автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Адаптивные алгоритмы бездатчикового векторного управления асинхронными электроприводами подъёмно-транспортных механизмов

На правах рукописи

О

Котин Денис Алексеевич

АДАПТИВНЫЕ АЛГОРИТМЫ БЕЗДАТЧИКОВОГО ВЕКТОРНОГО УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМИ ЭЛЕКТРОПРИВОД АМИ ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫХ МЕХАНИЗМОВ

Специальность: 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 8 ОКТ 2010

Новосибирск - 2010

004611938

Работа выполнена в ГОУ ВПО "Новосибирский государственный технический университет"

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Панкратов Владимир Вячеславович Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Зиновьев Геннадий Степанович доктор технических наук, профессор Гарганеев Александр Георгиевич

Ведущая организация: Институт горного дела СО РАН, г. Новосибирск

Защита диссертации состоится " 18 " ноября 2010 г., в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.173.04 в Новосибирском государственном техническом университете по адресу: 630092, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирского государственного технического университета

Автореферат разослан " октября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время Россия, как и весь мир, активно переходит на использование регулируемого по скорости электропривода (ЭП) переменного тока и, в частности, систем на базе асинхронных двигателей. При этом наибольшее распространение получает асинхронный двигатель с коротко-замкнутым ротором (АДКЗР). Причины тому - высокая надежность и меньшая стоимость в сравнении с другими типами электрических машин, а реализация системы векторного управления АДКЗР обеспечивает регулировочные характеристики ЭП, близкие к характеристикам ЭП постоянного тока. Как правило, электроприводами на базе серийных АДКЗР оснащаются механизмы, не требующие глубокого регулирования частоты вращения (не более 100:1) и не имеющие "специфических" режимов работы. Такие механизмы (компрессоры, вентиляторы, конвейеры, мельницы, прессы и т.п.) принято называть общепромышленными.

Проведенный анализ действующего электрооборудования отечественных промышленных предприятий также показал довольно широкое применение асинхронных двигателей с фазным ротором (АДФР) для мощных (более 300 кВт) механизмов с тяжелыми условиями пуска (ЭП подъемно-транспортных механизмов, ЭП главного движения вращающихся цементных печей и пр.). На сегодняшний день управление производственным процессом на основе данных электромеханических систем осуществляется путем введения в цепь ротора двигателя добавочных активных сопротивлений. Такой способ регулирования в наше время себя исчерпал в силу энергетической неэффективности. Выходом из сложившейся ситуации может стать применение систем управления высоковольтными АДФР по схеме асинхронизированной синхронной машины (АСМ) с векторным управлением по цепям ротора.

Большой вклад в решение задач исследования и построения систем управления ЭП переменного тока внесли выдающиеся отечественные и зарубежные ученые - М.М. Ботвинник, И.Я. Браславский, A.A. Булгаков, A.M. Вейнгер, А.Б. Виноградов, Г.В. Грабовецкий, JI.X. Дацковский, Д.Б. Изосимов, Н.Ф. Ильинский, В.И. Ключев, Г.Б. Онищенко, В.В. Рудаков, Ю.А. Сабинин, О.В. Слежановский, Ю.Г. Шакарян, Р.Т. Шрейнер, В.А. Шубенко, G.M. Asher, F. Blashke, W. Flöter, J. Holtz, W. Leonard, T.A. Lippo, D.W. Novotny, H. Kubota и др.

Для реализации систем векторного управления необходимо иметь информацию о полном векторе координат состояния асинхронной машины. При этом информацию о недоступных прямому измерению регулируемых координатах общепромышленного ЭП (частота вращения ротора, компоненты и угловое положение вектора потокосцеплений) целесообразно оценивать с помощью быстродействующих устройств идентификации. ЭП, в структуре системы управления которых присутствуют подсистемы идентификации неизмеряемых координат, получили название "бездатчиковые" (sensorless). Большинство наи-

более известных структур алгоритмов идентификации в том или ином виде используют математическую модель электромагнитных процессов в электрической машине. Это неизбежно приводит к вхождению параметров схемы замещения двигателя в математическую модель идентификатора, а они, как известно, в зависимости от режимов работы ЭП могут меняться в довольно широких диапазонах. Решением обозначенной проблемы становится разработка алгоритмов идентификации неизмеряемых координат состояния асинхронного ЭП, адаптивных к дрейфу параметров объекта управления.

Особенно актуальна задача построения отечественных современных импортозамещающих систем управления частотно-регулируемым асинхронным ЭП для подъемно-транспортных механизмов как наиболее сложных, с точки зрения режимов работы, объектов автоматического управления.

Целью диссертационной работы является построение на единой методической основе и исследование адаптивных алгоритмов идентификации неизмеряемых координат для систем векторного управления электроприводами на базе АДКЗР и АДФР, имеющих расширенную рабочую область и удовлетворяющих основным требованиям к ЭП подъемно-транспортных механизмов.

Для достижения поставленной цели в диссертации решаются следующие задачи.

1. Обосновать математическую модель управляемой по ротору асинхро-низированной синхронной машины, адекватную задаче построения системы регулируемого ЭП, определить управляющие воздействия и соответствующие им регулируемые координаты.

2. Разработать и исследовать структуры наблюдателя опорного вектора потокосцеплений АСМ, не содержащие "открытых" (разомкнутых) интегрирующих звеньев, и синтезировать идентификатор частоты вращения ротора АДФР, не имеющий статической ошибки вычисления скорости.

3. Разработать и исследовать алгоритм адаптации идентификатора вектора потокосцеплений и частоты вращения ротора АДКЗР к изменениям величины активного сопротивления статора, не требующий инжекции тестовых воздействий и имеющий расширенную область устойчивости. Дать рекомендации по его применению.

4. Экспериментально подтвердить на примерах ЭП подъема работоспособность разработанных "бездатчиковых" алгоритмов векторного управления АДКЗР и АДФР.

Для решения поставленных задач используются методы современной теории автоматического управления, положения теории электропривода, аналитические методы расчета, основанные на применении аппарата дифференциальных уравнений и передаточных функций. Проверка работоспособности разработанных алгоритмов осуществляется методом цифрового моделирования в пакете программ Matlab 6.5 - Simulink 4.0, и путем физического эксперимента с использованием преобразователей частоты (ПЧ), разрабатываемых предприятием ЗАО "ЭРАСИБ" (г. Новосибирск).

Научная новизна основных результатов диссертации заключается в следующем.

1. Предложен комплекс структурно отличных друг от друга вариантов построения идентификатора вектора потокосцеплений статора и частоты вращения ротора АСМ для бездатчиковых систем регулируемого электропривода. Проанализированы их преимущества и недостатки, даны рекомендации по практическому применению.

2. Разработана методика структурно-параметрического синтеза адаптивного к изменениям активного сопротивления статора идентификатора частоты вращения ротора АДКЗР, построенного на основе наблюдателя полного порядка (НПП). При разработке алгоритма были решены проблемы, присущие существующим аналогам, а также расширена область устойчивости. Полученный алгоритм работоспособен во всех четырех квадрантах плоскости механических характеристик ЭП без инжекции в двигатель дополнительных тестовых воздействий. Предложенная методика может послужить основой для синтеза других типов идентификаторов частоты вращения, нечувствительных к изменениям параметров.

Практическая ценность результатов диссертации состоит в следующем.

Разработанные алгоритмы текущей идентификации относятся к классу пассивных, поскольку не вносят искажений в спектр напряжения, формируемого на выходе ПЧ, и не требуют дополнительных энергетических затрат. Оценки вектора потокосцеплений, частоты вращения ротора, активного сопротивления статора, являющиеся результатом работы предложенных алгоритмов, предполагают прямое измерение только электрических величин, фигурирующих в структуре полупроводникового преобразователя частоты. Синтезированные алгоритмы проверены экспериментально, внедрены в производство и используются для построения на их основе систем частотно-регулируемого общепромышленного асинхронного ЭП, не содержащего датчиков магнитного состояния и координат механического движения электрической машины, а также ЭП подъема, специфика работы которых обязывает выделять их из класса общепромышленных.

На защиту выносятся:

1. Алгоритмы текущей идентификации вектора потокосцеплений статора и частоты вращения ротора АДФР.

2. Алгоритм адаптации идентификатора частоты вращения ротора АДКЗР к изменениям величины активного сопротивления статора, имеющий расширенную область устойчивости без инжекции в двигатель тестовых воздействий.

3. Результаты экспериментальных исследований и внедрения разработанных алгоритмов управления асинхронными ЭП в изделия предприятия ЗАО "ЭРАСИБ" (г. Новосибирск).

Реализация результатов работы. Результаты, полученные в диссертационной работе, внедрены в системах управления асинхронными электроприводами подъемно-транспортных механизмов производства ЗАО "ЭРАСИБ" (г.

