Розвиток теорії бездавачевого векторного керування електромеханічними системами з асинхронними двигунами

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorКовбаса, Сергій Миколайович
dc.date.accessioned2020-03-26T11:15:41Z
dc.date.available2020-03-26T11:15:41Z
dc.date.issued2020
dc.description.abstractenIn the dissertation developed a new solution of an important scientific and applied problem of creating new methods of sensorless vector control for electromechanical systems with induction motors (IM), which allow to provide the same with the sensored systems level of control performances. Based on the second Lyapunov method, the quasi-vector speed control algorithm is synthesized. Developed algorithm guarantees the asymptotic regulation of the rotor speed and the stator flux vector, as well as achieving of the asymptotic stator flux orientation under no-load operation condition. In the loaded state, the system remains locally stable in the stability region, which is defined by the values of the IM parameters. The structure of the developed quasi-vector control algorithm provide possibility to form the improved static characteristics and to force the excitation of the IM during fully open control. For the systems with higher requirements for dynamic performances, a modified quasi-vector control is developed. A new concept of sensorless direct field oriented vector control of induction motor is developed. Developed concept form a theoretical background for the development of control algorithm synthesis methods. The main concept idea consist in the following: due to the nonlinear controller action, system's errors dynamics is formed as the decomposition of the original electromechanical object structure into three interconnected subsystems, whose stability and robustness properties provide for the composite system properties of the local exponential stability. A new method of sensorless control synthesis for IM is developed. According to the proposed method the nonlinear controllers forms a resulting system's structure in the form of nonlinearly coupled subsystems: adaptive speed estimation, mechanical and electromagnetic subsystem with properties of exponential stability under persistancy of excitation conditions. Subsystems stability properties together with hierarchical time-scale dynamic separation guarantees for closed-loop composite system local exponential stability properties. As a result, robust to inverter nonidealities asymptotic speed-flux trajectory tracking together with asymptotic rotor flux orientation and speed-flux estimation is achieved. Using the proposed method, the speed sensorless vector control algorithm is developed. Control algorithm is based on adaptive speed estimation and is rigorously theoretically justified. Proposed nonlinear controller guarantees asymptotic speed-flux trajectory tracking together with asymptotic rotor flux orientation, flux and variable speed estimation. Using concept of direct rotor and stator field orientation, speed sensorless torqueflux vector control algorithms are developed. Proposed control structures provides asymptotic torque-flux tracking together with asymptotic field orientation, asymptotic flux and variable speed estimation. The speed sensorless vector control algorithm of induction motor with torque per Ampere ratio maximization is developed. Control algorithm is based on the feedback linearization technique and guarantees asymptotic tracking of smooth torque (speed) trajectories together with torque per Ampere ratio maximization for constant or slowly varying torque references. A method of the flux reference calculation in the form of a dynamic torque function is developed. Proposed flux reference calculator provide maximization of the torque per Ampere ratio in both constant and variable torque operation conditions. The adaptive observer of induction motor stator currents and rotor fluxes is developed. Proposed observer under persistency of excitation conditions provides asymptotical estimation of constant or slowly varying rotor speed and rotor flux vector components. Using developed adaptive observer and nonlinear separation principle direct field oriented vector control of induction generator is improved. Improved control algorithm provides local asymptotic flux and DC-link voltage regulation without direct speed measurement. The technology of induction motor control algorithms rapid prototyping is developed. This technology includes: a family of controllers based on 32-bit floating-point digital signal processors TMS320F28335 and TMS320F28069; a number of manufactured experimental power converters; real-time software implementation of developed control algorithms for digital signal processor based controllers; designed and manufactured experimental rigs with induction motors in the power range from 0.75 kW to 50 kW. The created technology of rapid prototyping allow to carry out fullscale experimental investigations