Асинхронный электропривод электромеханических систем с оптимальными режимами по критерию энергосбережения (10.10.2011)

Автор: Макаров Валерий Геннадьевич

и системой (11).

. Предложена структура устройства генерации функций чувствительности разомкнутого асинхронного электропривода, позволяющих оценить влияние отклонений параметров на процессы и характеристики электропривода.

В шестой главе разработаны алгоритмы, структурные и функциональные схемы устройств идентификации параметров и процессов асинхронного электропривода, проведено компьютерное моделирование процессов идентификации, дана оценка устойчивости процессов идентификации.

Идентификация непрерывным градиентным методом предполагает выбор одной или нескольких определенно-положительных функций от невязок уравнений электропривода и изменение оценок параметров со скоростями, пропорциональными частным производным от этих функций по параметрам.

, именуемые невязками. Введены функции невязок

Невязки в процессе идентификации должны стремиться к нулю, а функции невязок должны быть минимизированы.

Скорости изменения оценок параметров определяются согласно непрерывному градиентному методу поиска минимума функции:

Разработана структурная схема устройства идентификации параметров асинхронного электропривода [54], предназначенного для работы в режиме нормального функционирования (рис. 12).

Рис. 12. Структурная схема устройства идентификации

параметров асинхронного электропривода

, подаваемый на ПК.

Устройство идентификации параметров содержит в своем составе блоки вычисления невязок напряжений статора (БВННС), вычисления невязок напряжений ротора (БВННР), вычисления невязки момента (БВНМ) и блок оценок параметров (БОП).

Проведено компьютерное моделирование процессов идентификации параметров АД при начальном отклонении оценок всех параметров от истинных значений на 50 % и 75 %. Установлено, что при этом длительность процессов идентификации составляет 170 с и 280 с, а максимальная относительная погрешность – 0,32 % и 0,24 % соответственно.

при идентификации параметров с шестью различными начальными точками. Изображающие точки совершают характерные колебания, приближаясь к точке истинных значений параметров A.

Рис. 13. Фазовые траектории изображающих точек:

Недостатком данной схемы УИП является необходимость применения АД с встроенными датчиками Холла, увеличивающими его стоимость. Поэтому возникает задача идентификации токов короткозамкнутого ротора (задача идентификации процессов), которая должна решаться параллельно с задачей идентификации параметров.

, поэтому общее количество идентифицируемых параметров равно семи.

равно шести.

Скорости изменения оценок параметров определяются согласно непрерывному градиентному методу поиска минимума функции:

Идентификация токов ротора производится на основании решения дифференциальных уравнений, записанных согласно непрерывному градиентному методу поиска минимума функции

– положительный коэффициент, определяющий коррекцию скорости изменения токов ротора.

Первые слагаемые в уравнениях (12), (13) позволяют определять токи ротора на основании уравнений динамики, а вторые слагаемые учитывают отклонения этих токов от истинных значений.

Разработана структурная схема устройства идентификации параметров и токов ротора асинхронного электропривода, отличающаяся от схемы на рис. 12 тем, что исключен БВННР и введен блок идентификации токов ротора (БИТР). Это позволило исключить датчики Холла и упростить ПК.

Проведено компьютерное моделирование процессов идентификации параметров и токов ротора АД при начальном отклонении оценок всех параметров от истинных значений на 50 % и 75 %. Установлено, что при этом длительность процессов идентификации параметров составляет 22 с и 23 с, а процессов идентификации токов ротора – 12,5 с и 19 с. Максимальная относительная погрешность идентификации параметров не превышает 0,0004 % и 0,19 %, а максимальная относительная погрешность идентификации токов ротора – 0,38 % и 0,46 % соответственно.

, а сам процесс идентификации продолжает оставаться устойчивым.

В седьмой главе обоснована целесообразность ориентации системы координат по вектору основного магнитного потока, разработаны алгоритм и функциональная схема системы векторного управления асинхронным электроприводом с учетом насыщения магнитопровода и проведено компьютерное моделирование динамических процессов в этой системе.

. Предложено ориентировать ось d по вектору основного магнитного потока. При этом система уравнений АД сформирована на основании (5) без учета потерь в стали.

, тогда

После преобразований получены выражения и уравнения

Для реализации алгоритма векторного управления асинхронным электроприводом с учетом насыщения магнитопровода разработана функциональная схема на рис. 14.

Рис. 14. Функциональная схема асинхронного электропривода

с векторным управлением при учете насыщения магнитопровода

В схеме на рис 14 используются: блок вычисления частоты скольжения (БВЧС), блок формирования производных (БФП), интегратор (И), датчик скорости (ДС), преобразователь координат прямого канала (ПКП), преобразователь координат в канале обратной связи (ПКО), преобразователь частоты (ПЧ), регулятор скорости (РС), устройство идентификации (УИ), функциональные преобразователи (ФП1 и ФП2) и формирователь напряжений (ФН).

Компьютерное моделирование подтвердило работоспособность предложенного алгоритма. Установлено, что система векторного управления асинхронным электроприводом с учетом насыщения магнитопровода отрабатывает заданный темп изменения основного магнитного потока на всех участках кривой намагничивания.

В восьмой главе приводится теоретическое обоснование эксперимента и описание экспериментальных установок по исследованию асинхронного электропривода, а также результаты компьютерной обработки данных эксперимента по минимизации активной мощности, потребляемой АД.

Силовая часть автономного инвертора ПЧ выполнена на базе интеллектуального силового модуля (IPM) PS22A73 фирмы Mitsubishi Electric, система управления которым построена на базе микроконтроллера dsPIC30F3010. Исследования проводились с двигателем АИР80А6У2.

не превышает 7,8 %.

– 8,20 %.

Рис. 15. Аппроксимация зависимостей

час в год.


загрузка...