Новосибирск), а также используются в учебном процессе Новосибирского государственного технического университета (НГТУ).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийских научных конференциях молодых ученых "Наука. Технологии. Инновации" НТИ-2007, НТИ-2008 (г. Новосибирск, 2007, 2008 гг.); международных научно-технических конференциях "Электромеханические преобразователи энергии" ЭПЭ-2007, ЭПЭ-2009 (г. Томск, 2007, 2009 гг.); на третьей научно-технической конференции с международным участием "Электротехника, электромеханика, электротехнологии" ЭЭЭ-2007 (г. Новосибирск, 2007 г.); на IX международной конференции "Актуальные проблемы электронного приборостроения" АПЭП-2008 (г. Новосибирск, 2008 г.); на четвертой научно-технической конференции с международным участием "Электротехника, электромеханика, электротехнологии" ЭЭЭ-2009 (г. Новосибирск, 2009 г.); на VI международной (XVII Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу (г. Тула, 2010 г.).

Работа была удостоена гранта на конкурсе инновационных проектов студентов и аспирантов по приоритетному направлению "Энергетика и энергосбережение" в г. Томск, 2006 г.; а также гранта администрации Новосибирской области для выполнения инновационной научной разработки по направлению "Электротехнические комплексы и системы", г. Новосибирск, 2007 г.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликованы 16 печатных работ, 4 из которых - в центральных журналах, рекомендованных списком ВАК, 1 - в сборнике научных трудов, 11 - материалы научных конференций.

Личный вклад автора в научные работы, опубликованные в соавторстве с научным руководителем, заключается в постановке частных задач исследования, выполнении расчетов, разработке методик структурно-параметрического синтеза алгоритмов управления и идентификации, исследовании синтезированных алгоритмов методом численного моделирования, анализе полученных результатов. В остальных работах, опубликованных в соавторстве, автором осуществлены постановка задач исследования, выбор методов их решения и анализ результатов.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы и 4 приложений. Содержит 135 стр. основного текста, включая 62 рисунка, 6 таблиц, и библиографический список из 71 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы; проведен обзор современных способов управления асинхронными ЭП; описаны требования, предъявляемые к ЭП подъемно-транспортных механизмов; сформулированы цель и задачи диссертационного исследования, научная новизна и практическая ценность основных полученных результатов.

Первая глава диссертационной работы посвящена математическому описанию электромагнитных процессов в трехфазной машине двойного питания (МДП), формулировке законов векторного управления АДКЗР и АДФР, анализу текущего состояния проблемы бездатчикового векторного управления асинхронными ЭП.

Первый раздел главы включает в себя описание способа преобразования фазных электромагнитных переменных МДП, приводятся примеры прямого и обратного переходов от модели трехфазной МДП к эквивалентной двухфазной машине. Рассмотрено математическое преобразование статорных и роторных переменных МДП при переходе к вращающейся с произвольной угловой скоростью системе координат.

При общепринятых допущениях получена векторно-матричная математическая модель эквивалентной двухфазной МДП в ортогональной системе координат вращающейся в пространстве с произвольной угловой скоростью ак:

ш ш

где , и5, 1!г, 1Г - двумерные алгебраические векторы-столбцы по-

токосцеплений, напряжений, токов статора и ротора вида

"О -11

- матрица поворота вектора на плоскости

на угол я/2; ^, Иг - активные сопротивления обмоток статора и ротора МДП; <ае = (1уе/ ск - электрическая частота вращения ротора, равная произведению геометрической угловой скорости со на число пар полюсов рп; и обобщенная формула электромагнитного момента машины:

Ме = рп + (а -1)1 >РГ), (2)

где а - произвольное действительное число.

При пренебрежении влиянием нелинейности кривой намагничивания на характер электромагнитных переходных процессов, определены выражения для векторов потокосцеплений статора и ротора МДП:

= А* Ал ^Г ' ~ + Ьт , (3)

где Ь5, Ьг, Ьт - индуктивности статора, ротора и главная индуктивность МДП.

В результате преобразования уравнений (1), (2), (3) и дополнения их уравнением механического движения ЭП получены математические модели АДКЗР в координатах состояния "токи статора - потокосцепления ротора" и АДФР в координатах состояния "токи ротора - потокосцепления статора", как объектов векторного управления. Математические модели АДКЗР и АДФР рассмотрены как в неподвижной декартовой системе координат (а,р), так и в ориентированной по вектору потокосцеплений системе координат (с1, д).

Во втором разделе главы, при пренебрежении "неидеальностями" силового источника питания, сформулированы общие принципы векторного управления АДКЗР и АДФР.

Для этого рассмотрена модель статики АДКЗР в ориентированной по вектору потокосцеплений ротора системе координат, из которой следует, что воздействием на поперечную составляющую тока статора осуществляется управление электромагнитным моментом двигателя, а воздействием на продольную составляющую тока статора - управление магнитным состоянием электрической машины. При этом система векторного управления (СБУ) может строиться по принципу подчиненного регулирования координат.

Также рассмотрена модель статики АДФР в ориентированной по вектору потокосцеплений статора системе координат, из которой следует, что воздействием на поперечную составляющую тока ротора осуществляется управление электромагнитным моментом АСМ, а магнитное состояние машины, определяемое в основном напряжением статора, может корректироваться в соответствии с требуемым режимом работы ЭП воздействием на продольную составляющую вектора токов ротора. При этом СВУ АСМ может строиться по принципу подчиненного регулирования координат.

Здесь же рассматриваются способы автоматического ориентирования вектора управляющих воздействий по направлению магнитного поля двигателя. При непосредственном полеориентировании определяются компоненты вектора потокосцеплений в неподвижной системе координат (а,р), через которые затем определяются мгновенные значения направляющих косинуса и синуса ориентирующего вектора, используемые в преобразовании координат. При косвенном полеориентировании вычисляется оценка фазы вектора потокосцеплений, которая и формирует текущую информацию о положении полеориентиро-ванной системы координат относительно неподвижной.

В третьем разделе первой главы рассматриваются опубликованные и доступные для изучения методы текущей идентификации неизмеряемых координат, необходимых для реализации законов векторного управления асинхронной машиной. Анализируются известные алгоритмы адаптивного управления с идентификацией существенно переменных параметров электрической машины.

Большинство методов, описанных как в зарубежной, так и в отечественной научно-технической литературе, основаны на математических моделях электромагнитных процессов, протекающих в асинхронной машине. Все они совмещают вычисление оценки частоты вращения с вычислением модуля и углового положения ориентирующего вектора потокосцеплений. Друг от друга они отличаются точностью вычисления скорости, чувствительностью к дрейфу параметров, входящих в математическую модель идентификатора, способностью функционировать в характерных областях на плоскости механических характеристик асинхронного двигателя.

В качестве наиболее перспективных в плане практической реализации определены алгоритмические структуры алгоритмов идентификации типа адап-

тивная система с задающей моделью и наблюдатель полного порядка. Именно на них будет заострено внимание автора в следующих главах диссертации.

Необходимость адаптации алгоритмов идентификации неизмеряемых координат к дрейфу параметров математической модели объекта, безусловно, является актуальной задачей при построении бездатчиковых СВУ асинхронными ЭП. Однако широко известные на сегодня их структуры обладают рядом недостатков - неустойчивость алгоритма адаптации при низких частотах вращения и в генераторных режимах; появление статической ошибки вычисления скорости на холостом ходу. Решение поставленного круга проблем является одной из задач диссертационного исследования и выполнено в следующих главах работы.

Во второй главе приводится методика структурного синтеза и исследование алгоритма текущей идентификации частоты вращения и опорного вектора потокосцеплений ротора АДКЗР. Идентификатор строится на основе структуры АСЗМ.

Математическая модель алгоритма текущей идентификации частоты вращения и вектора потокосцеплений ротора использует модель АДКЗР в координатах состояния "токи статора - потокосцепления ротора" в системе координат (а,|3), жестко связанной со статором:

где символом л обозначены оценки соответствующих величин; Ь Ь -I?

Цзе = ' Г-- ~ эквивалентная индуктивность рассеяния машины, приведен-

т Ьг

ная к цепи статора; Гг=— - постоянная времени роторной цепи

АДКЗР; кг = ——. Верхний индекс указывает на то, по какой модели, статорной Ьг

(потенциальной) или роторной (токовой), вычисляется соответствующая оценка вектора потокосцеплений ротора. Поскольку первое уравнение приведенной выше системы не содержит текущего значения частоты вращения ротора, ста-торная модель принимается в качестве эталонной (задающей - ЭМ), тогда как роторную модель, требующую наличия информации о частоте вращения ротора, рассматриваем как настраиваемую (адаптивную - НМ).

Как видно из системы (4), оценка вектора потокосцеплений может быть вычислена как по первому уравнению АСЗМ (модели цепи статора - МЦС), так и по второму (модели цепи ротора - МЦР). Идея рассматриваемого метода

(4)

идентификации частоты вращения заключается в сведении к нулю разности фаз между двумя оценками этой величины посредством пропорционально-интегрального (ПИ) регулятора, формирующего оценку электрической частоты

вращения ротора Если условие выполняется, и парамет-

ры двигателя заданы верно, то оценка электрической частоты вращения ротора имеет истинное значение. Структурная схема данного алгоритма идентификации представлена на рис.1.

