Il controllo vettoriale è una tecnologia di controllo del motore, che può trasformare il controllo del motore trifase nello stesso motore DC spazzolato, per ottenere un controllo semplice e un'alta efficienza.
La corrente di commutazione del motore DC spazzolato deve essere realizzata dal commutatore per formare un campo magnetico rotante. Il rotore ruota sotto la forza magnetica dello statore. La struttura è semplice e la coppia è ampia e ha buone prestazioni di regolazione della velocità. Questa è la caratteristica principale del motore DC spazzolato. La direzione di eccitazione del motore è sempre perpendicolare alla direzione del campo magnetico e il metodo di controllo è semplice ed efficace.
Principio di rotazione del motore DC spazzolato: l'elettricità DC passa attraverso le spazzole di commutazione per formare un campo magnetico attraverso la commutazione e, sotto l'interazione del campo magnetico e dello statore, spinge il rotore a ruotare.
A differenza del tradizionale motore a induzione trifase, immette tensione sinusoidale simmetrica trifase, il collegamento del flusso spaziale è quasi circolare e la coppia è stabile. Tuttavia, gli svantaggi sono anche più evidenti:
1. La corrente alternata sinusoidale simmetrica trifase produce un campo magnetico rotante che cambia con il tempo e lo spazio, ed è un sistema multivariabile;
2. La corrente dello statore non può regolare l'eccitazione e la coppia da sole. C'è un forte accoppiamento tra loro, una complessa relazione non lineare, un grande volume e molte perdite. ;
Quindi, c'è un modo per controllare un motore a induzione trifase semplice, efficace e stabile come un motore DC? Anche molto stabile? Questo è il metodo di controllo vettoriale che abbiamo menzionato in precedenza. Questo metodo è un metodo di controllo proposto nel 1970. L'AC trifase subisce una serie di trasformazioni di coordinate e infine diventa un metodo di controllo positivo bifase controllato da DC. corrente alternata. Il disaccoppiamento di relazioni correnti complesse rende il motore semplice e controllabile.
Questa tecnologia di controllo vettoriale può essere utilizzata per motori CA o motori CC. Indipendentemente dal tipo di motore, la sua coppia è proporzionale al prodotto incrociato del campo magnetico dello statore e al campo magnetico del rotore, cioè l'area del parallelogramma racchiusa da essi. Quando l'angolo tra il campo magnetico dello statore e il campo magnetico del rotore è di 90°, l'area del parallelogramma racchiuso da essi è la più grande e la coppia generata in questo momento è anche la più grande.
Come il motore DC spazzolato, la sua corrente di eccitazione dello statore e la corrente di armatura sono nei loro loop e sono controllabili rispettivamente. Il campo magnetico dello statore e il campo magnetico dello statore e il campo magnetico del rotore possono sempre essere mantenuti perpendicolari e la coppia generata è anche la più grande. Se si desidera fare in modo che un motore trifase ottenga l'effetto di un motore a spazzola CC in controllo, è necessario trovare un modo per disaccoppiare la relazione tra coppia ed eccitazione. Se l'angolo tra il campo magnetico dello statore e il campo magnetico del rotore può sempre essere controllato per differire di 90 °, l'efficienza di controllo del motore DC sarà notevolmente migliorata, che è lo sfondo della tecnologia di controllo vettoriale.
La tecnica di controllo vettoriale è anche chiamata controllo orientato al campo. Può disaccoppiare la complessa relazione di corrente dello statore e scomporre la corrente dello statore in una corrente dell'asse continuo che controlla l'eccitazione e una corrente dell'asse di quadratura che controlla la coppia.
Come accennato in precedenza, il motore trifase è alimentato con tensioni sinusoidali simmetriche a tre vie con una differenza spaziale di 120°, formando un campo magnetico rotante nello spazio. Naturalmente, se si desidera generare un campo magnetico rotante nello spazio, non è necessario disporre di avvolgimenti simmetrici trifase. Qualsiasi avvolgimento polifase simmetrico può generare forza magnetomotiva rotante nello spazio, in particolare avvolgimenti ortogonali simmetrici bifase, che possono anche ottenere lo stesso e le due fasi sono variabili indipendenti che sono perpendicolari l'una all'altra. Pertanto, possiamo immaginare il modello di un motore trifase come un modello di motore bifase. Basate sul principio di generare lo stesso campo magnetico circolare del motore trifase, le due fasi sono a 90° di distanza l'una dall'altra nello spazio, una è responsabile del controllo della coppia, l'altra è responsabile del controllo dell'eccitazione e non si influenzano a vicenda.
Il campo magnetico e la coppia generati dall'avvolgimento trifase sono esattamente gli stessi in grandezza e direzione del campo magnetico e della coppia generati dall'avvolgimento in quadratura bifase e ruotano in senso antiorario nello spazio alla stessa velocità angolare per formare lo stesso campo magnetico rotante. Questa è la trasformazione del cosiddetto sistema di coordinate stazionarie trifase nel sistema di coordinate stazionarie bifase.
Facendo un ulteriore passo avanti, supponiamo che ci sia un avvolgimento simmetrico ortogonale bifase, e le correnti CC Id e Iq sono rispettivamente passate attraverso. La forza magnetomotiva combinata generata da loro è esattamente la stessa del sistema di coordinate statiche bifase e del sistema di coordinate statiche trifase, e le due fasi sono positive. L'avvolgimento alternato ruota alla stessa velocità angolare del campo magnetico, quindi il sistema di coordinate rotanti d, q può essere completamente equivalente al precedente sistema di coordinate statiche trifase e statiche bifase, che è la trasformazione da sistema di coordinate rotanti bifase a sistema di coordinate rotanti bifase.
Pertanto, Ia , Ib e Ic nel sistema di coordinate stazionarie trifase possono essere completamente equivalenti a Id e Iq nel sistema di coordinate rotanti bifase.
Dopo aver ottenuto Id e Iq, il multi-variabile, l'accoppiamento forte e il controllo del sistema non lineare del motore trifase diventeranno direttamente il controllo di due componenti DC indipendenti, che disaccoppia la complessa relazione multi-variabile del motore trifase e rende il controllo del sistema semplificato. Nella figura seguente viene illustrato l'intero processo di trasformazione vettoriale.
