ВЕКТОРНОЕ УПРАВЛЕНИЕ АСИНХРОННЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ. ПРОБЛЕМЫ ИДЕНТИФИКАЦИИ ВЕКТОРОВ ПОТОКОСЦЕПЛЕНИЙ

 

Загорский А.В., Селютин А.А.

 

Россия, г. Орел, Орловский Государственный технический университет

 

Аннотация. В статье кратко рассмотрены основные проблемы создания современных систем векторного управления асинхронным электроприводом (ЭП). Проанализировано и оценено с помощью численного  моделирования влияние сопротивлений статора и ротора на косвенную идентификацию вектора потокосцепления с ротором.

 

Annotation. In paper the basic problems of making of modern systems of vector control of the induction motor briefly surveyed. The adverse effects of stator and rotor resistance on indirect identification of a rotor flux vector is parsed and evaluated through simulation.

 

Введение. Во многом глобальное энергопотребление определяют электромеханические системы с асинхронными двигателями (АД), на которые приходится преобразование около 50% всей производимой в мире электроэнергии. Такое широкое применение асинхронного ЭП в промышленности, коммунальном и сельском хозяйстве обусловлено простотой изготовления и эксплуатации АД, меньшими по сравнению с ДПТ массой, габаритными размерами и стоимостью, а также высокой надежностью в работе.

 Для большинства массовых применений приводов (насосы, вентиляторы, конвейеры, компрессоры и т.д.) требуется относительно небольшой диапазон регулирования скорости (до 1:20) и относительно низкое быстродействие. При этом в большинстве случаев используют классические структуры скалярного управления. Переход к широкодиапазонным (до 1:10000), быстродействующим приводам станков, роботов и транспортных средств, требует применения более сложных структур векторного управления.

Теоретическая часть. Для создания глубоко регулируемого высокодинамичного электропривода наиболее целесообразным методом управления является векторное управление с ориентацией по вектору потокосцепления ротора /1/.

Главной проблемой построения таких систем векторного управления АД является получение текущей информации об опорном векторе магнитного потокосцепления /2/. Использование датчиков индукции магнитного поля в воздушном зазоре машины на базе элементов Холла или применение дополнительных статорных обмоток для измерения ЭДС позволяет системе управления получать достоверную информацию о базовом векторе потокосцепления. Однако это влечет за собой изменения конструкции двигателя, его технологического усложнения, а следовательно, удорожания. Также при использовании датчиков Холла существенно снижается надежность систем управления.

В этой связи является перспективным применение идентификаторов (наблюдателей) ориентирующего вектора с измерением токов, напряжений и, если требуется, скорости АД. Модели идентификаторов векторов потокосцепления с ротором делятся на два основных класса:

а) Токовая модель (Current Model). Математическая модель идентификатора имеет следующий вид:

б) Математическая модель идентификатора по напряжению (Voltage Model) представляет собой:

Моделирование. Для исследования влияния данных параметров на качество процесса регулирования АД было проведено математическое моделирование с использованием ППП Matlab v6.0. Которое подтвердило, что основными проблемами двух моделей являются:

а) существенная зависимость сопротивлений обмоток статора и ротора (являющихся параметрами в моделях идентификаторов) от температуры двигателя;

б) нелинейность параметров L_s, L_r, L_m оказывающих умеренное влияние на качество управления двигателем.

Вывод. Для уменьшения влияния выше указанных параметров необходимо использовать специальные адаптивные алгоритмы наблюдения за потоком ротора, разработка которых и является одной из основных проблем при создании современных систем векторного управления АД.

Литература.

1. Field Orientated Control of 3-Phase AC-Motors. LN: BPRA073, Texas Instruments, 1998.

2. Vector Control Application to Induction Motor Control, Seminar. –Analog Devices, 1999.

 

 

Автор: Загорский А.В. - аспирант ОрелГТУ, инж. ЗАО «Электротекс», г. Орел, ул. Комсомольская, д.237 кв. 18. Почт. индекс 302043. e-mail: power@orel.ru .

Соавтор: Селютин А.А. - аспирант ОрелГТУ, e-mail: kipra@ostu.ru .