и,

==Ф=5 1

МЦС(ЭМ)

I

Ч»"

Векторное произведение

х =4 £

0)„

=Ф

=*$=Ч1л

МЦР(1Ш)

т:

X

Рис. 1. Структурная схема идентификатора частоты вращения, построенного по принципу АСЗМ

В диссертационной работе предлагаются две авторские методики синтеза регулятора АСЗМ: первая - на основе линеаризованной математической модели АСЗМ; вторая - исходя из теоремы об асимптотической устойчивости систем автоматического регулирования второго метода Ляпунова.

Рис. 2. Стабилизация МЦС

Недостаток идентификатора скорости, построенного по методике АСЗМ: эталонная модель является нейтрально устойчивой, т.к. два интегратора, не охваченные обратной связью, обуславливают нулевой корень характеристического уравнения кратности два. Для того чтобы сделать идентификатор устойчивым асимптотически, стабилизацию модели цепи статора предлагается осуществляется охватом интегратора отрицательной обратной связью и введением в нее ПИ-регулятора, синтез которого ведется по линеаризованному контуру регулирования алгебраической суммы векторов потокосцеплений. Стабилизированная таким образом модель цепи статора изображена на рис. 2.

Наиболее критичными параметрами для работы бездатчиковой СВУ с идентификатором частоты вращения и вектора потокосцеплений ротора являются активное сопротивление статора, эквивалентная индуктивность рассеяния, постоянная времени ротора АДКЗР. Влияние главной индуктивности машины сказывается только тогда, когда меняется ток намагничивания, а это имеет место только в ЭП с двухзонным регулированием. Активное сопротивление статора изменяется в процессе нагрева и охлаждения машины, особенно это чувствительно "внизу" диапазона регулирования скорости. Отклонение значения эквивалентной индуктивности рассеяния от истинной величины наиболее критично "вверху" диапазона регулирования скорости. Влияние отклонения постоянной времени ротора проявляется в возникновении статической ошибки вычисления скорости.

В третьей главе рассматриваются возможные для практической реализации структуры идентификаторов опорного вектора потокосцеплений статора и частоты вращения ротора АСМ. Приводятся структуры с измерением статор-ных переменных и без измерения таковых.

При возможности непосредственного измерения токов и напряжений статора АСМ для вычисления углового положения ориентирующего вектора потокосцеплений статора в системе координат, неподвижной относительно ротора, и для текущей идентификации частоты вращения ротора можно воспользоваться принципом АСЗМ. Математическая модель предложенного идентификатора строится по уравнениям роторной цепи и статорной цепи МДП в неподвижных относительно ротора (а,(3) и статора (аг, (Зг) декартовых системах координат:

Lae\r = ~Rr\r—ksyYs +U,

d4!s

(5)

А

В системе (3.1) приняты следующие обозначения: - вектор потокосцеплений статора неподвижный относительно ротора МДП; Ч*/ - вектор потокосце-

Ы -Ь2

плений статора неподвижный относительно статора МДП; Ьгае = ' г-— -

эквивалентная индуктивность рассеяния машины, приведенная к цепи ротора;

Ls

В результате преобразований конечная математическая модель идентификатора частоты вращения ротора и вектора потокосцеплений статора АСМ принимает следующий вид, а структурная схема алгоритма приведена на рис. 3.

*г=(fk-Rrh-k (*г - tr)+к - WK

= jk -Rsh- (к +к J*; dtjdt, (6)

Рис. 3. Структурная схема идентификатора тира АСЗМ с измерением токов и напряжений статора и ротора

На рис. 3 блок ПК обеспечивает приведение оценки вектора потокосцеплений статора в систему координат, неподвижную относительно ротора двигателя. В

данном случае модель цепи ротора - эталонная, модель цепи статора - настраиваемая. Посредством блока А - адаптера вычисляется оценка текущей частоты вращения ротора АСМ в соответствии с законом, приведенным в третьем уравнении системы (6). Методика синтеза регулятора АСЗМ аналогична описанной во второй главе диссертационной работы. Стабилизация моделей цепи статора и ротора осуществляется охватом интеграторов отрицательными обратными связями и введением в обратные связи ПИ-регуляторов ("корректоров нулей" -КН), способных обеспечить максимальную глубину подавления медленно изменяющихся "смещений нулей", как и для идентификатора неизмеряемых величин АДКЗР.

Кроме структуры типа АСЗМ с измерениями статорных токов и напряжений, в третьей главе работы рассмотрены: структура АСЗМ без измерения напряжений статора; структура АСЗМ с адаптацией по ЭДС статора; ориентация вращающейся системы координат при прямом измерении углового положения ротора АСМ; структура идентификатора углового положения вектора потокос-цеплений статора и частоты вращения ротора типа НПП. Определены преимущества и недостатки всех перечисленных выше структур.

Отдельно в третьей главе диссертации приводятся методика синтеза и результаты исследования идентификатора углового положения вектора потокос-цеплений статора и частоты вращения ротора АСМ при измерениях только переменных на выходе ПЧ. Это обусловлено тем, что при модернизации ЭП на базе АДФР среднего напряжения (6 или 10 кВ) заказчиком часто ставится задача избежать установки каких-либо датчиков не только на валу, но и на высоковольтной стороне машины. В этих случаях приходится ограничиваться лишь т.н. "клеммными" измерениями переменных, доступных в структуре питающего обмотку ротора преобразователя частоты, и использовать для целей ориентирования по полю только модель цепи ротора двигателя.

Математическая модель идентификатора с "клеммными" измерениями в неподвижной относительно ротора декартовой системе координат описывается уравнениями

Структурная схема подсистемы идентификации приведена на рис. 4.

Стабилизация модели цепи ротора осуществляется способом, аналогичным описанному выше. Для вычисления оценки частоты вращения ротора используется следящий тригонометрический анализатор, принцип действия которого заключается в сведении к нулю оценки проекции вектора потокосцепле-ний статора на поперечную ось полеориентированной системы координат.

Результаты цифрового моделирования системы асинхронизированного синхронного ЭП с подсистемой идентификации при "клеммных" измерениях представлены на рис. 5.

с "клеммными" измерениями

. . .л,. .. л........

! V !

Графпкнпереходных процессов по скорости Графики переходных процессов по току п электромагнитному моменту статора п току ротора

1.5 2 2.5 -1 3.5 4 4.;

Полная мощность, потребляемая по цепям статора л ротора

Рис. 5. Результаты цифрового моделирования системы бездатчикового асинхронизированного синхронного ЭП

Четвертая глава диссертации посвящена методике структурно-параметрического синтеза алгоритма бездатчикового векторного управления АДКЗР. Методика базируется на теории функций Ляпунова. Разработанный с ее помощью алгоритм идентификации частоты вращения ротора адаптивен к

изменениям активного сопротивления статора АДКЗР, не требует инжекции в статор двигателя специальных тестовых воздействий и имеет расширенную область устойчивости. В качестве структурной базы алгоритма используется настраиваемая модель типа "наблюдатель полного порядка".

Математическая модель объекта наблюдения - электромагнитных процессов АД - представлена в неподвижной декартовой системе координат. Структура НПП позволяет совместно с вычислением скорости оценивать еще один параметр, входящий в его математическую модель. В качестве второй идентифицируемой величины предлагается выбрать активное сопротивление статора К5, отклонение которого наиболее критично с точки зрения устойчивости всей системы векторного управления ЭП при глубоком регулировании скорости.

Согласно теореме Ляпунова адаптивный идентификатор будет устойчив асимптотически "в целом", если обеспечена отрицательная определенность производной от функции Ляпунова во всем пространстве состояний наблюдателя. Для этого предлагается законы идентификации и адаптации НПП сформировать в следующем виде:

= X]

h}kr

~ТГ

h^A

соvkr

где с,- = I s - Is; Xi Д2 _const > 0; hh hy - весовые коэффициенты. Структурная схема адаптивного НПП приведена на рис. 6.

и.

Модель АДКЗР в соответствии с (4.1)

R*

ОК

*/Т\ ' к V -K/TV-

^' BeKioDHoe ^ >

/

ОХ

Векторное произведение

Скалярное произведет!?

vs.

Скалярное произведет!?

X ..................- к у

-S

ал.

