению. А что несет в себе определение "векторное управление" ?  Где оно в принципе применяется, каковы преимущества ? Спасибо.

[кипец]

Добрый день! Возможно кто-то занимается этой темой и сможет отностительно несложно объяснить принцип?  Как известно управлять АД можно по частоте и напряжению. А что несет в себе определение "векторное управление" ?  Где оно в принципе применяется, каковы преимущества ? Спасибо.

Прочти здесь, описание на частотный преобразователь

[zap]

Добрый день! Возможно кто-то занимается этой темой и сможет отностительно несложно объяснить принцип?  Как известно управлять АД можно по частоте и напряжению. А что несет в себе определение "векторное управление" ?  Где оно в принципе применяется, каковы преимущества ? Спасибо.

Насколько я понимаю, под "векторным управлением" понимают подачу на двигатель напряжением пропорциональному противо-ЭДС и противоположного по фазе.

Например, если для трёхфазного двигателя представить себе противо-ЭДС в виде "звезды" из трёх векторов, угол между которыми равен 120 градусов, то при вращении двигателя эти вектора также будут вращаться, при этом их амплитуда будет "пульсировать" примерно вот таким образом:



Если подавать на соответствующие фазные выводы напряжение, пропорциональное длине соответствующего вектора, получим минимальные неравномерности вращения двигателя (практически исчезает гул) и максимальное КПД.

[леонид76]

Если подавать на соответствующие фазные выводы напряжение, пропорциональное длине соответствующего вектора, получим минимальные неравномерности вращения двигателя (практически исчезает гул) и максимальное КПД.

[/quote]

Андрей, из вашего рисунка и выдержкииз статьи нашего коллеги я несколько подругопу понимаю задачу. Допустим применительно к электромобилю на котором установлен АД. Система управления АД должна каким-то образом реагировать на меняющуюся нагрузку, например подъем в гору. Исходя из изменения нагрузки система изменяет входные параметры (напряжение или частоту) для того, чтобы например скорость электромобиля не падала.
Проще всего наверное это сделать отслеживая ток. Причем контроллер понимает 3-a ток как некий вектор (имеющий величину и направление). По величине тока система оценивает нагрузку, а по направлению частоту вращения.  Таким образом она должна отреагировать - увеличить напряжение в ответ на нагрузку и изменить частоту вращения поля, сравнивая заданную величину (педаль газа) и реальную частоту.  Правда не знаю, на такой инерционной системе как электромобиль, есть ли смысл заниматься такой точной регулировкой ?

Может быть кто-то подскажет, верно ли я мыслю или нет?  Any other ideas ?

[леонид76]

Вот еще соображения по управлению АД. Допустим электромобиль (EV) движется равномерно с определенной скоростью. Момент сопротивления на АД при этом точно равен моменту развиваемому АД. Этому режиму соответствует напряжение на обмотке статора, которое определяет ток и зависит от момента. Допустим скорость EV небольшая и напряжение не достигло максимально возможного. Частота поля статора соответствует скорости движения.

Ситуация 1.  EV пошел в гору. Момент сопротивления превысил момент АД и он стал терять обороты. С ДПТ все проще, его характеристика мягкая и при падении оборотов его момент сразу бы увеличился автоматически.  Для АД в этом случае необходимо повысить напряжение. Следуя нашим рассуждениям, напряжение увеличит ток, ток увеличит момент, падение скорости прекратиться.  Вопрос: где здесь используется вектороное управление?   Ведь следить за частотой вращения вала не сложно и при ее уклонении от заданного (педалью) значения можно изменять амплитуду питающего напряжения.

Ситуация 2. Водителю необходимо ускорится. Он нажимает «газ» и система по некоему закону должна увеличивать частоту поля и напряжение. Причем частота поля у нас жестко зависит (1-2% на скольжение) от необходимых оборотов, а напряжение мы должны подтягивать по некоему закону для получения момента. Но мы можем увеличивать напряжение просто следя за величиной тока и не превышая его максимальное значение для данного АД. Опять же не понятно - где векторное управление ?

[av-master]

Вы слишком упрощаете. кроме оборотов, еще контролируется положение ротора за один электрический оборот ( проход всех фаз). (может не соответствовать геометрическим оборотам) вот тут ветора и работают. когда и на какую фазу сколько добавить или отнять.
ну а скорость это уже регулируемая величина ( например по ПИД закону регулируется)
Как то так.

[леонид76]

Вы слишком упрощаете. кроме оборотов, еще контролируется положение ротора за один электрический оборот ( проход всех фаз). (может не соответствовать геометрическим оборотам)   [b-b]Имеется в виду кол-во пар полюсов ? [/b-b]
вот тут ветора и работают. когда и на какую фазу сколько добавить или отнять
[b-b]Наверное в этом есть смысл, если мы управляем высокоточным приводом? Например роботами, конвейером и т.п ? Какой смысл это делать в EV ?[/b-b]ну а скорость это уже регулируемая величина ( например по ПИД закону регулируется) Как то так.
[b-b] А как именно регулируется ? [/b-b] [b-b]То есть выходным параметром является частота, а что и как меняется системой ? [/b-b]

[zap]

Андрей, из вашего рисунка и выдержкииз статьи нашего коллеги я несколько подругопу понимаю задачу. Допустим применительно к электромобилю на котором установлен АД.

