№73-24
Синтез спостерігача моменту навантаження асинхронного електроприводу з векторним керуванням
О.В. Садовой1, О.В. Клюєв2, Ю.В. Сохіна2
1Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна
2Дніпровський державний технічний університет, Кам’янське, Україна
Coll.res.pap.nat.min.univ. 2023, 73:265-277
https://doi.org/10.33271/crpnmu/73.265
Full text (PDF)
АНОТАЦІЯ
Мета. Енергетичні характеристики асинхронних електроприводів у сталому режимі роботи є функціями трьох змінних: кутової швидкості обертання ротора, модуля орієнтуючого вектора потокозчеплення ротора і моменту статичного навантаження. Момент статичного навантаження є зовнішнім збурюючим впливом, ефективні методи виміру якого відсутні. Тому, метою даної роботи встановлено математичне описання спостерігача змінних стану каналу активної потужності і моменту навантаження на валу асинхронного електроприводу з векторним керуванням.
Методика. Для досягнення мети роботи застосована методика синтезу модальних спостерігачів з використанням полеорієнтованої моделі асинхронної машини з декомпозицією її рівнянь і врахуванням нелінійностей перехресних зв’язків між каналами керування.
Результати. В складі релейно-векторної системи керування синтезований модальний спостерігач моменту навантаження, інформація з виходу якого може використовуватися для побудови алгоритмів екстремального керування асинхронним електроприводом. Методом математичного моделювання доведена асимптотична стійкість і достатня точність спостерігача моменту навантаження при різних розподілах коренів його характеристичного рівняння.
Наукова новизна.У роботі розв’язана актуальна наукова задача встановлення закономірностей структурно-алгоритмічного синтезу та настроювання модального спостерігача моменту навантаження на валу асинхронного електропривода.Ідентифікація моменту навантаження на валу електричної машини дозволить підвищити якісні показники систем екстремального керування асинхронними електроприводами.
Практична значимість. Отримані рівняння спостерігача визначають алгоритм ідентифікації моменту навантаження, інформацію про який можливо використовувати в двоканальних системах векторного керування асинхронними електроприводами для побудови зовнішнього контуру екстремального керування, завдяки якому досягається поліпшення енергетичних показників асинхронної машини. В першу чергу мова йде про мінімізацію втрат активної потужності або споживання реактивної потужності асинхронною машиною при зміні моменту навантаження на її валу.
Ключові слова: асинхронна машина, векторне керування, модальний спостерігач моменту навантаження, асимптотична стійкість, розподіл коренів характеристичного полінома.
Перелік посилань
1. Klyuev, O.V., & Sadovoi, A.V. (2011). Energeticheskie kharakteristiki asinkhronnogo elektroprivoda s dvukhkanalnoi sistemoi upravleniya. Zbirnyk naukovykh prats Dniprodzerzhynskoho derzhavnoho tekhnichnoho universytetu, 2(17), 174–181.
2. Клюєв, О. В., Садовой, О. В., & Сохіна, Ю. В. (2018). Системи керування асинхронними вентильними каскадами: монографія. Кам’янське.
3. Sadovoi, A.V., Klyuyev, O. V., Sokhina, Yu. V., & Filin, I.V. (2020). Information system of minimization consumption reactive power in asynchronous electric drive with vector control. Applied aspects of information technology, 3(2), 74–84.
https://doi.org/10.15276/aait.02.2020.5
4. Choi, S.H., Ko, J.S., Kim, I.D., Park, J.S., & Hong, S.C. (2005). Precise position control using a PMSM with a disturbance observer containing a system parameter compensator. IEEE Proceedings on Electric Power Applications, 152(6), 1573–1577.
https://doi.org/10.1049/ip-epa:20045200
5. Hamida, M.A., De Leon, J., Glumineau, A., & Boisliveau, R. (2013). An Adaptive Interconnected Observer for Sensorless Control of PM Synchronous Motors with Online Parameter Identification. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 60(2), 739–748.
https://doi.org/10.1109/tie.2012.2206355
6. Liu, T.H., Pu, H.T., & Lin, C.K. (2010). Implementation of an adaptive position control system of a permanent-magnet synchronous motor and its application. Electric Power Applications, IET,4(2),121–130.
https://doi.org/10.1049/iet-epa.2009.0036
7. Jouili, M., Jarray, K., Koubaa,Y., & Boussak, M. (2012). Luenberger state observer for speed sensorless ISFOC induction motor drives. Electric Power Systems Research, 89, 139–147.
https://doi.org/10.1016/j.epsr. 2012.02.014.
8.Alonge, F., D׳Ippolito, F., Fagiolini, A., & Sferlazza, A. (2014). Extended complex Kalman filter for sensorless control of an induction motor. Control Engineering Practice, 27, 1–10.
https://doi.org/10.1016/j.conengprac.2014.02.007.
9. Chin-Chih, O., Chun-Jung, C., & Tien-Chi, C. (2010). Modelling and design a power assisted wheelchair used torque observer. International Symposium Computer Communication Control and Automation, 2, 63–66.
https://doi.org/10.1109/3ca.2010.5533763
10. Ki-Hong, P., Tae-Sung, K., Sung-Chan, A., & Dong-seok, H. (2003). Speed control of high-performance brushless DC motor drives by load torque estimation. IEEE 34th Annual Power Electronics Specialist Conference. 4, 1677–1681.
https://doi.org/10.1109/pesc.2003.1217709
11. Lee, K., Choy, I.,& Back, J. (2011). Disturbance observer based sensorless speed controller for PMSM with improved robustness against load torque variation. IEEE 8th International Conference Power Electronics and ECCE Asia (ICPE & ECCE), 2537–2543.
https://doi.org/10.1109/icpe.2011.5944734.
12. Толочко, О.І., Чекавський, Г.С., Розкаряка, П.І., & Журов, І.О. (2013). Спрощені спостерігачі для відновлення статичної та динамічної складових електромагнітного моменту асинхронного двигуна в системах частотно-регульованого електропривода. Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут». Збірник наукових праць. Серія: Проблеми автоматизованого електроприводу. Теорія і практика, 36 (1009), 75–79.
13. Lu,W., Zhang, Z., & Wang, D. (2019). A new load torque identification sliding mode observer for permanent magnet synchronous machine drive system. IEEE Transaction on Power Electronics, 34(8), 7852-7862.
https://doi.org/10.1109/TPEL.2018.2881217
14. Guzinski, J., Diguet, M., Krzeminski, Z.,& Lewicki, A. (2010). Speed and load torque observer application in high-speed train electric drive. IEEE Transaction on Industrial Electronics. 57(2), 565-574.
https://doi.org/10.1109/TIE.2009.2029582
15. Попович, М.Г., Лозинський, О.Ю., & Клепіков, В.Б. (2005) Електромеханічні системи автоматичного керування та електроприводи: Навчальний посібник. Київ.