■ « R

О

Рис. 6. Структурная схема адаптивного НПП 15

Разработанная методика структурно параметрического синтеза адаптивного идентификатора скорости на основе НПП обладает рядом преимуществ по сравнению с существующими аналогами. А именно: алгоритм идентификации устойчив при низких частотах вращения (100:1 вниз от номинальной) в двигательных и в генераторных режимах; отсутствует статическая ошибка вычисления скорости на холостом ходу. Главное ограничение на работоспособность алгоритма - неустойчивость в режимах противовключения. Однако такое ограничение принципиально присуще всем алгоритмам, использующим только основную (рабочую) гармонику напряжения и тока. Решить данную проблему можно лишь инжекцией дополнительного мультигармонического тестового воздействия в напряжение (или ток) по продольной оси (оси d), т.е. переходом к активной текущей идентификации. Поэтому в рамках рассматриваемого алгоритма предложено автоматически выявлять режимы противовключения и на их продолжительность "отключать" идентификацию активного сопротивления статора.

Пятая глава посвящена описанию экспериментальной установки по исследованию адаптивного алгоритма бездатчикового векторного управления АСМ.

На предприятии ЗАО "ЭРАСИБ" (г. Новосибирск) при непосредственном участии автора произведены разработка, наладка и лабораторные испытания двух четырехуровневых ПЧ "ЭРАТОН-ФР-630-390-1025", связанных по управлению и работающих по схеме выравнивания нагрузок с резервированием. Автор также принимал участие в пуско-наладочных работах указанных ПЧ на шахтной подъемной машине ОАО "Приморский ГОК".

На рис. 7 в качестве примера представлены переходные процессы по

л w dps

оценке частоты скольжения (0^, заданной частоте скольжения со5 , оценке модуля вектора потокосцеплений статора iffs, продольной - ird и поперечной - irq

составляющим тока ротора при пуске ЭП на минимальную частоту вращения с последующим разгоном до номинальной.

1030

1040

1050

1080

1090

1100

1060 1070 Time [seel

Рис. 7. Результаты экспериментального исследования системы бездатчикового асинхронизированного синхронного ЭП

В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы, даны подробные рекомендации по их практическому применению.

В приложения вынесены параметры исследуемых методом цифрового моделирования АДКЗР и АДФР; структурные схемы математических моделей в пакете Matlab-Simulink; вспомогательные результаты цифрового моделирования и экспериментальных исследований; акты внедрения и использования результатов диссертации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные в диссертационной работе исследования позволили получить следующие результаты.

1. Составлено математическое описание управляемой по ротору АСМ в координатах ток ротора - потокосцепление статора, определены управляющие воздействия и соответствующие им регулируемые координаты. Сформулированы принципы векторного управления управляемой по ротору АСМ.

2. На основе принципа АСЗМ синтезированы наблюдатель вектора потокосцеплений ротора, не содержащий в своей структуре "открытых интеграторов", и идентификатор частоты вращения ротора АДКЗР, не имеющий статической ошибки вычисления скорости. Стабилизация МЦС осуществлялась путем охвата интегратора ООС с введением в нее ПИ - регулятора. Проведено исследование влияния параметров математической модели идентификатора на работоспособность системы ЭП.

3. Предложены структуры алгоритмов идентификации вектора потокосцеплений статора и частоты вращения ротора АДФР, даны рекомендации к их практическому применению. Разработана методика структурно-параметрического синтеза идентификатора при измерениях только переменных на выходе ПЧ, не содержащего в своей структуре "открытых интеграторов", и не имеющего статической ошибки вычисления скорости. Стабилизация МЦР осуществлялась путем охвата интегратора ООС с введением в нее ПИ - регулятора.

4. Разработан и исследован алгоритм адаптации идентификатора частоты вращения ротора АДКЗР, построенного на основе структуры НПП, к изменениям активного сопротивления статора. При разработке алгоритма решены проблемы, присущие существующим аналогам, и без инжекции дополнительных тестовых воздействий расширена область устойчивости. Предложенный алгоритм является четырехквадрантным, работоспособен в двигательном режиме с диапазоном регулирования скорости не ниже 100:1, а в генераторном - не ниже 50:1. Предложенная методика может быть основой для синтеза других типов идентификаторов частоты вращения, нечувствительных к изменениям параметров.

5. Работоспособность разработанных алгоритмов подтверждена экспериментально. Выносимые на защиту алгоритмы управления асинхронными ЭП

получили реализацию в ПЧ "ЭРАТОН-М5" и "ЭРАТОН-ФР" серийно выпускаемых предприятием ЗАО "ЭРАСИБ" (г. Новосибирск) и активно эксплуатируются на механизмах главного и вспомогательного подъемов ОАО "Братский алюминиевый завод" и ОАО "Приморский ГОК".

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах.

Работы, опубликованные в центральных журналах, рекомендованных списком ВАК:

1. Панкратов В.В. Синтез адаптивных алгоритмов вычисления скорости асинхронного электропривода на основе второго метода Ляпунова / В.В. Панкратов, Д.А. Котин // Электричество. - 2007. - № 8. - С. 48 - 53.

2. Панкратов В.В. Бездатчиковый асинхронизированный синхронный электропривод с векторным управлением / В.В. Панкратов, Д.А. Котин И Электротехника. - 2009. - № 12. - С. 13 - 19.

3. Панкратов В.В. Принципы векторного управления и алгоритмы ориентирования по полю в асинхронизированном синхронном электроприводе / В.В. Панкратов, Д.А. Котин // Мехатроника. Автоматизация. Управление. -2010.-№4,-С. 46-51.

4. Многодвигательные асинхронные электроприводы с автоматическим выравниванием нагрузок / В.В. Панкратов, В.Ю. Волков, Е.А. Волкова, Д.А. Котин, Е.С. Тетюшева, Т.А. Хныкова II Транспорт: наука, техника, управление. -2008.-№6.-С. 32-37.

Прочие публикации:

5. Котин Д.А. Структурно-параметрический синтез идентификатора частоты вращения ротора асинхронного электропривода вторым методом Ляпунова // Автоматизированные электромеханические системы: сб. научных трудов; под общ. Ред. В.Н. Аносова. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2008. - С. 101 - 107.

6. Котин Д.А. Разработка и исследование системы векторного управления машиной двойного питания / Д.А. Котин, В.В. Панкратов II Материалы IX международной конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения» АПЭП-2008 в 7 томах. Том 7: Силовая электроника и механотрони-ка. Устройства автоматики и систем управления. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2008. - Т. 7.-С. 95- 100.

7. Котин ДА. Методика синтеза адаптивных алгоритмов "бездатчиково-го" векторного управления асинхронным электроприводом / Д.А. Котин, В.В. Панкратов // Электротехника, электромеханика, электротехнологии ЭЭЭ-2007: Материалы третьей научно-технической конференции с международным участием. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2007. - С. 51 - 57.

8. Котин Д.А. Алгоритмы текущей идентификации координат в асинхронизированном синхронном электроприводе / Д.А. Котин, В.В. Панкратов II

18

Электротехника, электромеханика, электротехнологии ЭЭЭ-2009: Материалы четвертой научно-технической конференции с международным участием. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2009. - С. 100- 105.

9. Котин Д.А. К вопросу о бездатчиковом векторном управлении электроприводами подъемно-транспортных механизмов / Д.А. Котин, В.В. Панкратов // Электромеханические преобразователи энергии: Материалы международной науч.-техн. конф., 17 - 19 октября 2007 г., Томск ТПУ. - Томск: Изд-во Томского политехи, ун-та, 2007. - С. 238 - 240.

Ю.Котин Д.А. Синтез алгоритма текущей идентификации координат асинхронизированного синхронного электропривода / Д.А. Котин, В.В. Панкратов // Электромеханические преобразователи энергии: Материалы международной науч.-техн. конф., 13-16 октября 2009 г., Томск ТПУ. - Томск: Изд-во Томского политехн. ун-та, 2009. - С. 228 - 232.

11. Котин Д.А. Оптимальное по критерию минимума потерь в меди векторное управление асинхронным двигателем /Д.А. Котин, A.C. Полосков, И.Д. Пыкин // Электромеханические преобразователи энергии: Материалы международной науч.-техн. конф., 13 - 16 октября 2009 г., Томск ТПУ. - Томск: Изд-во Томского политехн. ун-та, 2009. - С, 232 - 236.

12. Котин ДА. Разработка и внедрение модернизированных частотно-регулируемых асинхронных электроприводов с цифровым управлением для общепромышленных механизмов ¡ДА. Котин, A.C. Вылцан // Материалы Всероссийской конференции - конкурса инновационных проектов студентов и аспирантов по приоритетному направлению Программы "Энергетика и энергосбережение" (Томск, 26 - 29 сентября 2006 г.). - Томск: Изд-во Томского политехн. ун-та, 2006. - С. 61 - 68.

13. Котин Д.А. Вопросы построения алгоритмов бездатчикового векторного управления асинхронным электроприводом // Наука. Технологии. Инновации - 2005: материалы Всероссийской научной конференции молодых ученых в 7 частях. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2006. - Ч. 3. - С. 179 - 181.

14. Котин Д.А. Разработка и исследование адаптивного алгоритма векторного управления общепромышленным асинхронным электроприводом // Наука. Технологии. Инновации - 2006: Материалы Всероссийской научной конференции молодых ученых в 7 частях. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2006. -Ч. З.-С. 90-92.

