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).
б) Математическая модель идентификатора по напряжению (Voltage Model)
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 Ls, Lr, Lm 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 .