Адаптивные алгоритмы оценивания координат бездатчиковых электроприводов переменного тока с расширенным диапазоном регулирования

• Автор: Вдовин, Владимир Владимирович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 246 с. : ил.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

АД - асинхронный двигатель

АДКЗР - асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором АДФР - асинхронный двигатель с фазным ротором АНПП - адаптивный НПП

АСЗМ - адаптивная система с задающей (эталонной) моделью

ACM - асинхронизированная синхронная машина

АЦП - аналого-цифровое преобразование

МДП - машина двойного питания

МЦС - модель цепи статора

НПП - наблюдатель полного порядка

ПК - преобразователь координат

ГТЧ - преобразователь частоты
РП - регулятор потокосцепления
PC - регулятор скорости
РТ - регулятор тока
СВУ - система векторного управления
СДПМ - синхронный двигатель с постоянными магнитами
ШИМ - широтно-импульсная модуляция
ЭП - электропривод
EKF - Extended Kalman Filter (расширенный фильтр Калмана)
FOC - Field-Oriented Control (векторное управление)
FOO - Full Order Observer (наблюдатель полного порядка)
AFOO - Adaptive Full Order Observer (адаптивный наблюдатель полного порядка)
IGBT - Insulated-gate bipolar transistor (биполярный транзистор с изолированным затвором)
MRAS — Model Reference Adaptive System (адаптивная система с задающей моделью)
ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ВЕКТОРНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ МАШИНАМИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА В УСЛОВИЯХ НЕПОЛНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ
1.1 Математическое моделирование машин переменного тока
1.1.1 Преобразования координат
1.1.2 Баланс мощностей и определение электромагнитного момента
1.1.3 Математическая модель АДКЗР как объекта управления
1.1.4 Математическая модель АСМ
1.1.5 Математическая модель СДПМ
1.2 Векторное управление машинами переменного тока на основе идеализированного ПЧ
1.2.1 Принцип векторного управления АДКЗР
1.2.2 Принцип векторного управления СДПМ
1.2.3 Принцип векторного управления АСМ
1.2.4 Способы автоматической ориентации вращающейся системы координат и вектора управляющих воздействий по магнитному полю двигателя
1.3 Бездатчиковое векторное управление
1.3.1 Методы оперативного оценивания координат состояния
1.3.2 Адаптивное управление в бездатчиковых СВУ с оцениванием координат по основным рабочим гармоникам электрических величин .
1.4 Выводы
ГЛАВА 2. СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМА ВЫЧИСЛЕНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ И ОПОРНОГО ВЕКТОРА ПОТОКОСЦЕПЛЕНИЙ АДКЗР, МАЛОЧУВСТВИТЕЛЬНОГО К ДРЕЙФУ АКТИВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ СТАТОРА
2.1 Обзор адаптивных алгоритмов вычисления координат АДКЗР
2.1.1 Алгоритмы типа АСЗМ
2.1.2 Алгоритм на основе НПП (Кубота)
2.1.3 Алгоритм на основе АНПП (Хинкканен)
2.1.4 Выводы
2.2 Предлагаемый метод структурного синтеза алгоритмов вычисления .... 80 оценок координат АДКЗР на основе адаптивного наблюдателя состояния.
2.2.1 Синтез наблюдателя полного порядка
2.2.2 Алгоритм текущей идентификации электрической частоты вращения ротора АД
2.2.3 Алгоритм текущей идентификации электрической частоты вращения ротора АД и активного сопротивления статорной цепи
2.2.4 Влияние отклонения сопротивления ротора на процессы вычисления частоты вращения и сопротивления статора
2.3 Сравнительный анализ предлагаемого алгоритма с известными
2.4 Исследование чувствительности предлагаемого алгоритма идентификации АДКЗР к отклонениям параметров
2.5 Предварительная идентификация параметров АД
2.6 Выводы
ГЛАВА 3. СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ ПОДСИСТЕМЫ ОЦЕНИВАНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ И УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ СДПМ, МАЛОЧУВСТВИТЕЛЬНОЙ К ДРЕЙФУ АКТИВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ СТАТОРА
3.1 Обзор алгоритмов оценивания неизмеряемых координат СДПМ
3.1.1 Бездатчиковый алгоритм управления СДПМ, использующий «расширенную ЭДС»
3.2 Структурный синтез алгоритма оценивания координат неявнополюсного СДПМ на основе адаптивного наблюдателя состояния
3.2.1 Синтез наблюдателя на основе прямого метода Ляпунова
3.2.2 Синтез адаптора по частоте вращения

го состоящие из нескольких Н-мостов, каждый из которых запитан от своего изолированного звена постоянного тока.
Для коммутации в таких преобразователях используются мощные ЮВТ — транзисторы. Их применение приводит к ряду особенностей с точки зрения управления и ограничения режимов работы инверторов. Прежде всего, это наличие «мертвого времени» - паузы между командой на закрытие находящегося в открытом состояние транзистора до команды на открытие другого транзистора в стойке. В момент «мертвого времени» напряжение стойки определяется знаком тока, если ток положительный ток выход стойки присоединяется к отрицательному полюсу звена через обратный диод нижнего транзистора. Если ток отрицательный, то выходная клемма присоединяется к положительному полюсу звена через обратный диод верхнего транзистора стойки. При этом выходное напряжение может отличаться от заданного значения. Это обуславливает нелинейность регулировочной характеристики ПЧ в области низких напряжений. Влияние «мертвого времени» пропорционально частоте коммутации и величине «мертвого времени». Частота коммутации определяется, как правило, максимальной выходной частотой ПЧ и требуемым уровнем пульсации тока. Минимальная величина «мертвого времени» определяется параметрами ЮВТ -транзистора и регламентируется в его технической документации. Для подавления нелинейности регулировочной характеристики необходимо повышать быстродействие контура тока.
Форма фазных токов при моделировании в пакете программ МаЧаЬ-БтиПпк с.учетом мертвого времени и без него представлена на рисунке 1.3.
В силу цифровой реализации системы управления имеется дискретизация по времени и по уровню. Современные цифровые сигнальные процессоры в своем составе имеют 16 битные и более высокоразрядные АЦП, что позволяет пренебречь дискретизацией по уровню.