15. Котин Д.А. Бездатчиковое векторное управление асинхронными двигателями с фазным ротором для систем электропривода подъемно-транспортных механизмов // Наука. Технологии. Инновации - 2007: Материалы Всероссийской научной конференции молодых ученых в 7 частях. — Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2007. - Ч. 3. - С. 43 - 45.

16. Котин Д.А. Адаптивный алгоритм идентификации частоты вращения ротора асинхронного электропривода // Наука. Технологии. Инновации - 2008: Материалы Всероссийской научной конференции молодых ученых в 7 частях. -Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2008. - Ч. 3. - С. 35 - 37.

Подписано в печать 14.10.10. Формат 60x84x1/16 Бумага офсетная. Тираж 120 экз. Печ. л. 1.25 Заказ № 1524

Отпечатано в типографии Новосибирского государственного технического университета 630092, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ "АД - ПЧ С ШИМ" КАК ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ, БЕЗДАТЧИКОВОЕ ВЕКТОРНОЕ УПРАВЛЕНИЕ И АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ.

1.1. Математическая модель АД.

1.1 Л. Фазные преобразования электромагнитных переменных МДП.

1.1.2. Баланс мощностей и электромагнитный момент МДП.

1.1.3. Математическая модель АДКЗР как объекта векторного управления.

1.1.4. Математическая модель управляемой по ротору МДП как объекта векторного управления.

1.2. Векторное управление асинхронной машиной на основе идеализированного ПЧ.

1.2.1. Принцип векторного управления АДКЗР.

1.2.2. Принцип векторного управления АДФР.

1.2.3. Способы полеориентирования.

1.3. Проблема текущей идентификации неизмеряемых координат состояния асинхронной машины в бездатчиковых СВУ.

1.3.1. Методы текущей идентификации неизмеряемых координат состояния асинхронной машины.

1.3.2. Адаптивное управление с идентификацией в бездатчиковых СВУ.

1.4. Выводы.

ГЛАВА 2. СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ ПОДСИСТЕМЫ ИДЕНТИФИКАЦИИ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ И ОПОРНОГО ВЕКТОРА

ПОТОКОСЦЕПЛЕНИЙ РОТОРА АДКЗР.

2.1. Адаптивные системы с задающей моделью в задачах вычисления частоты вращения АДКЗР.

2.1.1. Структурный синтез идентификатора частоты вращения с задающей моделью.

2.1.2. Исследование процессов в бездатчиковой СВУ АДКЗР с идентификатором типа АСЗМ методом цифрового моделирования.

2.1.3. Анализ ошибок реализации АСЗМ на процессы вычисления оценок неизмеряемых координат.

2.2. Выводы.

ГЛАВА 3. СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ ПОДСИСТЕМЫ ИДЕНТИФИКАЦИИ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ И ОПОРНОГО ВЕКТОРА

ПОТОКОСЦЕПЛЕНИЙ СТАТОРА АСМ.

3.1. Структуры идентификаторов с измерениями статорных токов и (или) напряжений АСМ.

3.1.1. Ориентация вращающейся системы координат при прямом измерении углового положения ротора АСМ.

3.1.2. Идентификация углового положения вектора потокосцеплений статора и частоты вращения ротора методом АСЗМ.

3.1.3. Структура АСЗМ без измерения напряжений статора.

3.1.4. Структура АСЗМ с адаптацией по ЭДС статора.

3.1.5. Идентификация углового положения вектора потокосцеплений статора и частоты вращения ротора методом АНПП.

3.2. Идентификация углового положения вектора потокосцеплений статора и частоты вращения ротора АСМ при измерениях только переменных на выходе ПЧ.

3.3. Исследование процессов в бездатчиковой СВУ АДФР методом цифрового моделирования.

3.4. Выводы.

ГЛАВА 4. АЛГОРИТМЫ ТЕКУЩЕЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ ПАРАМЕТРОВ

АД В АДАПТИВНЫХ БЕЗДАТЧИКОВЫХ СУЭП.

4.1. Текущая идентификация активного сопротивления статора АДКЗР на основе наблюдателя полного порядка.

4.1.1. Методика структурно-параметрического синтеза адаптивного идентификатора скорости, на основе структуры Hi ill.

4.1.2. Исследование адаптивного алгоритма идентификации частоты вращения ротора АДКЗР.

4.2. Выводы.

ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АДАПТИВНЫХ

АЛГОРИТМОВ БЕЗДАТЧИКОВОГО ВЕКТОРНОГО УПРАВЛЕНИЯ.

5.1. Экспериментальное исследование адаптивной системы бездатчикового векторного управления АДКЗР.

5.1.1. Описание экспериментальной установки.

5.1.2. Результаты экспериментального исследования.

5.2. Экспериментальное исследования адаптивной системы бездатчикового векторного управления ACM.

5.2.1. Описание экспериментальной установки.

5.2.2. Описание режимов работы шахтной подъемной машины.

5.2.3. Результаты экспериментального исследования.

5.3. Выводы.

Известно, что более 60% всей вырабатываемой в мире электроэнергии потребляется электроприводами (ЭП), причём большинство из них это электроприводы общепромышленных механизмов (насосы, вентиляторы, компрессоры, транспортёры, подъемно-транспортные механизмы и т.п.), построенные на базе асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

Еще недавно (в России - в конце 70-х - начале 80-х гг.) примерно 80% электромеханического преобразования энергии осуществлялось ЭП с двигателями постоянного тока (ДПТ) и асинхронными двигателями с коротко-замкнутым ротором (АДКЗР). Причем ДПТ применялся для регулируемых ЭП, АДКЗР - в основном, для нерегулируемых ЭП. Это объясняется, с одной стороны, хорошими регулировочными характеристиками и простотой построения систем управления ДПТ, но обладающего невысокой надежностью, ограниченного по мощности, требующего обеспечения щадящих условий работы (невозможность эксплуатации во взрывоопасных и агрессивных средах). С другой стороны, простотой конструкции, высокой надежностью, дешевизной, но сложными в реализации регулировочными характеристиками АДКЗР.

Однако большинство технологических процессов требует регулирования координат исполнительного механизма, иначе говоря, процесса электромеханического преобразования энергии. При нерегулируемом ЭП оно обычно осуществляется путем управляемого изменения в самом технологическом процессе. В частности, в насосах, компрессорах, вентиляторах - путем открытия и закрытия заслонок. Практика показала, что если отказаться от регулирования заслонками и перейти к регулированию АДКЗР можно сэкономить электроэнергию до (30.60)% по сравнению с нерегулируемыми АДКЗР.

На сегодняшний день можно утверждать, что Россия, как и весь мир, активно переходит на использование регулируемого по скорости ЭП переменного тока и, в частности, систем на базе АДКЗР во всех отраслях про6 мышленности и на транспорте. Это связано, прежде всего, с развитием соответствующей элементной базы: силовых полностью управляемых полупроводниковых приборов, микроэлектроники и микропроцессорной техники, а также становлением теоретической базы — теории ЭП переменного тока и теории автоматического управления многосвязными нелинейными объектами. Все это позволяет получить реально эффективные способы управления ЭП переменного тока. Поэтому сегодня частотно-регулируемый ЭП на базе АДКЗР находит новые "для себя" области применения - станки, мехатрон-ные системы машиностроения, активно внедряется в области электрического транспорта в качестве тягового ЭП. В настоящее время с уверенностью можно утверждать, что частотно-регулируемый асинхронный ЭП является наиболее успешно прогрессирующим техническим решением в сфере автоматизации общепромышленных механизмов и энергосберегающих технологий.

Исследования в области действующего электрооборудования отечественных промышленных предприятий показали довольно широкое применение асинхронных двигателей с фазным ротором (АДФР) для мощных (более 300кВт) механизмов с тяжелыми условиями пуска (ЭП подъемно-транспортных механизмов, ЭП главного движения вращающихся цементных печей и пр.). Применение в подобных механизмах ЭП на базе АДФР с рези-сторными релейно-контакторными системами управления объясняется высокой перегрузочной способностью АДФР (коэффициент перегрузки - 2,5, как и у ДПТ), простота регулирования путем введения в цепь ротора добавочных активных сопротивлений. Однако на сегодняшний день, такой способ управления АДФР себя исчерпал, поскольку не снимает главных проблем данной электромеханической системы (ЭМС) — ненадежность релейно-контакторной аппаратуры, необходимость отвода тепла от резисторной станции, низкая энергоэффективность. Современная реальность требует глобальной модернизации ЭП на базе АДФР — перехода к частотно-регулируемому ЭП.

Несмотря на сделанное выше заявление, отечественные предприятия -производители регулируемого ЭП неохотно берутся за модернизацию таких 7

ЭМС. Причина кроется в том, что большинство АДФР высоковольтные - как правило, 6.10 кВ напряжение статора и 1. 1,5 кВ напряжение ротора, что, несомненно, обуславливает определенные сложности при проектировании силовой части преобразователей частоты (ПЧ).

