Разработка системы бездатчикового векторного управления вентильно-индукторным двигателем с независимым возбуждением

• Автор: Дроздов, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 181 с. : ил.

Глава 1. Обоснование применения векторной системы для управления ВИД с НВ и методики её синтеза
1.1 Математическое описание ВИД с независимым возбуждением
1.2 Обоснование представления переменных и параметров в относительных
единицах
1.2.1 Выбор системы базовых величин
1.2.2 Переход от математического описания в физических единицах к математическому описанию в относительных единицах
1.2.3 Теоретическая структура СВУ ВИД с НВ в относительных единицах
1.3 Модель теоретической структуры СВУ ВИД с НВ
1.3.1 Синтез регуляторов тока в о.е
1.3.2 Разработка структуры модели бездатчиковой СВУ ВИД с НВ для исследования методами математического моделирования
1.3.3 Исследование модели СВУ ВИД с НВ с использованием методов численного моделирования
Результаты и выводы
Глава 2. Совершенствование методов управления силовыми ключами для систем бездатчикового векторного управления
2.1 Основные принципы векторной ШИМ
2.2 Обычная 6-ти секторная и оптимизированная 12-ти секторная векторная ШИМ39
2.3 Методы улучшения гармонического состава выходного напряжения
2.3.1 Алгоритм компенсации влияния мертвого времени
2.3.2 Обоснование применения релейного регулирования токов в системах векторного управления
2.3.3 Принципы релейного регулирования тока
2.4 Моделирование работы релейного регулятора в среде МАТЬАВ (8іти1іпк)
2.5 Экспериментальные стендовые испытания релейного регулятора тока
Результаты и выводы
Глава 3. Разработка методов бездатчикового управления ВИД с НВ
3.1 Обзор наблюдателей для систем бездатчикового векторного управления
3.2 Ограничения в системе бездатчикового векторного управления
3.3 Наблюдаемость нелинейных систем
3.4 Замечание о схожести контура ЭДС в структуре двигателя и контура коррекции
в наблюдателе
3.5 Математическое описание наблюдателя тока на основе скользящего режима.
3.6 Применение расширенного фильтр Калмана для задач фильтрации синуснокосинусного сигнала
3.7 Способы работы на низких скоростях
3.7.1 Разработка способов пуска многосекционного ВИП
3.8 Результаты моделирования системы бездатчикового ВУ
3.9 Разработка алгоритма бездатчикового подхвата
3.10 Математическое обоснование улучшенного наблюдателя
3.11 Результаты моделирования улучшенного наблюдателя
Результаты и выводы
Глава 4. Синтез аппаратных средств и разработка модульного программного обеспечения для реализации системы БВУ ВИД с НВ
4.1 Синтез аппаратных средств для реализации системы БВУ ВИД с ІІВ
4.1.1 Основные требования к микроконтроллеру для реализации системы БВУ ВИД с НВ
4.1.2 Контроллер МК17.3 для системы БВУ ВИД с НВ
4.1.3 Основные технические данные контроллера МК17
4.2 Разработка унифицированной структуры программного обеспечения для реализации системы управления
4.3 Использование принципа дискретных автоматов при организации ПО
4.3.1 Главный дискретный автомат управления системой
4.3.2 Дискретный автомат сетевых взаимодействий
4.3.3 Дискретный автомат команд и сигналов управления
4.3.4 Дискретный автомат системы управления приводом
4.3.5 Дискретный автомат отработки защит системы управления
4.3.6 Дискретный автомат предупреждений системы
4.3.7 Дискретный автомат управления инвертором напряжения
4.4 Использование структуры унифицированного программного обеспечения для разработки системы управления многосекционным ВИД с НВ
Результаты и выводы
Глава 5. Экспериментальные исследования системы БВУ на опытнопромышленных образцах ВИД с НВ
5.1 Описание экспериментального стенда
5.2 Методология настройки системы бездатчикового векторного управления
5.2.1 Настройка контура тока ісі и ія
5.2.2 Идентификация параметров двигателя
5.2.3 Настройка режима пуск двигателя
5.2.4 Работа в режиме бездатчикового векторного управления
5.3 Экспериментальные исследования системы БВУ ВИД с НВ на лабораторном стенде
5.3.1 Сравнение векторной системы управления с датчиком положения и бездатчиковой системы по результатам моделирования и экспериментов
5.3.2 Определение диапазона регулирования
5.3.3 Структурная схема системы БВУ с переключаемой структурой
5.3.4 Выводы по результатам экспериментального исследования системы бездатчикового векторного управления «ДВИ-3» на лабораторном стенде
5.4 Исследование бездатчикового векторного управления на мощном многосекционном ВИД с НВ (ВИД-630-1500)

5.4.1 Исследование векторной системы управления с датчиком положения с реализацией алгоритма подхвата
5.4.2 Результаты экспериментального исследования системы бездатчикового векторного управления с реализацией алгоритма подхвата
5.5 Результаты опытно-промышленной эксплуатации ВИД-630-1500
Результаты и выводы
Заключение
Приложение А
Упрощенные матричные выражения для синусно-косинусного фильтра Калмана
Структура имитационной модели ВИП в среде MATLAB
Приложение В
Структура модульного ПО
Список принятых сокращений
Список литературы

ВИД с НВ характеризуется большим количеством пар полюсов, что обуславливает высокие частоты управления током статора. Возникает проблема по реализации качественного управления ВИД с НВ на высоких скоростях. Решением проблемы является изменение алгоритмов управления приводом, а именно, введение предельного по быстродействию релейного контура формирования заданного тока, который бы работал с ограниченной частотой переключения силовых ключей, снижал динамические потери, и при этом обеспечивал заданную синусоидальную форму тока.
Из возможных вариантов релейного формирования тока можно выделить несколько направлений:
• Гистерезисный регулятор тока на каждую фазу - имеет
независимых регулятора тока, что обуславливает его недостаток, а
именно то, что не учитывается состояния соседних фаз. В результате начинается гонка переключений.
• Прямое управления моментом - формируется такой выходной
вектор напряжения, чтобы сформировать не ток, а
электромагнитный момент на валу двигателя и заданный поток.
• Релейное регулирование тока в двух фазах, третий образуется по закону Кирхгофа. Достоинство заключается в том, что рассмотрев все направления перетока энергии в системе «инвертор - двигатель» можно выработать набор правил, которые, сведенные в один дискретный автомат обеспечат требуемое формирование тока, с поддержкой генераторного режима.
2.3.3 Принципы релейного регулирования тока
Релейное регулирование тока подразумевает задание такого выходного
состояния силовых ключей (вектора напряжения) 3-х фазного мостового инвертора, при котором за кратчайшее время достигается заданное состояние вектора тока. Предлагаемый алгоритм был разработан в группе Козаченко
В.Ф. и в дальнейшем усовершенствован автором.