Ключові слова
орієнтація за вектором
цільова функція
релейний регулятор
фільтр Калмана
функціональний перетворювач
реактивна потужність asynchronous machine
vector orientation
objective function
relay controller
Kalman filter
unctional converter
reactive power.
Як цитувати
Анотація
У роботі реактивну потужність асинхронної машини (АМ) в сталому режимі отримано як функцію трьох змінних: кутової швидкості обертання вала АМ, модуля потокозчеплення ротора та моменту статичного навантаження на валу. Коефіцієнт потужності АМ знижується в електроприводах (ЕП) промислових механізмів, у яких момент навантаження із збереженням свого напрямку дії може приймати в статиці значення менше номінального. Тому задля забезпечення високого коефіцієнта потужності асинхронного ЕП в тривалих режимах роботи за змінного навантаження створено векторну систему керування АМ, в якій по каналу реактивної потужності регулюється величина потокозчеплення ротора в функції моменту статичного навантаження на валу. Задля ідентифікації моменту навантаження, а також кутової швидкості обертання ротора та його потокозчеплення синтезований спостерігач Калмана, який надав змогу створити векторну систему керування з одночасним керуванням швидкості обертання та коефіцієнта потужності АМ без фізичних датчиків опорного вектора потокозчеплення ротора та його кутової швидкості обертання. Доведено суттєву залежність екстремальних для реактивної потужності значень потокозчеплення ротора від моменту на валу АМ і незначну від швидкості обертання. Стійкість та висока якість керування досягнуті одночасним використанням законів релейного керування, інваріантного до координатних та параметричних збурень, та ефективності алгоритму фільтра Калмана для ідентифікації змінних стану у колі зворотного зв'язку. Таким чином у роботі теоретично обґрунтовано ідею створення бездавачевої релейно-векторної системи керування асинхронним ЕП з одночасним керуванням швидкості обертання та оптимізацією енергетичних показників АМ. Математична модель створена як програма, що написано мовою програмування середовища Matlab. Методом математичного моделювання підтверджено ефективність запропонованої системи керування асинхронним ЕП. Бібл. 12, рис. 6.
Посилання
Kliuiev O.V., Sadovoi O.V., Sokhina Yu.V. Control systems for asynchronous valve cascades. Kamianske: DDTU, 2018. 294 p. (Ukr)
Sadovoi A.V., Klyuyev O.V., Sokhina Yu.V., Filin I.V. Information system of minimization consumption reactive power in asynchronous electric drive with vector control. Applied aspects of information technology. 2020. Vol. 3. No 2. Pp.74-84. DOI: https://doi.org/10.15276/aait.02.2020.5.
Zedong Z., Yongdong L., Fadel M., Xi X. A Rotor Speed and Load Torque Observer for PMSM Based on Extended Kal-man Filter. IEEE International Conference on Industrial Technology, Mumbai, India, 5-17 December 2006. Pp. 233-238. DOI: https://doi.org/10.1109/ICIT.2006.372295.
Chan-Ki Kim, Hong-Woo Rhew, Yoon-Ho Kim. Robust speed control of PMSM using Kalman filter load torque observ-ers. Proceedings of the IECON’97 23rd International Conference on Industrial Electronics, Control, and Instrumentation, New Orleans, LA, USA, 14-14 November 1997. Pp. 918-924. DOI: https://doi.org/10.1109/IECON.1997.672112.
Djamel Taibi, Abdenacer Titaouine, Fateh Benchabane, Ouafae Bennis. Stability analysis of the extended Kalman filter for Permanent Magnet Synchronous Motor. Journal of Applied Engineering Science and Technology. 2015. Vol. 1. No 2. Pp. 51-60.
Beineke S., Schütte F., Grotstollen H. Comparison of methods for state estimation and on-line identification in speed and position control loops. University of Paderborn, 2003.
Yu Hongxia, Hu Jingtao. Speed and Load Torque Estimation of Induction Motors based on an Adaptive Extended Kal-man Filter. Advanced Materials Research. 2012. Vol. 433-440. Pp. 7004-7010. DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.433-440.7004.
Emrah Zerdali, Murat Barut. Extended Kalman Filter Based Speed-Sensorless Load Torque and Inertia Estimations with Observability Analysis for Induction Motors. Power Electronics and Drives. 2018. Vol. 3(38). No1. Pp. 115-127. DOI: https://doi.org/10.2478/pead-2018-0002.
Titova T., Evstaf’ev A., Pugachev A. Vector control system of electric traction drive with power losses minimization. Journal of Physics: Conference Series. 2021. Vol. 2131(4). Pp. 1-10. DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/2131/4/042090.
Kliuiev O.V., Sadovoi O.V., Sokhina Yu.V. Observer of the speed rotation and flux coupling of the rotor in the system of vector control of an asynchronous electric drive. Zbirnyk naukovyh prats Dniprovskoho derzhavnoho tekhnichnoho universytetu (tekhnichni nauky). 2022. Vyp. 2(41). Pp. 89-97. (Ukr). DOI: https://doi.org/10.31319/2519-2884.41.2022.10.
Veshenevsky S.N. Characteristics of motors in electric drive. Moskva: Energiia, 1977. 431 p. (Rus)
Zahirnyak M.V., Klepikov V.B., Kovbasa S.M., Mikhalskyi V.M., Peresada S.M., Sadovoi O.V., Shapoval I.A. Energy-efficient electromechanical systems of a wide technological purpose. Kyiv: Institute of Electrodynamics National Acad-emy of Sciences Ukraine, 2018. 311p. (Ukr)
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Авторське право (c) 2024 Array