Рисунок, который я давал относится к синхронным двигателям. Там нет задачи менять скорость вращения магнитного поля, есть лишь задача варьировать ток в обмотках в зависимости от текущего угла ротора.

Насчёт векторного управления в асинхронниках я себе это как-то слабо представляю. Позицию ротора не знаем, абстрактное знание тока нам тоже ничего вроде как не даёт...

Правда не знаю, на такой инерционной системе как электромобиль, есть ли смысл заниматься такой точной регулировкой ?

На велосипедах - точно никто не заморачивается.
На обычных бензиновых автомобилях, кстати - тоже.
Степень нажатия педали (угол поворота ручки на велосипеде) задаёт лишь тягу (как процент от максимальной).
Если в горку плохо тянет - ну втопи педаль поглубже, делов-то.

[леонид76]

Насчёт векторного управления в асинхронниках я себе это как-то слабо представляю. Позицию ротора не знаем, абстрактное знание тока нам тоже ничего вроде как не даёт...

Из материалов что я нашел, так как раз отслеживается положение положение ротора. Либо ставится датчик, либо оно вычисляется. Вообще описание этого метода нашел только у Усольцева. Но там слишком много теории, а вот чем плохи методы описанные в учебниках я не понял.  В итоге много формул, а для чего они не ясно. Может просто у меня подготовка слабая, поэтому и обратился на форум.

[бурелом]

В синхронных двигателях с увеличением момента на валу растет угол задержки ротора относительно поля статора. При нулевой нагрузке угол стремится к нулю, а при 90 градусах нагрузка будет максимальная и дальше выпадение из синхронизма. Соответственно с увеличением угла задержки растет и ток потребляемый из сети, т.е. отслеживая ток потребления можно определить нагрузку на валу. У эл. транспорта при уменьшении оборотов уменьшается потребляемая мощность. Значит при увеличении тока нужно снижать частоту питающего тока и тем самым уменьшать обороты двигателя и нагрузку на валу. Введя обратную связь частоты от тока мы получим от синхронного двигателя тяговую х-ку близкую к х-ке сериесного двигателя. При этом отслеживая ток потребляемый двигателем чтобы избежать больших пусковых токов.

[nikvic]

Из обсуждения пришёл к выводу, что нет "векторного управления" - есть лишь способ описания управления.
Ну, или наоборот - все управления можно отнести к векторным, если использовать надлежащие описание.

Похоже, сам термин пришёл из того времени, когда управляющие приборы (контроллеры, по-нашему) были только аналоговыми, и для каждого типа был удобен свой язык.

[леонид76]

Из обсуждения пришёл к выводу, что нет "векторного управления" - есть лишь способ описания управления.
Ну, или наоборот - все управления можно отнести к векторным, если использовать надлежащие описание.

Похоже, сам термин пришёл из того времени, когда управляющие приборы (контроллеры, по-нашему) были только аналоговыми, и для каждого типа был удобен свой язык.

Полностью согласен. Тем более у нас есть всего два пути управления АД с короткозамкнутым ротором. Частота и напряжение.  Все дело как мы меняем эти параметры в зависимости от ситуации.

[av-master]

Ну так можно поднимать напряжение. ипытаться увеличить момент. можно управлять частотой. и ждать что обороты вырастут. это неоптимальные способы.
А можно частотой и напряжением (совместно) регулировать вектор приложения силы и подавать нужное напряжение ( как следствие на нужной частоте ) именно в тот момент времени когда это нужно с максимальным Моментои или КПД на всех рабочих частотах и моментах.

[леонид76]

Любопытная ссылка по теме. Пока не разобрался, так что без комментариев: http://www.ipes.ethz.ch/ipes/Raumzeiger/e_RZ4.html

[VladimirA]

Привет. Около 10 лет эксплуатирую у себя на работе инверторы для АД.
Большинство приводов имеют "винтовую" нагрузку ( центробежные насосы, вентиляторы и т.д.)
- квадратичная зависимость момента от оборотв.
Если помните нагрузочную х-ку АД, рабочая точка должна быть на верхней части кривой, чобы у
АД были устойчивые обороты и он не затармаживался при небольших скачках нагрузки.
Поэтому в простейших иверторах можно задать не только минимльные и номинальные частоту и напряжение
(например на охладающем насосе забортной воды: U(min)-75V, f(min)-22Hz; U(max)-380V,f(max)-50Hz. ),
но еще и пару-тройку точек излома, чтобы эта ломанная линия изменения частоты и напряжения,
при раличной производительности насоса, приблизилась бы к нагрузочной х-ке. (U(1)-130V,f(1)-35Hz;
U(2)-220V,f(2)-42Hz, и т.д.)
Т.е. задавя отрезки (вектора) мы настраивали инвертор под нагрузку данного привода.
Возможно это и есть старое название "векторного" управления АД?
Удачи