of the developed sensorless control structures. Results of experimental investigations confirms high performances of induction motor control in the electromechanical systems with developed sensorless control algorithms. Experimental studies of the inverter nonidealities influence on the induction motor control is performed. An advanced algorithm of inverter dead time compensation has been proposed. It is shown experimentally, that proposed compensation algorithm in the developed speed sensorless control scheme provide speed regulation range extension to the level 1:100. Induction motor parameters identification algorithm is developed and experimentally verified. Industrial prototypes of the traction drives with rated power up to 180 kW for electric vehicles are developed, manufactured end experimentally tested.uk
dc.description.abstractruВ диссертационной работе решается важная научно-прикладная проблема создания новых методов бездатчикового векторного управления электромеханическими системами на основе асинхронных двигателей, которые позволяют обеспечить уровень статических и динамических характеристик, приближенный к существующим в системах векторного управления с измерением угловой скорости. Разработана новая концепция и метод синтеза прямого векторного управления координатами асинхронных двигателей без измерения механических координат, которые являются теоретической базой для решения задач асимптотической отработки угловой скорости (момента) и модуля вектора потокосцепления ротора при одновременном асимптотическом полеориентировании. Разработан метод адаптивного оценивания угловой скорости и потокосцеплений ротора асинхронной машины. Усовершенствован метод прямого полеориентированного векторного управления асинхронным генератором, благодаря чему обеспечено асимптотическое регулирования напряжения в звене постоянного тока и модуля вектора потокосцепления ротора без измерения угловой скорости. Усовершенствован метод бездатчикового векторного управления моментом с максимизацией соотношения момент-ток путем учета насыщения магнитной системы двигателя, а также формирования заданного потокосцепления как дина-ческой функции момента, что впервые обеспечило его асимптотическую отработку как в статике, так и в динамике во всем диапазоне изменения момента.uk
dc.description.abstractukУ дисертаційній роботі вирішується важлива науково-прикладна проблема створення нових методів бездавачевого векторного керування електромеханічними системами на основі асинхронних двигунів, які дозволяють забезпечити рівень статичних та динамічних характеристик, наближений до існуючих в системах векторного керування з вимірюванням кутової швидкості. Розроблено нову концепцію та метод синтезу прямого векторного керування координатами асинхронних двигунів без вимірювання механічних координат, які є теоретичним підґрунтям для вирішення задач асимптотичного відпрацювання кутової швидкості (моменту) та модуля вектора потокозчеплення ротора при одночасному асимптотичному полеорієнтуванні. Розроблено метод адаптивного оцінювання кутової швидкості та потокозчеплення ротора асинхронної машини. Вдосконалено метод прямого полеорієнтованого векторного керування асинхронним генератором, завдяки чому забезпечується асимптотичне регулювання напруги в ланці постійного струму та модуля вектора потокозчеплення ротора без вимірювання кутової швидкості. Вдосконалено метод бездавачевого векторного керування моментом з максимізацією співвідношення момент-струм шляхом врахування насичення магнітної системи двигуна, а також формування заданого потокозчеплення як динамічної функції моменту, що вперше забезпечило його асимптотичне відпрацювання як в статиці, так і в динаміці в усьому діапазоні зміни моменту.uk
dc.format.page44 с.uk
dc.identifier.citationКовбаса, С. М. Розвиток теорії бездавачевого векторного керування електромеханічними системами з асинхронними двигунами : автореф. дис. … д-ра техн. наук : 05.09.03 – електротехнічні комплекси та системи / Ковбаса Сергій Миколайович. – Київ, 2020. – 44 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/32487
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectбездавачеве векторне керуванняuk
dc.subjectасинхронний двигунuk
dc.subjectспостерігач кутової швидкостіuk
dc.subjectелектромеханічна системаuk
dc.subjectsensorless vector controluk
dc.subjectinduction motoruk
dc.subjectspeed observeruk
dc.subjectelectromechanical systemuk
dc.subjectбездатчиковое векторное управлениеuk
dc.subjectасинхронный двигательuk
dc.subjectнаблюдатель угловой скоростиuk
dc.subjectэлектромеханическая системаuk
dc.subject.udc681.5:62-83uk
dc.titleРозвиток теорії бездавачевого векторного керування електромеханічними системами з асинхронними двигунамиuk
dc.typeThesisuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Kovbasa_aref.pdf
Розмір:
2.38 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.06 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Автореферати (АЕМСЕП)
Автореферати (вільний доступ)