Ключові слова
field-oriented control
robustness
comparative investigation
full-order flux vector observer
energy efficiency
static and dynamic performance асинхронний двигун
векторне керування
робастність
порівняльне тестування
спостерігач вектора потокозчеплення повного порядку
енергоефективність
статичні і динамічні характеристики
Як цитувати
Анотація
Векторно-керовані асинхронні електроприводи є одним із основних типів сучасних електроприводів змінного струму завдяки відомим перевагам асинхронних двигунів. Останні роки характеризуються відновленням інтересу до подальшого розвитку методів керування асинхронними двигунами (АД) у зв’язку з існуючими обмеженнями використання постійних магнітів на основі рідкісноземельних матеріалів для виробництва синхронних двигунів. Повномасштабне дослідження динамічних і статичних характеристик систем векторного керування асинхронними двигунами, а також їхній порівняльний аналіз з існуючими аналогами є важливим обов’язковим етапом проектування сучасних електроприводів змінного струму. Оскільки системи векторного керування АД є суттєво нелінійними багатовимірними системами з частково вимірюваним вектором стану, то загальних стандартних методів синтезу і аналізу, у тому числі дослідження динамічних і статичних характеристик в умовах дії параметричних збурень, не існує. Конструювання алгоритмів керування здійснюється на основі різних концептуальних підходів. Це ж стосується і методів дослідження робастності замкнених систем. В літературі запропоновано велику кількість як теоретично обґрунтованих, так і практичних рішень, для яких використовуються різний набір тестів і різні критерії оцінки ефективності, що фактично унеможливлює їх порівняльний аналіз. Запропоновано системний підхід до порівняльного тестування і аналізу показників якості керування та робастності систем векторного керування в умовах дії збурення у вигляді варіацій активного опору роторного кола, який може розглядатися як складова загальної платформи тестування векторно-керованих електроприводів. Порівняльне дослідження класу систем з непрямим і прямим полеорієнтуванням, які базуються на концепції покращеного (робастифікованого) векторного керування АД, демонструє значне підвищення властивостей робастності відпрацювання вектора потокозчеплення як за амплітудою, так і за кутовим положенням, що, в свою чергу, забезпечує компенсацію негативного впливу варіацій активного опору ротора на динамічні процеси регулювання і ефективність процесів електромеханічного перетворення енергії. Бібл. 21, рис. 6.
Посилання
1. Bose B. Power electronics and motor drives: Advances and trends. Academic Press, 2020. 1088 p. DOI: https://doi.org/10.1016/C2019-0-02032-8.
2. Abu-Rub H., Iqbal A., Guzinski J. High performance control of AC drives with MatLab/Simulink. IEEE Press: John Wiley and Sons, 2021. 482 p. DOI: https://doi.org/10.1002/9781119969242.
3. Chiasson J. Modelling and high performance control of electric machines. John Willey & Sons, 2005. 709 p. DOI: https://doi.org/10.1002/0471722359.
4. Krishnan R., Doran F.C. Study of parameter sensitivity in high-performance inverter-fed induction motor drive systems. IEEE Transactions on Industry Applications. 1987. Vol. IA-23. No 4. Pp. 623–635. DOI: https://doi.org/10.1109/TIA.1987.4504960.
5. Krishnan R., Bharadwaj A.S. A review of parameter sensitivity and adaptation in indirect vector controlled induction motor drive systems. IEEE Transactions on Power Electronics. 1991. Vol. 6. No 4. Pp. 695–703. DOI: https://doi.org/10.1109/63.97770.
6. Jansen P.L., Lorenz R.D. A physically insightful approach to the design and accuracy assessment of flux observers for field oriented induction machine drives. IEEE Transactions on Industry Applications. 1994. Vol. 30. No 1. Pp. 101–110. DOI: https://doi.org/10.1109/28.273627.
