Векторне керування — це технологія керування двигуном, яка може перетворювати трифазне керування двигуном у той самий щітковий двигун постійного струму для досягнення простого керування та високої ефективності.
Струм перемикання щіткового двигуна постійного струму має бути реалізований комутатором для формування обертового магнітного поля. Ротор обертається під дією магнітної сили статора. Конструкція проста, крутний момент великий і має хороші показники регулювання швидкості. Це головна особливість щіткового двигуна постійного струму. Напрямок збудження двигуна завжди перпендикулярний напрямку магнітного поля, а метод управління простий і ефективний.
Принцип обертання щіткового двигуна постійного струму: електрика постійного струму проходить через комутаційні щітки, утворюючи магнітне поле через комутацію, і під дією магнітного поля та статора воно приводить в обертання ротор.
На відміну від традиційного трифазного асинхронного двигуна, він подає трифазну симетричну синусоїдальну напругу, просторове зчеплення потоку є майже круговим, а крутний момент стабільний. Однак недоліки також більш очевидні:
1. Трифазний симетричний синусоїдальний змінний струм створює обертове магнітне поле, яке змінюється в часі та просторі, і є системою з багатьма змінними;
2. Струм статора не може самостійно регулювати збудження та крутний момент. Між ними існує сильний зв’язок, складний нелінійний зв’язок, великий обсяг і великі втрати. ;
Отже, чи є спосіб керувати трифазним асинхронним двигуном таким же простим, ефективним і стабільним, як двигун постійного струму? Також дуже стабільний? Це метод векторного керування, про який ми згадували раніше. Цей метод є методом контролю, запропонованим у 1970-х роках. Трифазний змінний струм проходить серію перетворень координат і, нарешті, стає двофазним позитивним методом керування з постійним струмом. змінний струм. Розв'язка складних струмових зв'язків робить двигун простим і керованим.
Цю технологію векторного керування можна використовувати для двигунів змінного струму або двигунів постійного струму. Незалежно від того, який це двигун, його крутний момент пропорційний перехресному добутку магнітного поля статора і магнітного поля ротора, тобто площі паралелограма, укладеного між ними. Коли кут між магнітним полем статора та магнітним полем ротора становить 90 градусів, площа паралелограма, укладеного між ними, є найбільшою, а крутний момент, створений у цей час, також є найбільшим.
Подібно до щіткового двигуна постійного струму, його струм збудження статора та струм якоря знаходяться у своїх власних петлях і контролюються відповідно. Магнітне поле статора, магнітне поле статора та магнітне поле ротора завжди можна тримати перпендикулярними, а генерований крутний момент також є найбільшим. Якщо ви хочете, щоб трифазний двигун досягав ефекту щіткового двигуна постійного струму в управлінні, ви повинні знайти спосіб роз’єднати зв’язок між крутним моментом і збудженням. Якщо кут між магнітним полем статора та магнітним полем ротора завжди можна контролювати так, щоб відрізнятися на 90 градусів, ефективність керування двигуном постійного струму буде значно покращена, що є основою технології векторного керування.
Техніка векторного керування також називається керуванням, орієнтованим на поле. Він може роз’єднати складне співвідношення струму статора та розкласти струм статора на струм прямої осі, який контролює збудження, і струм квадратної осі, який контролює крутний момент.
Як згадувалося раніше, трифазний двигун живиться тристоронньою симетричною синусоїдальною напругою з просторовою різницею 120 градусів, утворюючи обертове магнітне поле в просторі. Звичайно, якщо ви хочете створити обертове магнітне поле в просторі, вам не обов’язково мати трифазні симетричні обмотки. Будь-які симетричні багатофазні обмотки можуть створювати обертову магніторушійну силу в просторі, особливо двофазні симетричні ортогональні обмотки, які також можуть досягати того ж, і дві фази є незалежними змінними, які перпендикулярні одна одній. Тому ми можемо уявити модель трифазного двигуна як модель двофазного двигуна. Базуючись на принципі створення того самого кругового магнітного поля, що й трифазний двигун, дві фази знаходяться на відстані 90 градусів одна від одної в просторі, одна відповідає за керування крутним моментом, інша відповідає за керування збудженням, і вони не впливають один на одного.
Магнітне поле та крутний момент, створювані трифазною обмоткою, точно такі ж за величиною та напрямком, як магнітне поле та крутний момент, створювані двофазною квадратурною обмоткою, і обертаються проти годинникової стрілки в просторі з тією самою кутовою швидкістю, утворюючи однакову обертову магнітне поле. Це перетворення так званої трифазної стаціонарної системи координат у двофазну стаціонарну систему координат.
Ідучи далі, ми припускаємо, що існує двофазна ортогональна симетрична обмотка, через яку пропускаються постійні струми Id та Iq відповідно. Комбінована магніторушійна сила, створена ними, точно така ж, як двофазна статична система координат і трифазна статична система координат, і дві фази є позитивними. Змінна обмотка обертається з тією ж кутовою швидкістю магнітного поля, тоді обертова система координат d, q може бути повністю еквівалентна попередній трифазній статиці та двофазній статиці, що є перетворенням від двофазної статики до двох -фазова обертова система координат.
Тому Ia, Ib та Ic у трифазній стаціонарній системі координат можуть бути повністю еквівалентними Id та Iq у двофазній обертовій системі координат.
Після того, як Id та Iq отримані, багатопараметричне, сильне зв’язування та нелінійне системне керування трифазним двигуном безпосередньо стане керуванням двома незалежними компонентами постійного струму, що роз’єднує складну багатопараметрну залежність трифазного двигуна і спрощує керування системою. На наступному малюнку показано весь процес векторної трансформації.
