Главной координатой управления в тяговых асинхронных двигателях (далее – АД) является крутящий момент. В современном электроприводе крутящий момент формируется косвенным способом с помощью электромагнитного момента М, который получают из эталонной модели АД. Вопросы построения тягового электропривода с использованием полупроводниковых приборов и преобразователей частоты изложены в [1–3].
Сложность реализации векторного управления обусловлена контролем не только величины и частоты напряжения питания, но и фазы, так как необходимо контролировать амплитуду и угол пространственного вектора, показанного на рис. 1, который по оси Q задает контроль момента, а по оси D контроль поля [4]. Векторное управление лишено недостатков скалярного управления и может применяться ко всем типам электродвигателей переменного и постоянного тока.
Преимуществами векторного управления являются: высокая точность регулирования скорости; плавный старт и плавное вращение ЭД во всем диапазоне частот; быстрая реакция на изменение нагрузки, причем при изменении нагрузки скорость не меняется; увеличенный диапазон управления и точность регулирования; снижаются потери на нагрев и намагничивание, за счет чего повышается КПД электродвигателя.
Недостатками векторного управления являются: необходимость задания параметров электродвигателя; большие колебания скорости при постоянной нагрузке; сложность реализации.
Функциональная СУ векторного управления скорости ЭД переменного тока показана на рис. 2 [4]. Схема содержит два контура контроля: магнитного потокосцепления и момента, которые вместе с блоком оценки могут быть реализованы различными способами. Внешний контур управления скоростью ω унифицирован и генерирует управляющие сигналы для регуляторов момента М* и магнитного потокосцепления Ψ* (через блок управления потоком). Скорость двигателя ω может быть измерена датчиком (скорости/ положения) или получается с помощью оценщика, который может реализовать бездатчиковое управление.