Источник: XIV международная научно-техническая конференция. Проблемы автоматизированного электропривода. Теория и практика; http://paep2007.abacus.ua/default.aspx?id=paep_show_doc&doc=10733
Введение. В настоящее время все еще достаточно широко распространены морально устаревшие релейно-контакторные системы управления (СУ) асинхронными двигателями с фазным ротором (АДФР). Возрастающие требования к качеству и быстродействию технологических процессов выдвигают задачу модернизации таких электроприводов. При этом чаще всего предлагается замена АДФР с релейно-контакторной СУ асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором (АДКР) и полеориентированной системой векторного управления. Такой подход всегда дает ожидаемый результат, но не всегда экономически оправдан вследствие достаточно высокой стоимости электрических машин.
Постановка задач исследования. Целю исследования является сравнительный анализ двух возможных путей модернизации указанных выше электроприводов.
Материалы исследования. Альтернативным вариантом модернизации можно считать включение АДФР по схеме машины двойного питания с векторным полеориентированным управлением по цепи ротора.
Нетрудно заметить, что с учетом общепринятых допущения [1] дифференциальные уравнения динамики АДФР
(1)
не существенно отличаются от аналогичной системы уравнений динамики АДКР
(2)
В уравнениях (1) и (2)
- векторы потокосцеплений, напряжений, токов статора и ротора,
, 
- скорости вращения опорной системы координат и ротора, 
- активные сопротивления фаз статора и ротора, Np- числа пар полюсов,
- индуктивности обмоток фаз статора и ротора, 
, Мст - -момент статического сопротивления.
В таблице 1 приведены наиболее просто реализуемые в пространстве основной и вспомогательной координат алгоритмы оптимального релейно-векторного управления АДКР и АДФР, найденные в результате решения задачи аналитического конструирования релейных регуляторов с использованием модифицированного принципа сисмметрии [2].
В качестве опорного вектора для системы управления АДКР выбран вектор потокосцепления ротора, а для системы управления АДФР - вектор потокосцепления статора.. Различие в выборе опорных векторов объясняется тем, что при включении АДФР по схеме машины двойного питания управляемый автономный инвертор целесообразно включать в цепь ротора, поскольку в большинстве случаев невозможно подключить роторную цепь к сети питающего напряжения минуя различного рода устройства согласования его уровня с ЭДС ротора. Кроме того, при включении роторной цепи через преобразователь решается вопрос возврата энергии скольжения в питающую сеть.
Таблица. 1. Алгоритмы оптимального управления
Коэффициенты в алгоритмах управления определяются соотношениями:
а переменные (·)* являются заданными значение соответствующих переменных.
Структурные схемы систем управления АДФР и АДКР показаны на рис. 1 и рис. 2 соответственно.
Рис.1. Система управления АДФР Рис. 2. Система управления АДКР.
На рис.1. и рис. 2. приняты следующие обозначения: НК- наблюдатель координат, АИ – автономный инвертор, АЛГ U1…4 – алгоритмы регуляторов системы управления, 2/3 - преобразователь координат, ТГ – тахогенератор.
Выводы. Анализ алгоритмов управления и функциональных схем, приведенных на рис.1 и 2, позволяет утверждать, что модернизацию электроприводов с АДФР и релейно-контакторными системами управления целесообразно выполнять путем включения существующих АДФР по схеме машины двойного питания. Такая модернизация целесообразна с экономической точки зрения, поскольку позволяет исключить необходимость приобретения новой электрической машины, а стоимости остального оборудования практически равны. Кроме того включение АДФР по схеме машины двойного питания позволяет управлять показателями качества потребляемой энергии и получить дополнительный экономический эффект.