Выходом из сложившейся ситуации может стать разработка систем управления высоковольтными АДФР по схеме асинхронизированной синхронной машины (АСМ) с векторным управлением по цепям ротора. Поскольку силовая часть асинхронизированного синхронного ЭП (АСЭП) предполагает установку в инверторе напряжения малого числа низковольтных транзисторов, следовательно, ПЧ будет иметь намного меньшую стоимость, чем высоковольтные преобразователи частоты для управления АДФР с закороченным ротором по цепям статора. Наличие активного выпрямителя напряжения (АВН) на входе позволяет энергию скольжения двигателя рекуперировать в питающую сеть, а не рассеивать ее на пусковых сопротивлениях.

Согласно ГОСТ 27471-87 асинхронизированной синхронной машиной (АСМ) называется неявнополюсная синхронная машина с продольно-поперечным возбуждением, у которой обмотки индуктора присоединяются к регулируемому преобразователю частоты, то есть АСМ является частным случаем неявнополюсной электрической машины двойного питания (МДП). Большинство известных отечественных и зарубежных работ по автоматическому управлению АСМ ориентированы на их использование в системах генерирования электрической энергии - турбогенераторы и компенсаторы реактивной мощности, а в автономных генераторных комплексах малой и средней мощности и ветроэнергетике - регулируемые генераторы с переменной частотой вращения вала. Этими вопросами занимались и основоположники теории и практики АСМ [5, 6, 34]. Исключение составляют лишь те немногочисленные публикации, в которых обсуждаются отдельные аспекты применения АСМ в системах регулируемого электропривода, например [10, 20].

Проведем обзор современных систем автоматического управления асинхронными ЭП на примере ЭП с АДКЗР. Современный ЭП переменного тока, как правило, содержит двухзвенный преобразователь частоты (ПЧ), выпрямитель которого нагружен на автономный инвертор напряжения (АИН), работающий в режиме широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Зачастую это либо синусоидальная ШИМ, со всякого рода модификациями, которые за счёт более рационального расположения потенциальной зоны нагрузки в потенциальной зоне источника питания увеличивают запас преобразователя по напряжению, либо векторная ШИМ. Указанная структура преобразователя частоты позволяет независимо от режимов работы ЭП обеспечить высокий коэффициент мощности силовой цепи. При невысоких требованиях к диапазону регулирования частоты вращения двигателя и стабильности поддержания заданных параметров, целесообразно реализовывать скалярное управление АДКЗР. Для быстродействующих приводов с широким диапазоном регулирования, требуется векторное управление.

В 1971 г. Ф. Блашке предложил новый принцип управления АДКЗР. В соответствии с этим принципом уравнения электрического равновесия АДКЗР рассматриваются не в стационарной (кларковской) системе координат, а во вращающейся полеориентированной системе координат Парка-Горева. Ориентация системы координат осуществлялась по вектору потокос-цеплений ротора. При построении систем векторного управления асинхронными ЭП используются два принципиально различных подхода, называемые непосредственным и косвенным ориентированием вектора управляющих воздействий по направлению магнитного поля двигателя (непосредственное и косвенное полеориентирование).

При таком математическом описании процессов в АДКЗР все основные переменные электрической машины изменяются не по гармоническому закону, а по стационарному (как в ДПТ). Такой подход к управлению АДКЗР получил название Field Oriented Control (FOC) (векторное управление), что позволило строить системы управления АДКЗР по тем же принципам, что и 9 системы управления двигателями постоянного тока, в частности, по подчиненному принципу. Теоретически это позволяет достичь в АДКЗР тех же регулировочных характеристик, что и в ДПТ.

Согласно [22] для реализации систем векторного управления необходимо иметь информацию о всем векторе координат состояния АД. Соответственно возникает проблема получения информации об опорном векторе по-токосцеплений ротора. В разное время эту проблему решали путем измерения индукции магнитного поля в расточке статора двигателя датчиками Холла, или же на основании косвенной информации о потоках, получаемой по ЭДС, наводимой в специально уложенной в статор измерительной обмотке. Для измерения угловой скорости ротора использовались тахогенераторы или импульсные датчики. Однако все это требовало замены или доработки огромного парка общепромышленных АДКЗР, которые не предназначались для регулирования и не были снабжены этими датчиками. Нецелесообразность применения датчиков Холла и измерительных обмоток подтверждается тем фактом, что вследствие несинусоидальности распределения магнитного поля по воздушному зазору машины, зубцовых пульсаций магнитного потока и погрешностей установки датчиков Холла на геометрических осях фазных обмоток, получаемые с их помощью оценки, лишь приближенно пропорциональны по мгновенным значениям компонентам интегрального вектора главных потокосцеплений двигателя. Использование же измерительных обмоток основано на интегрировании наведенных в них ЭДС, что связано с известными трудностями и накладывает весьма жесткие ограничения на диапазон рабочих частот по статорным переменным. В целом, все описанные выше способы получения информации о координатах состояния АДКЗР значительно снижают надежность асинхронного электропривода.

К началу 80-х годов были достигнуты большие успехи в области современной теории автоматического управления, что позволило оценивать не-измеряемые составляющие вектора состояния АДКЗР. Наиболее перспективным способом получения информации о недоступных прямому измерению

10 координатах АДКЗР является построение быстродействующих устройств идентификации.

Идентификатор — это специальная динамическая подсистема, выходные сигналы которой служат в качестве оценок неизмеряемых координат состояния объекта управления. Идентификатор должен быть устойчивым по начальным условиям и внешним воздействиям, использовать сигналы датчиков только заранее определенных и доступных непосредственным измерениям физических величин, быть малочувствительным к ошибкам в априорной информации о параметрах объекта управления.

Именно такие способы построения систем управления ЭП переменного тока, становятся предпосылками для появления к середине 80-х годов первых ЭП, не оснащенных датчиками магнитного состояния и координат механического движения (скорости, положения ротора) АДКЗР. Такие ЭП получили название бездатчиковые (sensorless). Основным требованием, предъявляемым к современным общепромышленным ЭП, является обеспечение диапазонов регулирования скорости: в бездатчиковом варианте - не менее 100, при наличии датчика скорости - не менее 10000.

Построение алгоритмов бездатчикового управления [14] осуществляется путем использования систем идентификации (наблюдения), с помощью которых вычисляются оценки необходимых величин. На сегодняшний день наиболее популярными, как в теоретических, так и в инженерных приложениях, системами идентификации частоты вращения ротора АДКЗР являются алгоритмы типа MRAS - Model Reference Adaptive System (адаптивная система с задающей или эталонной моделью - АСЗМ), FOO - Full Order Observer (наблюдатель полного порядка - НПП), EKF — Extended Kaiman Filter (расширенный фильтр Калмана). Выходным сигналом всех этих алгоритмов являются оценки вектора потокосцеплений и электрической частоты вращения ротора асинхронной машины.

Все приведенные выше недостатки "датчиковых" ЭП с АДКЗР можно отнести и к АСЭП — проблемы определения углового положения вектора по

11 токосцеплений статора и частоты вращения ротора. Как следствие необходимость построения подсистем идентификации указанных неизмеряемых величин. Другим важным аспектом при построении бездатчиковых АСЭП является целесообразность отказа от датчиков "статорных" переменных при управлении АДФР по ротору. Их главный недостаток - удаленность объекта измерений от ПЧ и, как следствие, снижение надежности ЭМС. К тому же высоковольтные датчики тока и напряжения имеют довольно высокую стоимость. Вследствие этого преимуществом при реализации будут обладать алгоритмы бездатчикового векторного управления АСЭП не требующие информации о фазных токах и напряжениях статора АДФР.

На сегодняшний день все наиболее известные структуры алгоритмов идентификации компонентов и углового положения вектора потокосцепле-ний ротора и частоты вращения ротора, в том или ином виде используют математическую модель электромагнитных процессов в АДКЗР. В нее входят неточно известные и переменные параметры, такие как сопротивления ротора и статора. Собственные индуктивности ротора и статора, а также их взаимная индуктивность вследствие эффекта магнитного насыщения имеют сложную зависимость от тока намагничивания.

В связи с этим возникают следующие проблемы. Во-первых, необходимые для построения идентификаторов потокосцепления и скорости параметры электрической машины являются существенно переменными величинами в зависимости от режимов работы ЭП. Во-вторых, в настоящий момент широко доступными являются справочники по АДКЗР серии 4А, но в последнее время все более широкое распространение приобретают модернизированные серии АДКЗР. Как для них определять параметры схемы замещения? Все эти проблемы можно решить с помощью алгоритмов идентификации существенно переменных параметров АДКЗР. Их можно разделить по назначению на алгоритмы предварительной и текущей идентификации, а по принципу работы на алгоритмы активной и пассивной идентификации.

