Потапенко Євген Євгенович. Векторне керування асинхронними двигунами : Дис... канд. наук: 05.13.03 - 2005.
Анотація до роботи:
Потапенко Є.Є. Векторне керування асинхронним приводом. – Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.03 – системи та процеси керування. Харківський національний університет радіоелектроніки, Харків, 2004.
Дисертацію присвячено синтезу й аналізу методів векторного керування (ВК) асинхронними двигунами (АД) з поліпшеними енергетичними і динамічними характеристиками і малим обсягом обчислень. Зроблено огляд літератури з ВК, систематизовано математичний опис роботи АД для ВК, синтезовані аналітичні вирази програмних струмів, що мінімізують споживану потужність або струм статора, синтезовано робастний оптимальний закон керування швидкісним контуром. Особливу увагу приділено інформаційному забезпеченню ВК АД лише за клемними вимірюваннями струмів і напруг на виході перетворювача частоти (ПЧ) з широтно–імпульсною модуляцією. Синтезовано фільтри струмів і напруг на виході ПЧ, які виділяють їх основні складові без викривлень з амплітуд і фаз. Синтезовано адаптивні спостережники, що обходять проблеми чистого інтегрування при отриманні проекцій векторів потокозчеплень. Синтезовано методи ідентифікації опорів статора і ротора у реальному часі в процесі штатного функціонування. Синтезовані алгоритми інформаційного забезпечення мають обсяг обчислень менший, ніж обсяг обчислень відомих алгоритмів того ж призначення. Синтезовано компенсатор для керування контурами струму. Спостерігачі, що входять до складу компенсаторів, оцінюють корисні складові струмів, невизначеності струмових контурів і перехресні зв’язки між контурами на фоні завад, що створює ШІМ. Синтезований компенсатор є робастним відносно до всіх невизначеностей контурів струму. Чисельне та фізичне моделювання підтвердило високі динамічні характеристики синтезованих методів керування.
У дисертації надано теоретичне узагальнення і нове рішення наукової задачі розробки методів векторного керування АД, що полягає в синтезі та аналізі нових методів векторного керування з поліпшеними енергетичними і динамічними характеристиками керованого АД і малим обсягом обчислень.
У роботі отримані наступні результати.
Синтезовано нові робастні методи формування електромагнітного моменту АД, засновані на спостереженні і компенсації невизначеностей і збурень АД, на відміну від дуже поширеного для цієї мети ПІ–регулятора. Ці алгоритми мають підвищену робастність і дозволяють виключити необхідність пошуку компромісу між робастністю відносно невизначеностей і якістю перехідних процесів.
Синтезовані нові закони формування програмних струмів при векторному керуванні, які мінімізують споживану АД потужність, або модуль струму статора при заданому електромагнітному моменті, або максимізують модуль електромагнітного моменту при заданому струмі статора.
Синтезовано ряд принципово нових аналого–цифрових простих високоефективних фільтрів будь-якого необхідного порядку для виділення без викривлення головних гармонік вихідних напруг ПЧ із ШІМ і струмів статора АД. На відміну від відомих непрямих методів обчислень клемних напруг АД, синтезовані фільтри обраховують такі невизначеності як запізнювання відкриття і закриття транзисторів, втрати напруги на транзисторах і мертвий час. Ці фільтри можуть бути застосовані для всіх типів перетворювачів частоти, що живлять електродвигуни змінного струму. Працездатність фільтрів підтверджено експериментально.
Синтезовано нові прості адаптивні спостерігачі для оцінювання векторів потокозчеплень статора і ротора і їх (векторів) швидкостей обертання за інформацією двох фаз струму і напруги з урахуванням похибок їх датчиків, працездатні в широкому діапазоні швидкостей АД.
Синтезовано алгоритми послідовної оцінки елементів вектора стану й активних опорів статора і ротора, обсяг обчислень яких менший, ніж у прототипу.
