Die Vektorsteuerung ist eine Motorsteuerungstechnologie, die die dreiphasige Motorsteuerung in denselben bürstenbehafteten Gleichstrommotor umwandeln kann, um eine einfache Steuerung und einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen.
Der Schaltstrom des DC-Bürstenmotors muss vom Kommutator umgesetzt werden, um ein rotierendes Magnetfeld zu bilden. Der Rotor dreht sich unter der Magnetkraft des Stators. Die Struktur ist einfach und das Drehmoment ist groß und hat eine gute Geschwindigkeitsregulierungsleistung. Dies ist das Hauptmerkmal des bürstenbehafteten Gleichstrommotors. Die Erregungsrichtung des Motors ist immer senkrecht zur Richtung des Magnetfelds, und das Steuerverfahren ist einfach und effektiv.
Rotationsprinzip des bürstenbehafteten Gleichstrommotors: Gleichstrom fließt durch die Kommutierungsbürsten, um durch Kommutierung ein Magnetfeld zu bilden, und treibt unter Wechselwirkung des Magnetfelds und des Stators den Rotor zur Drehung an.
Im Gegensatz zum herkömmlichen dreiphasigen Induktionsmotor gibt er eine dreiphasige symmetrische Sinusspannung ein, die räumliche Flussverkettung ist nahezu kreisförmig und das Drehmoment ist stabil. Allerdings sind die Nachteile auch deutlicher:
1. Der dreiphasige symmetrische sinusförmige Wechselstrom erzeugt ein rotierendes Magnetfeld, das sich zeitlich und räumlich ändert und ein System mit mehreren Variablen ist;
2. Der Statorstrom kann allein Erregung und Drehmoment nicht einstellen. Es gibt eine starke Kopplung zwischen ihnen, eine komplexe nichtlineare Beziehung, ein großes Volumen und viel Verlust. ;
Gibt es also eine Möglichkeit, einen Drehstrom-Induktionsmotor so einfach, effektiv und stabil wie einen Gleichstrommotor zu steuern? Auch sehr stabil? Dies ist die zuvor erwähnte Vektorsteuerungsmethode. Dieses Verfahren ist ein in den 1970er Jahren vorgeschlagenes Kontrollverfahren. Der dreiphasige Wechselstrom durchläuft eine Reihe von Koordinatentransformationen und wird schließlich zu einem gleichstromgesteuerten zweiphasigen positiven Steuerverfahren. Wechselstrom. Die Entkopplung komplexer Stromverhältnisse macht den Motor einfach und beherrschbar.
Diese Vektorregelungstechnik kann für AC-Motoren oder DC-Motoren verwendet werden. Egal um welche Art von Motor es sich handelt, sein Drehmoment ist proportional zum Kreuzprodukt aus Statormagnetfeld und Rotormagnetfeld, also der von ihnen eingeschlossenen Fläche des Parallelogramms. Wenn der Winkel zwischen dem Statormagnetfeld und dem Rotormagnetfeld 90 Grad beträgt, ist die von ihnen eingeschlossene Fläche des Parallelogramms am größten, und das zu diesem Zeitpunkt erzeugte Drehmoment ist auch am größten.
Wie beim DC-Bürstenmotor befinden sich sein Stator-Erregerstrom und sein Ankerstrom in eigenen Schleifen und sind entsprechend steuerbar. Das Statormagnetfeld und das Statormagnetfeld und das Rotormagnetfeld können immer senkrecht gehalten werden, und das erzeugte Drehmoment ist auch am größten. Will man einen Drehstrommotor dazu bringen, die Wirkung eines DC-Bürstenmotors zu steuern, muss man einen Weg finden, den Zusammenhang zwischen Drehmoment und Erregung zu entkoppeln. Wenn der Winkel zwischen dem Statormagnetfeld und dem Rotormagnetfeld immer so gesteuert werden kann, dass er sich um 90 Grad unterscheidet, wird die Steuereffizienz des Gleichstrommotors stark verbessert, was der Hintergrund der Vektorsteuertechnologie ist.
Die Vektorregelungstechnik wird auch als feldorientierte Regelung bezeichnet. Es kann die komplexe Statorstrombeziehung entkoppeln und den Statorstrom in einen Gleichstrom, der die Erregung steuert, und einen Querachsenstrom, der das Drehmoment steuert, zerlegen.
Wie bereits erwähnt, wird der Drehstrommotor mit dreifach symmetrischen Sinusspannungen mit einer räumlichen Differenz von 120 Grad gespeist, wodurch ein rotierendes Magnetfeld im Raum entsteht. Wer im Weltraum ein rotierendes Magnetfeld erzeugen will, muss natürlich keine dreiphasigen symmetrischen Wicklungen haben. Alle symmetrischen mehrphasigen Wicklungen können eine rotierende magnetomotorische Kraft im Raum erzeugen, insbesondere zweiphasige symmetrische orthogonale Wicklungen, die dasselbe erreichen können, und die beiden Phasen sind unabhängige Variablen, die senkrecht zueinander stehen. Daher können wir uns das Modell eines Drehstrommotors als ein Zweiphasenmotormodell vorstellen. Basierend auf dem Prinzip, das gleiche kreisförmige Magnetfeld wie der Drehstrommotor zu erzeugen, sind die beiden Phasen im Raum um 90 Grad voneinander entfernt, eine ist für die Drehmomentsteuerung verantwortlich, die andere für die Erregungssteuerung und sie nicht beeinflussen sich gegenseitig.
Das Magnetfeld und Drehmoment, das von der Dreiphasenwicklung erzeugt wird, sind in Größe und Richtung genau gleich wie das Magnetfeld und Drehmoment, das von der Zweiphasen-Quadraturwicklung erzeugt wird, und rotieren im Raum gegen den Uhrzeigersinn mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit, um die gleiche Drehung zu bilden Magnetfeld. Dies ist die Transformation des sogenannten dreiphasigen stationären Koordinatensystems in das zweiphasige stationäre Koordinatensystem.
Um noch einen Schritt weiter zu gehen, nehmen wir an, dass es eine zweiphasige orthogonale symmetrische Wicklung gibt und die Gleichströme Id und Iq jeweils durchgeleitet werden. Die von ihnen erzeugte kombinierte magnetomotorische Kraft ist genau dieselbe wie das statische Zweiphasen-Koordinatensystem und das statische Dreiphasen-Koordinatensystem, und die zwei Phasen sind positiv. Die Wechselwicklung dreht sich mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit des Magnetfelds, dann kann das rotierende d, q-Koordinatensystem vollständig äquivalent zu der vorherigen dreiphasigen statischen und zweiphasigen statischen sein, was die Transformation von zweiphasiger statischer zu zwei ist -Phase rotierendes Koordinatensystem.
Daher können Ia, Ib und Ic in dem stationären Dreiphasen-Koordinatensystem vollständig äquivalent zu Id und Iq in dem rotierenden Zweiphasen-Koordinatensystem sein.
Nachdem Id und Iq erhalten sind, wird die Mehrgrößen-, starke Kopplungs- und nichtlineare Systemsteuerung des Dreiphasenmotors direkt zur Steuerung von zwei unabhängigen DC-Komponenten, wodurch die komplexe Mehrgrößenbeziehung des Dreiphasenmotors entkoppelt wird und macht die Systemsteuerung einfach. Die folgende Abbildung zeigt den gesamten Vektortransformationsprozess.
