Векторне керування асинхронними двигунами, інваріантне до варіацій активного опору ротора
| dc.contributor.author | Трандафілов, Володимир Миколайович | |
| dc.contributor.degreedepartment | автоматизації електромеханічних систем та електроприводу | uk |
| dc.contributor.degreefaculty | авіаційних і космічних систем | uk |
| dc.contributor.degreegrantor | Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут" | uk |
| dc.date.accessioned | 2015-11-24T08:51:07Z | |
| dc.date.available | 2015-11-24T08:51:07Z | |
| dc.date.issued | 2015 | |
| dc.description.abstracten | Thesis for a candidate degree of technical sciences of speciality 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 the research and development of new algorithms for direct vector control of induction motors, which have invariance property with respect to rotor resistance variations. The generalized method of design of sliding mode observers of rotor flux is developed. This method allows designing all existing observers based on equivalent control method and new solutions with improved robustness properties to parametric perturbations. The analytic research of observers’ robustness to rotor resistance variations of induction motor is performed based on their generic structure. A comparative robustness analysis of the generic flux sliding mode observers is given. A design method of sliding mode flux observers which are invariant with respect to rotor resistance variations is developed. The observers is globally exponentially stable under accurate rotor resistance information and locally exponentially stable under limited parameter variations as well as allow designing the direct field-oriented control systems of induction motors with invariance properties and therefore improved dynamic performance and energy efficiency. Based on the proposed observer the general theoretical solution of the induction motors with squirrel-cage speed-flux tracking control problem invariance to rotor resistance variations has been solved. The invariance properties with respect to limited variations of rotor resistance are guaranteed in full motor operating range, including zero speed. The advantages of the developed algorithm of vector control in comparison with standard and robust control algorithms confirmed by the results of experimental studies and simulation, which demonstrated stabilization of dynamic and energy performance. | 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 прямого векторного управления АД, обладающих свойством инвариантности по отношению к параметрическим возмущениям. На основании анализа существующих решений в области векторного управления АД обоснована актуальность развития методов синтеза с целью разработки новых алгоритмов прямого векторного управления, которые бы обеспечивали высокие показатели качества управления угловой скоростью и потоком АД, были инвариантными к вариациям активного сопротивления ротора, а также простыми при практической реализации. Разработан обобщенный метод, позволяющий синтезировать семейство наблюдателей вектора потокосцепления ротора АД полного порядка со скользящим режимом, включающее существующие решения и новые, из которых могут быть выбраны решения с желаемыми динамическими свойствами и свойствами робастности к параметрическим возмущениям. Теоретически обоснован аналитический метод, на основании которого выполнено исследование робастности к вариациям активного сопротивления ротора обобщенной структуры наблюдателей со скользящим режимом, построенных с использованием метода эквивалентного управления. Выполнено сравнительное исследование робастности типовых наблюдателей со скользящим режимом. Разработан метод синтеза семейства инвариантных к вариациям активного сопротивления ротора наблюдателей со скользящим режимом, который состоит в формировании особого типа эквивалентного управления и корректирующих связей, что позволяет создавать инвариантные системы прямого векторного управления АД. Структура наблюдателя, синтезированного предложенным методом, гарантирует глобальную экспоненциальную устойчивость оценивания вектора потокосцепления при известном активном сопротивлении ротора, а при ограниченных вариациях данного параметра – локальную экспоненциальную устойчивость и инвариантность к этим вариациям. Свойство инвариантности наблюдателя сохраняется во всем рабочем диапазоне скоростей вращения, включая работу с нулевой скоростью. На основании инвариантного наблюдателя решена общетеоретическая задача инвариантного к вариациям активного сопротивления ротора прямого векторного управления магнитным потоком и угловой скоростью АД с короткозамкнутым ротором. Свойство инвариантности к ограниченным вариациям активного сопротивления ротора сохраняется во всем рабочем диапазоне скоростей вращения, включая нулевую скорость. 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; простоту технической реализации. Разработанный алгоритм исследован методом математического моделирования, в результате чего установлено, что его показатели качества управления и энергетической эффективности более предпочтительные в сравнении со стандартным алгоритмом прямого векторного управления. Создан пакет моделирующих программ по исследованию систем векторного управления с инвариантным и стандартным алгоритмами прямого векторного управления методом математического моделирования, с помощью которых проведено полномасштабное сравнительное исследование их динамических и статических характеристик. Выполнены полномасштабные экспериментальные исследования динамических и статических характеристик предложенной системы прямого векторного управления с инвариантным алгоритмом, подтверждающее его высокую эффективность в сравнении со стандартным и робастным решениями, что полностью подтверждает выводы, полученные теоретическим путем и с помощью математического моделирования. Экспериментально подтверждено, что синтезированный алгоритм векторного управления в условиях ограниченных вариаций активного сопротивления ротора обеспечивает стабильные показатели качества управления и энергетической эффективности процесса электромеханического преобразования энергии. Обоснованность и достоверность научных исследований, выводов и рекомендаций подтверждена согласованием результатов теоретических исследований с экспериментальными данными. Результаты выполненных в диссертации исследований приняты к внедрению в электромеханических системах тягового назначения для перспективных моделей троллейбусов и трамвайных вагонов ГП «Научно-исследовательский и конструкторско- технологический институт городского хозяйства», 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 прямого векторного керування АД, що володіють властивістю інваріантності по відношенню до параметричних збурень. Розроблено узагальнений метод синтезу спостерігачів магнітного потоку з ковзним режимом, що дозволяє синтезувати всі існуючі спостерігачі, побудовані на методі екві- валентного керування, а також нові рішення з підвищеними властивостями робастності до параметричних збурень. На основі узагальненої структури спостерігачів теоретично обґрунтовано та виконано аналітичне дослідження їх робастності до варіацій активного опору ротора АД, наведено порівняльний аналіз робастності типових спостерігачів з ковзним режимом. Розроблено метод синтезу інваріантних до варіацій активного опору роторного кола спостерігачів з ковзним режимом, які дозволяють створювати інваріант ні системи прямого векторного керування АД. На основі запропонованого спостерігача вирішена загальнотеоретична задача інваріантного до варіацій активного опору ротора прямого векторного керування магнітним потоком і кутовою швидкістю АД з коротко- замкненим ротором. Інваріантність до обмежених варіацій активного опору ротора зберігається в усьому робочому діапазоні швидкостей обертання АД, включаючи роботу з нульовою швидкістю. Переваги розробленого інваріантного векторного керування в порівнянні з існуючими стандартним та робастним алгоритмами, що полягають у стабілізації динамічних та енергетичних показників, підтверджені на основі повномасштабних експериментальних досліджень та математичного моделювання. | uk |
| dc.format.page | 22 л. | uk |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/13963 | |
| 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, інваріантне до варіацій активного опору ротора | 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 |