Алгоритмы предварительной ("Off-line") идентификации обеспечивают вычисление параметров АДКЗР непосредственно перед запуском ЭП. Это, прежде всего, значения активного сопротивления статора, индуктивные параметры двигателя, постоянная времени роторной цепи. Оценки этих величин являются начальными приближениями для алгоритмов текущей идентификации.

Алгоритмы текущей ("On-line") идентификации используются в ходе работы ЭП для слежения за дрейфом параметров АДКЗР вследствие изменения температуры двигателя и рабочей точки на кривой намагничивания.

Активная идентификация предполагает использование специальных тестовых воздействий, предназначенных для определения необходимого параметра АДКЗР. Пассивная идентификация опирается на характерные особенности переходных процессов (например, "перелом" кривой тока в переходном процессе предварительного намагничивания АДКЗР) и не вмешивается в ход технологического процесса. Применение активных алгоритмов целесообразно на этапе предварительной идентификации. В ходе текущей идентификации предпочтительнее применять пассивные алгоритмы, так как использование тестового воздействия будет неизбежно проявляться в магнитном потоке и электромагнитном моменте машины, а вследствие этого и в частоте вращения ротора.

Требования к ЭП подъемно-транспортных механизмов. Проектирование систем автоматизированного ЭП подъемно-транспортных механизмов довольно существенно отличается от систем управления механизмами насосов, конвейеров, мельниц, прессов и пр. Это объясняется тем, что подъемно-транспортные механизмы предъявляют к автоматизированному ЭП ряд специфических требований [8, 23]:

1. Способность развивать более чем номинальный вращающий момент во всем динамическом диапазоне изменения скоростей, начиная с нулевой, и во всех четырех квадрантах плоскости механических характеристик как при использовании датчика частоты вращения (положения) ротора двигателя, так и в бездатчиковом варианте.

2. Высокое быстродействие в процессах при отработке возмущений, позволяющее "подхватывать" висящий груз при его растормаживании без значительной интегральной ошибки по положению. Вследствие этого синтез контура регулирования скорости рекомендуется производить по возмущающему воздействию [4].

3. Наличие S-образного задатчика интенсивности, обеспечивающего плавное движение при разгоне и торможении ЭП за счет сглаживания начальных и конечных участков траектории разгона и торможения.

4. Функция управления тормозом и возможность гибкого интегрирования ЭП в систему управления краном, подъемником, лифтом.

5. Возможность торможения с рекуперацией энергии в питающую сеть.

6. Предварительная автоматическая самонастройка системы управления на параметры двигателя и коррекция настройки (адаптация системы) в процессе работы ЭП.

7. Необходимый набор защит от перегрузок, способных привести к аварии.

В связи с этим на сегодняшний день актуальной является задача построения отечественных современных импортозамещающих систем управления частотно-регулируемым асинхронным ЭП, поскольку в различных отраслях российской промышленности широко применяются ПЧ зарубежного производства (Siemens, ABB, AEG и др.), что обуславливает неоправданно завышенные эксплуатационные затраты на их ремонт и обслуживание. Кроме того, проблемы принятых в этих преобразователях алгоритмических решений приводят к необходимости необоснованного завышения установленной мощности ПЧ и, соответственно, увеличению капитальных затрат в таких применениях, как механизмы подъема кранов, а также увеличивают энергопотребление и токовую загрузку исполнительных двигателей, снижают их ресурс.

Таким образом, можно сформулировать следующие цель и задачи диссертационного исследования.

Целью диссертационной работы является построение на единой методической основе и исследование адаптивных алгоритмов идентификации неизмеряемых координат для систем векторного управления электроприводами на базе АДКЗР и АДФР, имеющих расширенную рабочую область и удовлетворяющих основным требованиям к ЭП подъемно-транспортных механизмов.

Для достижения поставленной цели должны быть решены следующие задачи:

1. Обосновать математическую модель управляемой по ротору асин-хронизированной синхронной машины, адекватную задаче построения системы регулируемого ЭП, определить управляющие воздействия и соответствующие им регулируемые координаты.

2. Разработать и исследовать структуры наблюдателя опорного вектора потокосцеплений АСМ, не содержащие "открытых" (разомкнутых) интегрирующих звеньев, и синтезировать идентификатор частоты вращения ротора АДФР, не имеющий статической ошибки вычисления скорости.

3. Разработать и исследовать алгоритм адаптации идентификатора вектора потокосцеплений и частоты вращения ротора АДКЗР к изменениям величины активного сопротивления статора, не требующий инжекции тестовых воздействий и имеющий расширенную область устойчивости. Дать рекомендации по его применению.

4. Экспериментально подтвердить на примерах ЭП подъема работоспособность разработанных бездатчиковых алгоритмов векторного управления АДКЗР и АДФР.

Для решения поставленных задач используются методы современной теории автоматического управления, положения теории электропривода, аналитические методы расчета, основанные на применении аппарата дифференциальных уравнений и передаточных функций. Проверка работоспособ

15 ности разработанных алгоритмов осуществляется методом цифрового моделирования в пакете программ Matlab 6.5 — Simulink 4.0, и путем физического эксперимента с использованием преобразователей частоты (ПЧ), разрабатываемых предприятием ЗАО "ЭРАСИБ" (г. Новосибирск).

Научная новизна основных результатов диссертации заключается в следующем.

1. Предложен комплекс структурно отличных друг от друга вариантов построения идентификатора вектора потокосцеплений статора и частоты вращения ротора АСМ для бездатчиковых систем регулируемого электропривода. Проанализированы их преимущества и недостатки, даны рекомендации по практическому применению.

2. Разработана методика структурно-параметрического синтеза адаптивного к изменениям активного сопротивления статора идентификатора частоты вращения ротора АДКЗР, построенного на основе наблюдателя полного порядка (НПП). При разработке алгоритма были решены проблемы, присущие существующим аналогам, а также расширена область устойчивости. Полученный алгоритм работоспособен во всех четырех квадрантах плоскости механических характеристик ЭП без инжекции в двигатель дополнительных тестовых воздействий. Предложенная методика может послужить основой для синтеза других типов идентификаторов частоты вращения, нечувствительных к изменениям параметров.

Практическая ценность результатов диссертации состоит в следующем.

Разработанные алгоритмы текущей идентификации относятся к классу пассивных, поскольку не вносят искажений в спектр напряжения, формируемого на выходе ПЧ, и не требуют дополнительных энергетических затрат. Оценки вектора потокосцеплений, частоты вращения ротора, активного сопротивления статора, являющиеся результатом работы предложенных алгоритмов, предполагают прямое измерение только электрических величин, фигурирующих в структуре полупроводникового преобразователя частоты.

16

Синтезированные алгоритмы проверены экспериментально, внедрены в производство и используются для построения на их основе систем частотно-регулируемого общепромышленного асинхронного ЭП, не содержащего датчиков магнитного состояния и координат механического движения электрической машины, а также ЭП подъема, специфика работы которых обязывает выделять их из класса общепромышленных.

На защиту выносятся следующие основные результаты:

1. Алгоритмы текущей идентификации вектора потокосцеплений статора и частоты вращения ротора АДФР.

2. Алгоритм адаптации идентификатора частоты вращения ротора АДКЗР к изменениям величины активного сопротивления статора, имеющий расширенную область устойчивости без инжекции в двигатель тестовых воздействий.

3. Результаты экспериментальных исследований и внедрения разработанных алгоритмов управления асинхронными ЭП в изделия предприятия ЗАО "ЭРАСИБ" (г. Новосибирск).

Реализация результатов работы. Результаты, полученные в диссертационной работе, внедрены в системах управления асинхронными электроприводами подъемно-транспортных механизмов производства ЗАО "ЭРАСИБ" (г. Новосибирск), а также используются в учебном процессе Новосибирского государственного технического университета (НГТУ).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийских научных конференциях молодых ученых "Наука. Технологии. Инновации" НТИ-2007, НГИ-2008 (г. Новосибирск, 2007, 2008 гг.); международных научно-технических конференциях "Электромеханические преобразователи энергии" ЭПЭ-2007, ЭПЭ-2009 (г. Томск, 2007, 2009 гг.); на третьей научно-технической конференции с международным участием "Электротехника, электромеханика, электротехнологии" ЭЭЭ-2007 (г. Новосибирск, 2007 г.); на IX международной конференции "Актуальные проблемы электронного приборостроения" АПЭП-2008

17 г. Новосибирск, 2008 г.); на четвертой научно-технической конференции с международным участием "Электротехника, электромеханика, электротехнологии" ЭЭЭ-2009 (г. Новосибирск, 2009 г.); на VI международной (XVII Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу (г. Тула, 2010 г.).

Работа была удостоена гранта на конкурсе инновационных проектов студентов и аспирантов по приоритетному направлению "Энергетика и энергосбережение" в г. Томск, 2006 г.; а также гранта администрации Новосибирской области для выполнения инновационной научной разработки по направлению "Электротехнические комплексы и системы", г. Новосибирск, 2007 г.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликованы 16 печатных работ, 4 из которых - в центральных журналах, рекомендованных списком ВАК, 1 - в сборнике научных трудов, 11- материалы научных конференций.

