05 июня 2017г.
Аннотация: в статье представлены результаты исследований системы векторного управления электроприводом на базе асинхронизированного вентильного двигателя, синтезированной по методу подчиненного регулирования. Определены передаточные функции контуров регулирования переменными системы электропривода и их зависимость от параметров базовой электрической машины.
Ключевые слова: асинхронизированный вентильный двигатель, контур управления, система управления с принципом подчинённого регулирования, бездатчиковое управление, параметры базовой машины.
В настоящее время актуальность повышения энергоэффективности систем регулируемых электроприводов (РЭП) становится всё более значимой для решения вопросов ресурсосбережения. Современные технологические процессы в большинстве случаев содержат регулируемые электроприводы. Исследованию систем энергоэффективного РЭП переменного тока посвящено большое количество работ [1][2][3][4][5][7]. В ряде случаев наиболее широкое применение находят асинхронные и синхронные машины [10][11], однако в ряде технологических процессов хорошо зарекомендовали себя системы РЭП на базе асинхронного двигателя с фазным ротором (АДФР), включенного по схеме двойного питания. Вариантом такой управляемой электрической машины является асинхронизированный вентильный двигатель (АВД) с двумя силовыми преобразователями частоты в цепях статора и ротора [6][8][9].
В последнее время с развитием микроконтроллерных систем управления РЭП наиболее широкое применение находят бездатчиковые системы векторного управления. Алгоритмы вычисления магнитного потока в системе управления ЭП на базе АВД содержат параметры базовой машины. Для обеспечения требуемого качества регулирования необходимо проанализировать зависимость контуров управления переменными ЭП от параметров базовой машины и оценить степень влияния их изменения на точность вычисления магнитного потока. Синтез системы управления ЭП на базе АВД по методу подчиненного регулирования подробно показан в [6]. Проведем анализ структурной схемы системы управления РЭП на базе АВД с многоконтурным управлением и определим передаточные функции каждого из контуров управления. Рассмотрим контур управления в цепи статора, состоящий из трех контуров управления: контура тока, момента и скорости.
Передаточная функция разомкнутого контура регулирования тока вычисляется следующим образом:
Данное
характеристическое уравнение
замкнутого контура управления
в цепи статора не зависит от параметров базовой машины. Т. о. можно сделать вывод о том, что для анализа влияния изменения параметров базовой электрической машины на качество регулирования и точность вычисления магнитного потока наблюдателем в ЭП на базе АВД достаточно рассматривать передаточные функции и характеристическое уравнение контура потока.
Исследование выполнено за счёт средств гранта Российского научного фонда (проект №15-19-20057).
Список литературы
1.
Браславский И.Я. Энергосберегающий асинхронный электропривод / И.Я. Браславский, З.Ш. Ишматов, В.Н. Поляков. – М.: ACADEMA, 2004. – 256 c.
2.
Поляков В.Н. Энергоэффективные режимы регулируемых электроприводов переменного тока / В. Н. Поляков, Р. Т. Шрейнер. – Екатеринбург: Изд-во УрФУ, РГППУ, 2012. – 222 с.
3.
Гуляев И.В. Влияние частоты возбуждения на энергетические характеристики асинхронизированного вентильного двигателя / И.В. Гуляев, Г.М. Тутаев, И.В. Маняев //
Известия ТулГУ. Технические науки. – 2010. – №3-2. – С.81-88.
4.
Tutaev G.M. Energy-efficient control options of electric drive based on asynchronous converter-fed motor / G.M. Tutaev, A.V. Volkov, M.A. Bobrov – В сборнике: труды XIII международной научно-технической конференции актуальные проблемы электронного приборостроения Proceedings: in 12 volumes . 2016. С. 88-93.
5.
Виноградов А.Б. Учет потерь в стали, насыщения и поверхностного эффекта при моделировании динамических процессов в частотно-регулируемом асинхронном электроприводе / А.Б. Виноградов // Электротехника. – 2005.– №5. – С. 57-61.
6.
Гуляев И.В. Системы векторного управления электроприводом на основе синхронизированного вентильного двигателя / И.В. Гуляев, Г.М. Тутаев – Саранск, 2010
7. Гуляев И.В. Математическое моделирование асинхронного двигателя с реализацией метода МТРА (Maximum Torque Per Ampere) в надсинхронной области / И.В. Гуляев, И.С. Юшков, А.Н. Архипов, М.А. Бобров – Научно-технический вестник Поволжья. – 2016. – № 6. С. 124-127.
8. Тутаев Г.М. Исследование энергоэффективных режимов работы электропривода на базе асинхронизированного вентильного двигателя / Г.М. Тутаев, И.С. Юшков, М.А. Бобров – В сборнике: Актуальные проблемы технических наук в России и за рубежом. Сборник научных трудов по итогам международной научно-практической конференции. 2017. С. 68-72.
9. Гуляев И.В. Моделирование электромеханических процессов обобщенной электромеханической системы на основе асинхронизированного вентильного двигателя / И. В. Гуляев, Г.М. Тутаев – Саранск, 2004.
10. Гуляев И.В. Бездатчиковое управление синхронным двигателем с постоянными магнитами/ И.В. Гуляев, М.А. Бобров, И.С. Юшков, А.В. Волков, А.А. Попов – Научно-технический вестник Поволжья.- 2015. № 6. С. 119-122.
11. Гуляев И.В. Сравнительный обзор синхронного двигателя с постоянными магнитами и бесколлекторного двигателя постоянного тока при непосредственном управлении моментом/ И. В. Гуляев, А.В. Волков, А.А. Попов, Е.И. Ионова, М.А. Бобров – В сборнике: Актуальные проблемы технических наук в России и за рубежом. Сборник научных трудов по итогам международной научно- практической конференции. 2016. С. 145-148.
