Донецкий национальный технический университет
СИСТЕМА ВЕКТОРНОГО УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ С НАБЛЮДАТЕЛЕМ СОСТОЯНИЯ, ОЦЕНИВАЮЩИМ ВЕКТОР ПОТОКОСЦЕПЛЕНИЯ РОТОРА
Нормальная работа современных высококачественных систем асинхронного электропривода возможна только в условиях получения достоверной информации о состоянии объекта регулирования. В то же время, при организации управления скоростью асинхронного двигателя (АД) в системе координат d,q, ориентированной по вектору потокосцепления ротора АД, качество регулирования зависит от точности измерения или оценки составных вектора потокосцепления. Из-за того, что в реальных промышленных условиях потокосцепление измерять неэффективно, в последнее время проводится достаточно много исследований в направлении создания специальных вычислительных устройств, которые позволяют вычислить значение вектора потокосцепления через известные величины (фазные напряжения, токи, сигналы системы управления), которые легко измерять. Такие устройства называют еще идентификаторами потокосцепления. Достаточно широкий обзор существующих идентификаторов потокосцепления сделан, отдельно в [1]. К числу недостатков, которые ограничивают использование идентификаторов в реальных условиях, следует отнести их высокую чувствительность к изменению параметров АД (что требует использование дополнительных устройств для идентификации параметров) и использование неявных операций интегрирования или дифференцирования, а также развязки алгебраических контуров. Одним из альтернативных способов оценивания значения вектора потокосцепления ротора, использование наблюдателей состояния (НС), которые при традиционном синтезе лишены указанных недостатков. Математическое описание короткозамкнутого АД в ортогональной системе координат , ориентированной по вектору потокосцепления ротора, используемое при традиционном векторном управлении, имеет вид:
Наблюдаемый объект описывается первым и вторым уравнениями (1). Дополнительно примем, что оценка углового положения вектора потокосцепления ротора определяется по уравнению, аналогичному шестому уравнению (1). Выбор такого объекта позволяет получить высокоточный НС с достаточно простой структурой. Структурная схема НС представлена на рис.1.
Для обеспечения желаемого характеристического полинома НС
Рисунок 1 – Структурная схема НС
По сравнению с традиционной системой векторного управления в системе с обратной связью по оценке вектора потокосцепления наблюдатель состояния выполняет функции ИПР, ВА. В остальном структура предлагаемой системы, так же, как и синтез ее регуляторов, не отличается от традиционной. Графики переходных процессов в системе векторного управления с обратной связью по оценке потокосцепления приведены на рис.2. На рис.3 показаны графики ошибок оценивания модуля и углового положения вектора потокосцепления ротора. Ввиду того, что они являются незначительными по величине, можно сделать вывод, что среди возможных вариантов НС для оценки вектора потокосцепления ротора наиболее эффективный вариант, который был представлен. НС имеет постоянную структуру и постоянные коэффициенты, и не требует специальных дополнительных мер по обеспечению его асимптотичности. Система векторного управления с обратной связью по оценке потокосцепления обладает качественными статическими и динамическими характеристиками.
Рисунок 2– Статические и динамические характеристики
Рисунок 3–Ошибки оценивания модуля и углового положения вектора потокосцепления ротора
Библиографический список
- Пивняк Г.Г., Волков А.В. Современные частотно-регулируемые асинхронные электроприводы с широтно-импульсной модуляцией: Монография. – Днепропетровск: Национальный горный университет, 2006. – 470 с.
- Толочко О.І. Аналіз та синтез електромеханічних систем зі спостерігачами стану. Навч. посібник для студентів вищих навчальних закладів. – Донецьк: Норд-Прес, 2004. – 298 с.