Моделирование и исследование регулируемого методом прямого управления моментом бездатчикового электропривода на базе асинхронного электродвигателя

• Автор: Старокожев, Александр Иванович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 139 с. : ил.

1 ОБЗОР
1.1 Состояние исследований и разработок в области регулируемого асинхронного электропривода
1.2 Состояние исследований метода прямого управления моментом
2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ МОДЕЛИ
2.1 Выбор математического описания модели асинхронного двигателя
2.2 Матемашческое описание асинхронного электродвигателя
2.3 Математическая модель метода прямого управления моментом
2.4 Математическое описание системы оценки частоты вращения
3 МОДЕЛИРОВАНИЕ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА
3.1 Критерии качества электропривода с прямым управлением моментом
3.2 Моделирование асинхронного двигателя
3.3 Базовая модель асинхронного электропривода с реализацией метода прямого управления моментом
3.4 Особенности измерения напряжения, оценки потокосцепления и момента
3.5 Анализ особенностей цифровой реализации системы прямого управления моментом
3.6 Модель системы оценки частоты вращения ротора
3.7 Исследование электропривода с ПУМ с адаптивной оценкой частоты вращения
4 ПРАКТИЧЕСКАЯ ПРОВЕРКА РЕЗУЛЬТАТОВ
4.1 Проведение и анализ эксперимента
4.2 Рекомендации по практической реализации асинхронного электропривода с прямым управлением моментом
5 ЗАКЛЮЧЕНИЕ
6 ЛИТЕРАТУРА

Актуальность темы
В настоящее время весьма актуальными являются вопросы внедрения управляемых асинхронных электроприводов на промышленных объектах. Во многом это связано с необходимостью обеспечения сложных требований технологического процесса, а также с развиваемой в России и за рубежом концепцией энергосбережения в промышленной и муниципальной сфере. Так, в июне 2003 г. в г. Вернигерод (Германия) был проведен симпозиум группы УЕМ по разработке и исследованиям в области приводной техники и энергосбережения [18]. Отмечено, что имеется реальная возможность снижения на 30% потребления электроэнергии при эксплуатации электроприводов.
В России существует множество примеров отечественных инжиниринговых организаций, проводящих модернизацию промышленных объектов, и основное внимание в автоматизации технологических процессов и энергосбережении уделяющих регулированию частоты вращения применяемых асинхронных электродвигателей (АД) посредством частотного регулирования.
Кроме того, общий рост промышленного производства вызывает рост реализации приводной техники. Так по данным [2] в 2000 году относительно 1999 года производство и сбыт электроприводов возросло на 6 %. При этом сбыт 3-фазных электродвигателей переменного тока существенно опережает рост двигателей постоянного тока (9,2 % процента против 5 % соответственно). Показательна юнденция технически развитых европейских стран: опрос среди фирм в пищевой промышленности и в промышленности по производству напитков в Германии показал, что 64,4% опрошенных фирм практически ежемесячно вкладывают средства в новые электропривода [16]. По мнению специалистов, в 2008 г. потребность в приводах в Германии в указанных отраслях оценивается в 238,3 млн. долларов. По оценке специалистов [17], оборот интеллектуальных приводов, в которых сочетаются две функции - привода и управления, возрастет с 335,4 млн. долларов в 2002 г до 552,2 млн. долларов в 2009 г. или количественно со 118 100 до 200 000 штук.
Обеспечение требуемых параметров современного технологического процесса достигается с помощью регулирования частоты вращения приводных двигателей с высокой статической и динамической точностью. Высокодинамичное управление по заданному алгоритму в функции параметра технологических датчиков требует реализации быстродействующего управления электромагнитным моментом асинхронного двигателя и широко востребовано в приводах конвейеров, транспортеров, дозаторов, подъемных механизмов и робот отехнических комплексов.
Особенное внимание в общемировой и российской практике получает вопрос эффективного управления уже действующими асинхронными электродвигателями. При этом преобразователь должен работать с двигателями различных серий и производителей, обеспечивая устойчивость и качество регулирования при большом разбросе параметров. Преобразователь должен обладать робастностью, возможностью ввода в эксплуатацию при минимуме известных параметров двигателя и способностью идентифицировать эти параметры, работать при стохастическом изменении параметров во времени, например температурном изменении активного сопротивления статора электродвигателя. Это определяет актуальность исследовательских работ в направлении разработки электроприводов на базе стандартных асинхронных электродвигателей общепромышленного исполнения с короткозамкнутым ротором.
Работа выполнена в рамках НИР ВГТУ по госбюджетной теме № ГБ04.09 «Исследование и разработка методов проектирования средств автоматизации и роботизации технологических процессов».

Заданные значения модуля потокосцепления статора и электромагнитного момента сравниваются с текущими значениями, результат сравнения (текущая ошибка) поступает на двухуровневый и трехуровневый блоки гистерезиса. Результаты гистерезисного сравнения ошибки текущих величин модуля потокосцепления статора и момента электродвигателя с допустимыми значениями поступают в блок коммутационной таблицы, куда также поступает информация о текущем секторе нахождения вектора потокосцепления статора.
Принцип работы блоков гистерезисных блоков момента и модуля потокосцепления раскрыт на рис. 7. Выходом блока гистерезиса момента является параметр <ц», который принимает значения 1 = 1 если текущее значение момента меньше заданного и выходит за границы значений компаратора,, ї = -1 если текущее значение момента больше заданного и выходит за границы значений