Векторне керування асинхронними двигунами з максимізацією співвідношення момент-струм статора
| dc.contributor.author | Димко, Сергій Сергійович | |
| dc.contributor.degreedepartment | автоматизації електромеханічних систем та електроприводу | uk |
| dc.contributor.degreefaculty | електроенерготехніки та автоматики | uk |
| dc.contributor.degreegrantor | Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут" | uk |
| dc.date.accessioned | 2015-12-04T08:27:59Z | |
| dc.date.available | 2015-12-04T08:27:59Z | |
| dc.date.issued | 2015 | |
| dc.description.abstracten | Thesis for a candidate degree of technical sciences on specialty 05.09.03 – electrotechnical complexes and systems. – National Technical University of Ukraine “Kyiv Polytechnic Institute” of the Ministry of Education and Science of Ukraine, Kyiv, 2015. The thesis is devoted to research and development of new vector control algorithms of induction motors, with maximization of torque per Ampere ratio. The further development has received the method of vector control algorithms of design for induction motor with torque per Ampere maximization in steady state. The torque/speed controller was designed using the output-feedback linearizing control with direct observer-based field orientation. The proposed controller guarantees asymptotic torque (speed) tracking and maximizes a torque per Ampere ratio in steady state. The saturation effect is taken into account in order to improve torque/speed control accuracy and remove the restrictions on the use the MTA criterion. Since maximization of torque per Ampere ratio is close to the optimization criterion of minimum active losses the increase of the motor efficiency at light loads is also achieved. Intensive experimental comparison study of the proposed controllers and standard indirect field oriented control with constant flux operation shows that significant stator current reduction is obtained for the same torque and speed transient performances. | uk |
| dc.description.abstractru | Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.09.03 – электротехнические комплексы и системы. – Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт» Министерства образования и науки Украины, г. Киев, 2015. Диссертация посвящена вопросам разработки и исследования новых алгоритмов векторного управления асинхронными двигателями (АД), обеспечивающих максимизацию соотношения момент-ток статора в установившихся режимах. На основании анализа существующих решений в области векторного управления АД обоснована актуальность развития теории систем векторного управления с целью решения общетеоретической задачи отработки заданных траекторий механических координат двигателя с максимизацией соотношения момент-ток в установившихся режимах. Получил развитие метод синтеза алгоритмов векторного управления моментом/скоростью АД, основанный на концепции линеаризации обратной связью и позволяющий сформировать результирующие уравнения динамики ошибок отработки в форме декомпозиции исходной модели АД на две взаимосвязанные подсистемы, свойства которых обеспечивают максимизацию соотношения момент-ток в установившихся режимах. На его основании синтезировано и исследовано алгоритмы управления моментом АД, являющиеся более простыми в практической реализации, чем существующие алгоритмы и позволяющие решать задачу не только регулирования момента, но и отработки его заданных траекторий. На основании математической модели, учитывающей нелинейность контура намагничивания АД, выполнен анализ критерия максимизации соотношения момент-ток, который показал, что утверждение о равенстве компонент полевой и моментной составляющих тока статора справедливо лишь при работе АД на линейном участке кривой намагничивания. Исходя из этого, был разработан метод учета кривой намагничивания в виде модифицированного критерия максимизации момент-ток. На основании модифицированного критерия синтезирован алгоритм прямого векторного управления, использование которого позволяет снять ограничения на рабочий диапазон моментов, для которых достигается максимизация соотношения момент-ток. Разработанный алгоритм также позволяет повысить точность отработки заданных траекторий механических координат при работе со значениями вектора потокосцепления отличными от номинального. Для решения общетеоретической задачи отработки заданных траекторий угловой скорости АД разработанный алгоритм управления моментом был дополнен регулятором скорости, выход которого формирует задание для внутреннего контура регулирования момента. С использованием второго метода Ляпунова спроектированы корректирующие обратные связи в составе наблюдателя вектора потокосцепления. Полученное решение обеспечивает: локальную асимптотическую отработку заданных траекторий угловой скорости и модуля вектора потокосцепления ротора; асимптотическую ориентацию по вектору потокосцепления ротора; асимптотическую развязку процессов управления скоростью и потоком; асимптотическую линеаризацию подсистемы управления скоростью. Разработанный алгоритм исследован методом математического моделирования, в результате чего установлено, что для систем длительное время работающих в статических режимах со значениями момента нагрузки ниже номинального использование спроектированного алгоритма позволяет уменьшить нагрузку на силовое оборудование, а также повысить энергетическую эффективность электромеханического преобразования энергии. Создан комплекс программ по исследованию систем векторного управления механическими координатами с максимизацией соотношения момент-ток, с помощью которых проведено полномасштабное сравнительное исследование их динамических и статических режимов работы. Выполнены полномасштабные экспериментальные исследования предложенных систем векторного управления с максимизацией соотношения момент-ток в установившихся режимах. Экспериментально подтверждено, что использование модифицированного критерия максимизации момент-ток позволяет повысить точность отработки заданных траекторий при работе на участке насыщения магнитной цепи асинхронных двигателей. Обоснованность и достоверность научных исследований, выводов и рекомендаций подтверждена совпадением результатов теоретических исследований с экспериментальными данными. Результаты выполненных в диссертации исследований внедрены в серийных электроприводах производства ООО «Энергоресурс» мощностью от 15 до 100 кВт, а также используются в учебном процессе Национального технического университета Украины «КПИ». | uk |
| dc.description.abstractuk | Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.03 – електротехнічні комплекси та системи. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут» Міністерства освіти і науки України, м. Київ, 2015. Дисертація присвячена питанням розробки та дослідження нових алгоритмів векторного керування асинхронними двигунами, що забезпечують максимізацію співвідношення момент-струм статора в усталених режимах. Розвинуто метод синтезу алгоритмів векторного керування механічними координатами асинхронних двигунів (АД), що базується на концепції лінеаризації зворотним зв’язком і дозволяє сформувати результуючі рівняння динаміки похибок відпрацювання в формі декомпозиції вихідної моделі АД на дві пов’язані підсистеми, властивості яких забезпечують досягнення максимізації співвідношення момент-струм в усталених режимах. Для підвищення точності відпрацювання заданих траєкторій при роботі зі значеннями потокозчеплення відмінними від номінального, а також для розширення робочого діапазону використання критерію максимізації співвідношення момент-струм розроблено метод врахування нелінійності кола намагнічування АД. На основі запропонованих методів вирішено загальнотеоретичну задачу векторного керування моментом/швидкістю АД, яка гарантує глобальне/локальне асимптотичне відпрацювання заданих траєкторій механічних координат із забезпеченням максимізації співвідношення момент-струм в статичних режимах. Переваги розроблених алгоритмів векторного керування в порівнянні з існуючими алгоритмами, що полягають у забезпеченні відпрацювання заданих траєкторій та відсутності обмеження на використання критерію максимізації співвідношення момент-струм, підтверджено на основі повномасштабних експериментальних досліджень та математичного моделювання. | uk |
| dc.format.page | 22 с. | uk |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/14173 | |
| dc.language.iso | uk | uk |
| dc.publisher | Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут" | uk |
| dc.publisher.place | Київ | uk |
| dc.status.pub | published | uk |
| dc.subject.udc | 621.313.333.2: 62-83 | uk |
| dc.title | Векторне керування асинхронними двигунами з максимізацією співвідношення момент-струм статора | uk |
| dc.type | Other | uk |
| thesis.degree.level | candidate | uk |
| thesis.degree.name | кандидат технічних наук | uk |
| thesis.degree.speciality | 05.09.03 – електротехнічні комплекси та системи | uk |