Разработка адаптивной системы управления частотно-регулируемого электропривода

• Автор: Никифоров, Александр Дмитриевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 126 с. : ил.

АНАЛИЗ ХАРАКТЕРИСТИК ИССЛЕДУЕМОЙ СИСТЕМЫ И
ГлэвяX
СИНТЕЗ ЕЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
1.1 Анализ и математическое описание силовой части системы
1.2 Анализ структуры управляющей части системы и ее
представление в модели
1.3 Анализ подходов к реализации адаптивной системы
Глава 2. СИНТЕЗ АЛГОРИТМА АДАПТАЦИИ
2.1 Исследование диапазона рабочих частот ПЧ, в котором
требуется самоподстройка гибкой обратной связи
2.2 Исследование характера чувствительности системы к
% значениям коэффициента гибкой обратной связи
2.3 Исследование характера множества оптимальных
коэффициентов обратной связи
Глава 3. РАЗРАБОТКА ЭЛЕМЕНТОВ АППАРАТНОГО И
ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
3.1 Выбор элементов модуля управления преобразователя частоты
3.2 Разработка программного обеспечения
Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
РАЗРАБОТАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
Приложение
Оптимизация режимов работы многих видов механизмов и устройств достигается при обеспечении возможности регулирования их скорости вращения в зависимости от технологических требований. Большинство общепромышленных механизмов (насосы, вентиляторы, транспортеры, подъемники, экструдеры и т.п.) оборудованы нерегулируемым асинхронным электроприводом и для них актуальным является замена его на частотнорегулируемый электропривод с преобразователем частоты (ПЧ).
Множество фирм, занятых разработкой и производством преобразователей частоты, придерживаются стратегий выпуска продукции с характеристиками, обеспечивающими универсальное применение, в том числе в самых высоких технологиях. В то же время, наиболее массовое распространение получили электроприводы, работающие в простейших режимах поддержания на заданном уровне определенного технологического параметра с достаточно низкими требованиями. В этих электроприводах, работающих в длительном режиме, целесообразно применение простейших ПЧ со скалярной системой управления, не имеющих аппаратной и программной избыточности, которые требуют минимальных затрат на производство и эксплуатацию.
Таким образом, в условиях российского рынка по-прежнему актуальной является задача производства простых объектно-ориентированных ПЧ, не требующих применения сложного дорогостоящего оборудования для своего изготовления. В частности, производство подобных ПЧ (разработанных на кафедре АЭП МЭИ) освоил Опытный завод МЭИ, который выпускает их мелкими заказными партиями под маркой «КЭУ» [24]. Блок управления этого ПЧ реализован на базе 8 разрядного микропроцессора, что в свою очередь позволяет значительно упростить и удешевить производство ПЧ при вполне конкурентоспособных его характеристиках.
ПЧ «КЭУ» построен по схеме «неуправляемый выпрямитель — фильтр звена постоянного тока - АИН с ШИМ» (функциональная схема на рис.1) и имеет скалярным управление.
Звено постоянного тока
Рис. 1.
Данный ПЧ ориентирован на применение в качестве электропривода общепромышленных механизмов с простыми требованиями к качеству регулирования, к которым можно отнести насосы, вентиляторы, транспортеры, мешалки и т.п., как правило, выполненных на основе асинхронных короткозамкнутых двигателей (АД), работающих в длительных режимах при сравнительно невысоких требованиях к быстродействию. Основные задачи регулирования при этом сводятся к оптимизации рабочих режимов в зависимости от технологических параметров, в том числе - с целью энергосбережения, и обеспечению плавности переходных процессов.
Из практики эксплуатации систем ПЧ - АД, построенных по подобной схеме (см. рис.1) со скалярной системой управления, известна склонность этих систем к раскачиванию (автоколебаниям). Принципиальная возможность раскачивания основных электрических и механических координат этого электропривода (напряжение на звене постоянного тока, токи статора, частота вращения и т.п.) физически объясняется наличием и
2. Показано, что функциональная зависимость амплитуды колебаний напряжения звена постоянного тока от коэффициента гибкой обратной связи имеет отчетливый экстремум в виде минимума амплитуды при оптимальном значении коэффициента.
3. Предложен алгоритм адаптации системы управления, основанный на пошаговом поиске оптимального значения коэффициента гибкой обратной связи.
4. Предложен принцип алгоритмической адаптации рассматриваемой системы управления, основанный на сочетании алгоритма самоподстройки системы при неизменной выходной частоте ПЧ и алгоритма перебора частот ПЧ, на которых производится самоподстройка.