6. Синтезовано компенсатор для керування контурами струму з урахуванням зсуву нулів датчиків струму. Спостерігачі, що входять до складу компенсатора, оцінюють корисні складові струмів на тлі збурень, створюваних ШІМ. Синтезований компенсатор усуває перерегулювання струмів, забезпечує робастність системи керування відносно зміни коефіцієнту передачі перетворювача частоти, кидків напруги живильної мережі, відхилення всіх параметрів АД від номінальних значень.
Чисельне моделювання підтвердило високі динамічні характеристики синтезованих методів векторного керування як з датчиком швидкості, так і без нього, ці показники перевищують аналогічні показники прототипів.
Таким чином, задачі, поставлені у даній роботі, вирішені, а мети даної роботи досягнуто.
Публікації автора:
Потапенко Е.Е., Потапенко Е.М. Энергосберегающее робастное управление асинхронными приводами // Механіка та машинобудування. – 1999. – №1. – С. 106–111.
Потапенко Е.Е., Потапенко Е.М. Синтез экстремального робастного управления асинхронным приводом // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск: Проблеми сучасної електротехніки. Ч. 6.–Київ: ІЕ НАНУ. – 2000. – С. 34–37.
Бичай В.Г., Пиза Д.М., Потапенко Е.Е., Потапенко Е.М. Состояние, тенденции и проблемы в области методов управления асинхронными двигателями // Радіоелектроніка. Інформатика. Управління. – 2001. – №1. – С. 151–167.
Потапенко Е.Е. Определение скорости плоского вращения вектора, заданного его проекциями // Радіоелектроніка. Інформатика. Управління. – 2002. – №1. – С. 143–146.
Потапенко Е.Е., Потапенко Е.М. Синтез быстродействующих алгоритмов оценки вектора состояния АД // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск: Проблеми сучасної електротехніки. Ч. 4. – Київ: ІЕ НАНУ. – 2002. – С. 33–36.
Потапенко Е.Е. Синтез и анализ аналого–цифровых адаптивных наблюдателей многофазных неопределенных сигналов // Радіоелектроніка. Інформатика. Управління. – 2003. – №1. – С. 139–142.
Потапенко Е.М., Даниличев Д.С., Потапенко Е.Е., Бичай В.Г., Васильева Е.В. Оптимизация и исследование динамики токовых контуров системы векторного управления асинхронным двигателем // Електротехніка і електроенергетика. – 2003. – №1. – С. 42–47.
Потапенко Е.М., Потапенко Е.Е. Оценка векторов потокосцеплений и их скоростей в двигателях переменного тока // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”. Зб. Наук. пр. Тематичний випуск: Проблеми автоматизованого електропривода. Теорія і практика. – Харків: НТУ “ХПІ”. – 2003. – Т. 1, №10. – С. 105–107.
Потапенко Е.Е., Соломаха А.В, Куликов А.А. Оценка потокосцеплений асинхронных двигателей при наличии погрешностей измерений тока и напряжения // Радіоелектроніка. Інформатика. Управління. – 2003. – №2. – С. 159–161.
Потапенко Е.Е. Информационное обеспечение векторного управления асинхронным двигателем // Радіоелектроніка. Інформатика. Управління. – 2004. – №1. – C. 167–172.
Бичай В.Г., Потапенко Е.Е., Потапенко Е.М. Робастное экстремальное управление асинхронным приводом // Праці Міжнар. конф. з автоматичного управління ”Автоматика–2000”. Т. 5. – Львів: ДНДІІІ. – 2000. – С. 27–31.
Пиза Д.М., Потапенко Е.Е., Потапенко Е.М. Оптимальное векторное управление АД с учетом нелинейностей // Матеріали Міжнар. конф. з автоматичного управління ”Автоматика–2002”. Т. 1. – Донецьк: ДНТУ. – 2002. – С. 148–151.
Потапенко Е.Е, Потапенко Е.М.. Синтез и анализ компенсаторов контуров тока асинхронных электродвигателей. Материалы 11–й Междунар. конф. по автоматическому управлению «Автоматика–2004». Т. 2. – Киев: НУПТ. – 2004. – С. 49.
