Реферат по теме магистрской работы:

            Актуальность

              В настоящее время все большее распространение на практике приобретают электроприводы на базе двигателей переменного тока, прежде всего – асинхронные двигатели (АД) и синхронные двигатели с постоянными магнитами на роторе (СДПМ). В зависимости от конкретных условий к системе электропривода (ЭП) могут предъявляться требования по отсутствию механических датчиков на валу двигателя. При этом обычно возникает задача согласования требований по точности системы и динамических свойств с требованиями конкретного технологического процесса.

           Цели:

            Введение:

        Под косвенным регулированием скорости понимается достижение заданных показателей точности регулирования скорости без непосредственного ее измерения. В зависимости от требований, предъявляемых к статическим и динамическим характеристикам системы, возможно применение как скалярного, так и векторного принципа управления. При скалярном управлении задача обеспечения требуемой точности может решаться без использования датчика скорости достаточно просто (компенсация статизма, улучшение закона управления) с достижением диапазона регулирования скорости до 10:1, но при этом динамические свойства системы специально не контролируются. Более интересной является задача косвенного регулирования скорости в системах векторного управления, когда следует обеспечить качество как статических характеристик, так и переходных процессов. Диапазон регулирования скорости при этом практически не превышает 50:1.

            Исследование точности идентификаторов скорости

              Существует методы идентификации скорости делят на 5 групп [1]:

              • неадаптивные методы (скорость рассчитывается через доступные для измерения координаты, например, ток и напряжение);

              • адаптивные методы (с помощью замкнутых наблюдателей);

              • методы, основанные на конструктивных особенностях двигателей;

              • нелинейные методы, базирующиеся на теории нейронных сетей;

             • методы, использующие дополнительные высокочастотные сигналы или другую дополнительную информацию.

             В реферате приводятся результаты исследования точности вычисления скорости с помощью математических моделей потока (идентификаторов) , которые строятся на основании математической связи напряжений, ЭДС, токов двигателя с его скоростью.Асинхронный двигатель характеру протекания процессов в нем наиболее близок к обобщенной электрической машине, поэтому исследование способов идентификации скорости целесообразно выполнить в первую очередь на примере АД.

             В основе идентификации скорости лежат уравнения Парка-Горева для электромагнитных контуров АД в неподвижной системе координат

             Суть косвенного определения скорости сводится в том, что [1] электрическая скорость, фигурирующая в (2), может вычисляться на основании информации о других координатах, входящих в (1) – (4).

             К числу наиболее простых идентификаторов (вычислителей) скорости относятся следующие:                                                                                                                1) Посредством идентификации потокосцепления статора и вычисления скорости в системе координат x,y, ориентированной по вектору :

              Модель идентификатора приведена на рис.1.

Рисунок 1- Идентификатор скорости с использованием

             2) Посредством идентификации потокосцепления ротора и вычисления частоты скольжения с последующим вычислением скорости в системе координат d,q, ориентированной по вектору

Рисунок 2 - Идентификатор скорости с вычислением частоты скольжения

             3) Посредством идентификации потокосцепления статора и вычисления частоты скольжения с последующим вычислением скорости в системе координат x,y:

Рисунок 3 – Идентификатор с использованием идентификатора и вычислением частоты скольжения

             Перечисленные методы идентификации предполагают достаточно точное измерение фазных напряжений и токов двигателя, а также наличие необходимых средств фильтрации.Точность идентификации, кроме того, зависит от следующих факторов:

              - точности используемого уравнения идентификации;

              - необходимости реализации операций чистого интегрирования или дифференцирования;

              - чувствительности идентификаторов к изменению параметров АД.

              В среде программного пакета Matlab/Simulink было выполнено исследование перечисленных идентификаторов на предмет точности определения скорости, а также их чувствительности к изменению параметров АД. В качестве исследуемого режима принят режим прямого пуска без нагрузки с последующим набросом нагрузки на установившейся скорости. В частности, на рис.4 показаны графики переходных процессов при полном совпадении параметров АД и идентификаторов полученные в результате моделирования указанного режима работы на примере двигателя МТК 011-6 (P=1400 кВт, 380 В, 870 об/мин, 50Гц).

Gif-анимация ( размер файла 150 Кб, количество кадров 5; размер картинки 678*482; задержка времени 5 с, количество повторений 5 раз )

            Вывод:

             Анализ графиков показывает, что наиболее точным оказался метод идентификации согласно способа 3, однако следует отметить, что он дает повышенную абсолютную погрешность оценки скорости в начальный период прямого пуска. Остальные идентификаторы являются статическими, т.е. дают установившуюся ошибки идентификации скорости в разных режимах работы.В результате исследований получено также, что способ 3 дает наименьшую чувствительность к изменению параметров АД, а способ 1 – наибольшую.

              При написании данного автореферата магистерская работа не завершена. Окончательный вариант работы можно получить у автора или научного руководителя после декабря 2010 года.

           Обзор литературы:

1. Виноградов А.Б. Векторное управление электроприводами переменного тока.-Иваново, 2008., 298 с.
2. Башарин А. В., Новиков В. А., Соколовский Г. Г. Управление электроприводами: Учебное пособие для вузов.— Л.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1982. — 392 с.
3. Толочко О.И. Использование пакета Matlab и его расширения Simulink при исследовании систем электропривода, Методическое пособие (для студентов специальности 7.0922.08). – Донецк: ДонГТУ, 1999. – 87 с.
4. Методичний посібник до самостійної роботи з дисципліни “Моделювання електромеханічних систем” (для студентів спеціальності 7.0922.08 «Електромеханічні системи автоматизації і електропривод» очно-заочної форми навчання)., Укл.: О.І. Толочко, Г.С. Чекавський, О.В. Песковатська, П.І. Розкаряка. Донецьк: ДонНТУ, 2006. – 96 с.
5. Friedland B.A. Nonlinear observer for estimating parameters in dynamic systems // Automatica. – 1997. – Vol.33 – №8. – Pp. 1525 – 1530.
6. Behal A., Feemster M., Dawson D.M., and Mangal A. Partial State Feedback Control of Induction Motors with Magnetic Saturation: Elimination of Flux Measurements. Department of Electrical and Computer Engineering Riggs Hall, Clemson University Clemson, 1999.
7. Казачковский, Комплектні електроприводи, - Дніпропетровськ, Обліково-видавн., 2003 - 224с.
8. Виноградов А.Б., Векторное управление ЭП переменного тока, ГОУВПО "Ивановский государственный энергентический университет им.В.И. Ленина", Иваново, 2008, 298с.
9. Герман-Галкин С.Г., Компьютерное моделирование в Matlab, - СПб: КОРОНА принт, 2001. - 320с.
10. Соколовский Г.Г., Электроприводы переменного тока с частотным регулированием, -265с.