13.1. Стратегії керування

Нині сфера використання регульованого синхронного електро-привода постійно розширюється із-за можливості регулювання і швидкодіючих систем керування. Синхронні двигуни (СД) великої потужності з електромагнітним збудженням використо-вують для привода вентиляторів, помп, компресорів, валків прокат-них станів, папероробних машин та інших механізмів, а СД з по-стійними магнітами потужністю до десяти кіловат – для привода робочих органів металообробних верстатів з числовим програмним керуванням, роботів, маніпуляторів та інших механізмів, де потрі-бен широкий діапазон регулювання швидкості і високі динамічні показники.

Для живлення СД використовують ті самі перетворювачі часто-ти, що й для асинхронних двигунів. Але стратегії керування дещо інші, бо СД має незалежний від струму в обмотці статора струм збудження.

Коли магнітні поля статора і ротора обертаються з однаковою швидкістю і мають просторовий кут зсуву , то електромагнітний момент

. (13.1)

З (13.1) витікають такі стратегії керування моментом двигуна:

• регулювання магнітного потоку ротора (струму збудже-ння);

• регулювання струму статора , підтримуючи кут перезбудженого двигуна на певному рівні;

• при регулювати струм так, щоб .

При сталому або плавнозмінному навантаженні, а також при плавному регулюванні швидкості, зазвичай, використовують ті самі методи керування (скалярне чи векторне), що й асинхронними дви-гунами. Окрім того, використовують також ті самі закони регулю-вання напруга-частота. У цих випадках синхронний двигун як і асинхронний живиться від інтертора з незалежним заданням частоти. При цьому можуть використовуватись як автономні інвертори напруги, так і струму.

За швидкої (близької до ударної) зміни навантаження чи швидкої зміни задання швидкості може порушитись синхронне обертання магнітних полів статора і ротора. В результаті момент

(13.2)

стане пульсуючим і його середнє значення буде дорівнювати нулю. Під дією моменту сил опору двигун буде гальмуватись і зупиниться – відбудеться “перекидання” двигуна. Цього можна запобігти, якщо незалежне керування інвертором замінити керуванням інвертором у залежності від швидкості обертання ротора за допомогою давача положення ротора (ДПР). Синхронний двигун з такою системою ке-рування називається вентильним двигуном (ВД).

Синхронні двигуни зі збудженням від постійних магнітів, як пра-вило, керуються за схемою вентильного двигуна. Це дозволяє регу-лювати швидкість практично в необмеженому діапазоні, включаю-чи покроковий режим, без загрози “перекидання”, а також забезпе-чити високу стійкість і швидкодію. У порівнянні з двигунами пос-тійного струму ВД мають кращі динамічні, габаритні й вартісні по-казники.