7. Kovbasa S.N. Robustness investigation of magnetic flux observers for induction motor. Nauchnye trudy Kremenchugskogo gosudarstvennogo politekhnicheskogo universiteta. 2001. No 1. Pp. 87–92. URL: https://ela.kpi.ua/handle/123456789/38976. (accessed at 01.08.2025) (Rus)
8. Han Y., Kim H., Kim H., Lee K. Dual MRAS for robust rotor time constant compensation in IFOC IM drives. IEEE Transactions on Energy Conversion. 2024. Vol. 39. No 3. Pp. 1983–1993. DOI: https://doi.org/10.1109/TEC.2024.3361453.
9. Peresada S., Tonielli A., Morici R. High performance indirect field-oriented output feedback control of induction motors. Automatica. 1999. Vol. 35. Issue 6. Pp. 1033–1047. DOI: https://doi.org/10.1016/S0005-1098(99)00003-5.
10. Verrelli C.M., Savoia A., Mengoni M., Marino R., Tomei P., Zarri L. On-line identification of winding resistances and load torque in induction machines. IEEE Transactions on Control Systems Technology. 2014. Vol. 22. No 4. Pp. 1629–1637. DOI: https://doi.org/10.1109/TCST.2013.2285604.
11. Marino R., Peresada S., Tomei P. Global adaptive output feedback control of induction motors with uncertain rotor resistance. IEEE Transactions on Automatic Control. 1999. Vol. 44. No 5. Pp. 967–983. DOI: https://doi.org/10.1109/9.763212.
12. Jadot F., Malrait F., Moreno-Valenzuela J., Sepulchre R. Adaptive regulation of vector-controlled induction motors. IEEE Transactions on Control Systems Technology. 2009. Vol. 17. No 3. Pp. 646–657. DOI: https://doi.org/10.1109/TCST.2008.2003434.
13. Sabzalian M.H., Mohammadzadeh A. A new robust control for induction motors. IETE Journal of Research. 2019. Vol. 68. No 2. Pp. 1168–1176. DOI: https://doi.org/10.1080/03772063.2019.1643265.
14. Khalil H.K., Strangas E.G. Robust speed control of induction motors using position and current measurements. IEEE Transactions on Automatic Control. 1996. Vol. 41. No 8. Pp. 1216–1220. DOI: https://doi.org/10.1109/9.533690.
15. Peresada S.M., Kovbasa S.M., Statsenko O.V., Serhiienko O.V. Direct speed-flux vector control of induction motors: controller design and experimental robustness evaluation. Applied Aspects of Information Technology. 2022. Vol. 5. No 3. Pp. 217–227. DOI: https://doi.org/10.15276/aait.05.2022.15.
16. Accetta A., Alonge F., Cirrincione M., D’Ippolito F., Pucci M., Rabbeni R., Sferlazza A. Robust control for high performance induction motor drives based on partial state-feedback linearization. IEEE Transactions on Industry Applications. 2019. Vol. 55. No 1. Pp. 490–503. DOI: https://doi.org/10.1109/TIA.2018.2869112.
17. Peresada S., Tilli A., Tonielli A. Theoretical and experimental comparison of indirect field-oriented controllers for induction motors. IEEE Transactions on Power Electronics. 2003. Vol. 18. No 1. Pp. 151–163. DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2002.807123.
18. Verghese G.C., Sanders S.R. Observers for flux estimation in induction machines. IEEE Transactions on Industrial Electronics. 1988. Vol. 35. No 1. Pp. 85–94. DOI: https://doi.org/10.1109/41.3067.
19. Peresada S.M., Kovbasa S.N. Generalized algorithm of a direct vector control of an asynchronous motor. Tekhnichna elektrodynamika. 2002. No 4. Pp. 17–22. (Rus)
20. Marino R., Tomei P., Verrelli C.M. Induction motor control design. Springer, 2010. 351 p. DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-84996-284-1.
21. Peresada S.M., Kovbasa S.M., Krasnoshapka N.D. Indirect vector control of induction motors with robustness and adaptation properties to active rotor resistance variations: monograph. Kyiv: Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 2020. 174 p. URL: https://ela.kpi.ua/handle/123456789/44255. (Ukr) (accessed at 01.08.2025).
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Авторське право (c) 2026 ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА