Разработка и исследование калиброванного электропривода с вентильным двигателем

• Автор: Толстых, Олег Александрович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 118 с. : ил.

Аннотация.
В работе приводятся результаты разработки и исследования электропривода поворотного стола с вентильным двигателем на базе синхронной машины с постоянными магнитами. Основное внимание в диссертационной работе уделяется синтезу структуры управления электроприводом. Подробно рассмотрено математическое описание использованной синхронной машины. Особенность приведенной математической модели - рассмотрение синхронной машины и вентильного двигателя на ее основе как нелинейного объекта управления. На основе уточненной математической модели строится концепция структуры калиброванного управления, т.е. управления электроприводом с вентильным двигателем с учетом и коррекцией нелинейностей и внутренних возмущений электропривода.
Содержание.
Введение

В.1. Объект исследований

В.2. Цель и задачи диссертационной работы

В.З. Краткое содержание разделов

Глава 1. Компоненты прецизионного прямого электропривода

с вентильным двигателем

1.1. Состав комплектного электропривода

1.1.1 Прототип поворотного стола

1.1.2. Синхронная машина с постоянными магнитами
1.1.3. Блок управления поворотным столом
1.2. Математическое описание СМПМ
1.2.1. Координатные преобразования
1.2.2. Математическая модель идеализированной СМПМ
1.2.3. Математическая модель СМПМ с учетом высших
гармоник потокосцепления возбуждения
1.2.4. Базовые и относительные величины
1.2.5. Модель СМПМ в подвижных координатах
1.2.6. Анализ компонентов вращающего момента
1.3. Вентильный двигатель
Глава 2. Управление вентильным двигателем с учетом ограничений
электропривода
2.1. Структура токового управления вентильным двигателем.
Ограничения электропривода
2.2. Управление с учетом ограничений по току
(критерий «максимума момента на ампер»)
2.3. Управление с учетом ограничений по току и напряжению
2.3.1. Общий вид механических характеристик вентильного двигателя с токовым управлением
2.3.2. Характеристики минимума потерь и ослабления поля

2.3.3. Вентильный двигатель с расширенным диапазоном постоянства момента

Глава 3. Управление электроприводом с вентильным двигателем
3.1. Система с подчиненным регулированием
3.1.1. Постановка задачи синтеза системы управления
3.1.2. Структура системы управления с подчиненным регулированием
3.2. Синтез цифрового контура тока
3.2.1. Цифровой ПИ-регулятор тока
3.2.2. Расчет цифрового ПИ-регулятора тока
3.2.2. Автоматическая настройка цифрового
ПИ-регулятора тока
3.3. Синтез цифрового контура скорости
3.3.1. Расчет цифрового ПИ-регулятора скорости
3.3.2. Наблюдатель скорости
3.4. Синтез цифрового контура положения
3.4.1. Расчет цифрового П-регулятора положения
3.4.2. Прямая связь в контуре положения
3.4.3. Генератор траектории электропривода с кусочно--постоянным рывком
Глава 4. Концепция калиброванного управления
4.1. Калиброванное управление током вентильного двигателя
4.1.1. «Эффект мертвого времени» при управлении
инвертором напряжения
4.1.2. Измерение ошибки инвертора напряжения
4.1.3. Анализ ошибки напряжения в ар и координатах
4.1.4. Компенсация ошибки инвертора напряжения
4.2. Калиброванное управление электроприводом с вентильным
двигателем
4.2.1. Структура калиброванного электропривода с корректором момента возмущений
4.2.2. Идентификация компонентов корректора момента возмущений
4.2.3. Компенсация момента возмущений
4.2.4. Режим стабилизации скорости

Уравнения синхронной машины с компенсацией перекрестных связей (в абсолютной форме):
напряжение питания постоянного тока.
Сигналы управления инвертором (выходы Уд? и у/(г/ регулятора, сигналы у и Уш компенсатора перекрестных связей) обычно представляются в нормализованной форме относительно максимального напряжения на фазе С/тах — (2/3){Уде или максимальной амплитуды симметричного напряжения ит1тяя=(НЗ)иВС- Далее используется представление сигналов управления инвертором в нормализованной относительно ит].тах форме.
Программная компенсация перекрестных связей:
Вектор выходного сигнала у* цифрового контроллера тока в переходных режимах может превысить по амплитуде максимально возможное напряжение, определяемое напряжением питания постоянного тока IIвс- В этом случае необходимо ограничивать задание вектора напряжения. Оіраничение может быть круговым (!/,„і.тах= (ІА'/З)1/дс) или гексагональным (1/тах = (2/3)Уде). Круговое ограничение (1.76) означает, что амплитуда у* вектора задания напряжения не должна выходить за пределы круга, вписанного в шестиугольник СО стороной Ушах* = Т/щах* / 17,,,1.шах (рИС. 1.11):
Поэтому, если амплитуда вектора задания напряжения у* > 1, то задания напряжений надо модифицировать: например, ограничить амплитуду вектора задания напряжения при сохранении его фазы:
и
йі ’
(1.70)
(1.71)
Задатчик тока (ЗТ) для неявнополюсной машины:
(1.72)
(1.73)
В уравнении (1.73): К1т= (1Л/3){/дс— коэффициент усиления инвертора напряжения, (Уде
~ Еф /иті шах — (у 0(7. 7) + ]СЕ¥М1)/ит1 тах. Результирующий сигнал управления в подвижных координатах:
ті .тах
(1.74)
(1.75)
(1.76)