Личный вклад автора в научные работы, опубликованные в соавторстве с научным руководителем, заключается в постановке частных задач исследования, выполнении расчетов, разработке методик структурно-параметрического синтеза алгоритмов управления и идентификации, исследовании синтезированных алгоритмов методом численного моделирования, анализе полученных результатов. В остальных работах, опубликованных в соавторстве, автором осуществлены постановка задач исследования, выбор методов их решения и анализ результатов.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы и 4 приложений. Содержит 135 стр. основного текста, включая 62 рисунка, 6 таблиц и библиографический список из 71 наименования.

5.3. Выводы

Экспериментальные исследования разработанных алгоритмов идентификации неизмеряемых координат для систем частотно-регулируемого ЭП на базе АДКЗР и АСМ на лабораторных установках и действующем электрооборудовании подтвердили их работоспособность в диапазонах, соответствующих требованиям к электроприводам подъема подъемно-транспортных механизмов. Адаптивные идентификаторы частоты вращения и опорного вектора потокосцеплений позволили получить четырехквадрантное регулирование скорости с диапазоном не менее 50. Алгоритмы внедрены в серийных преобразователях частоты производства ЗАО "ЭРАСИБ" (г. Новосибирск), применяемых в ЭП главного и вспомогательного подъемов ОАО "Братский алюминиевый завод" и шахтных подъемных машинах ОАО "Приморский ГОК".

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные в диссертационной работе исследования позволили получить следующие основные результаты.

1. Составлено математическое описание управляемой по ротору АСМ в координатах ток ротора - потокосцепление статора, определены управляющие воздействия и соответствующие им регулируемые координаты. Сформулированы принципы векторного управления управляемой по ротору АСМ.

2. На основе принципа АСЗМ синтезированы наблюдатель вектора потокосцеплений ротора, не содержащий в своей структуре "открытых интеграторов", и идентификатор частоты вращения ротора АДКЗР, не имеющий статической ошибки вычисления скорости. Стабилизация МЦС осуществлялась путем охвата интегратора ООС с введением в нее ПИ - регулятора. Проведено исследование влияния параметров математической модели идентификатора на работоспособность системы ЭП.

3. Предложены структуры алгоритмов идентификации вектора потокосцеплений статора и частоты вращения ротора АДФР, даны рекомендации к их практическому применению. Разработана методика структурно-параметрического синтеза идентификатора при измерениях только переменных на выходе ПЧ, не содержащего в своей структуре "открытых интеграторов", и не имеющего статической ошибки вычисления скорости. Стабилизация МЦР осуществлялась путем охвата интегратора ООС с введением в нее ПИ - регулятора.

4. Разработан и исследован алгоритм адаптации идентификатора частоты вращения ротора АДКЗР к изменениям активного сопротивления статора, построенный на основе структуры HI 111. При разработке алгоритма решены проблемы, присущие существующим аналогам, а также расширена область устойчивости. Предложенный алгоритм является четырехквадрант-ным, работающий в двигательном режиме с диапазоном регулирования скорости не ниже 100:1, а в генераторном -не ниже 50:1. Предложенная мето

125 дика может быть основой для синтеза других типов идентификаторов частоты вращения, нечувствительных к изменениям параметров.

5. Работоспособность разработанных алгоритмов подтверждена экспериментально. Выносимые на защиту алгоритмы управления асинхронными ЭП получили реализацию в ПЧ "ЭРАТОН-М5" и "ЭРАТОН-ФР" серийно выпускаемых предприятием ЗАО "Эрасиб" (г. Новосибирск) и активно эксплуатируются на механизмах главного и вспомогательного подъемов ОАО "Братский алюминиевый завод" и ОАО "Приморский ГОК".

1. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник / А.Э. Кравчик, М.М. Шлаф, В.И. Афонин, Е.А. Соболенская. -М.: Энергоиздат, 1982.-504 с.

2. Барбашин Е.А. Функции Ляпунова / Е.А.Барбашин. — Главная редакция физико-математической литературы изд-ва "Наука", 1970. — 240 с.

3. Берестов В.М. Параметрический синтез. контура регулирования скорости транзисторного электропривода по возмущающему воздействию / В.М. Берестов, В.В. Панкратов // Электричество. 2006. - №12. - С. 32 - 35.

4. Ботвинник М.М. Асинхронизированная синхронная машина. Москва, Ленинград: Госэнегоиздат, 1960. — 69 с.

5. Ботвинник М.М. Управляемая машина переменного тока / М.М. Ботвинник, Ю.Г. Шакарян. М.: "Наука", 1969. - 142 с.

6. Булгаков A.A. Частотное управление асинхронными двигателями. -М.: Энергоиздат, 1982. 216 с.

7. Виноградов А. ' Бездатчиковый электропривод подъемно-транспортных механизмов / А. Виноградов, А. Сибирцев, С. Журавлев // Силовая электроника. 2007. - №1. - С. 46 - 52.

8. Глазырин М.В. Построение систем векторного управления электроприводов на базе машины двойного питания: Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук.: 05.09.03 / М.В. Глазырин; науч. рук. A.C. Востриков Новосибирск: НГТУ, 1997. - 148 с.

9. Иванов-Смоленский A.B. Электрические машины. М.: Энергия, 1980.-928 с.

10. ХЪ.Ключев В.И. Теория электропривода. — М.: Энергоатомиздат, 1985. -560 с.

11. Никитин Н.Э. Асинхронизированный синхронный электропривод цементной мельницы // Электричество. — 1978. № 3. - С. 87 - 89.

12. Панкратов В.В. Электромагнитный момент многофазной асинхронной машины с учетом нелинейности кривой намагничивания // Автоматизированные электромеханические системы: Новосиб. Гос. Академия водного транспорта. Новосибирск, 1998. — С. 25 — 33.

13. Панкратов В.В. Векторное управление асинхронными электроприводами: Учеб. пособие. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1999. - 66 с.

14. Панкратов В.В. Энергооптимальное векторное управление асинхронными электроприводами: Учеб.пособие / В.В. Панкратов, Е.А. Зима. — Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2005. 120 с.129

15. Панкратов В.В. Специальные разделы современной теории автоматического управления: учеб. пособие / В.В. Панкратов, Е.А. Зима, О.В. Нос. -Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2007. 220 с.

16. Панкратов В.В. Синтез адаптивных алгоритмов вычисления скорости асинхронного электропривода на основе второго метода Ляпунова /В.В. Панкратов, Д.А. Котин // Электричество. 2007. - № 8. - С. 48-53.

17. Панкратов В.В. Бездатчиковый асинхронизированный синхронный электропривод с векторным управлением / В.В. Панкратов, Д.А. Котин // Электротехника. 2009. - № 12. - С. 13 - 19.

18. Панкратов В.В. Принципы векторного управления и алгоритмы ориентирования по полю в асинхронизированном синхронном электроприводе / В.В. Панкратов, Д.А. Котин // Мехатроника. Автоматизация. Управление. -2010. -№4. С. 46-51.

19. Рудаков В.В. Асинхронные электроприводы с векторным управлением / В.В. Рудаков, И.М. Столяров, В.А. Дартау. Л.: Энергоатомиздат. Ле-нингр. отд., 1987. - 136 с.

20. Сабинин Ю.А. Частотно-регулируемые асинхронные электроприводы / Ю.А. Сабинин , В.Л. Грузов. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд., 1985. - 128 с.

21. Системы подчиненного регулирования электроприводов переменного тока с вентильными преобразователями / О.В. Слежановский, JI.X. Дац-ковский, И.С. Кузнецов u др. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 256 с.

22. Уайт Д. Электромеханическое преобразование энергии / Д. Уайт, Г. Вудсон. М. - Л.: Энергия, 1964. - 528 с.130

23. Шакарян Ю. Г. Асинхронизированные синхронные машины. — М.: Энергоатомиздат, 1984. 192 с.

24. Шрейнер Р.Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты. — Екатеринбург: УРО РАН, 2000. 654 с.

25. Шрейнер Р.Т. Оптимальное частотное управление асинхронными электроприводами / Р.Т. Шрейнер, Ю.А. Дмитриенко. Кишинев: Штиинца, 1982.-224 с.

26. A Topology for Multiple Generation System With Doubly Fed Induction Machines and Indirect Matrix Converter / R. Peña, R. Cárdenas, E. Reyes, J. Clare, P. Wheeler!/ IEEE Trans. Indus. Electr. October 2009. - vol. 56, no. 10. -pp.4181 -4193.

27. Bae B.-H. Improvement of Low Speed Characteristics of Railway Vehicle by Sensorless Control Using High Frequency Injection / B.-H. Bae, G.-B. Kim, S.-K. Sul // IEEE Industry Applications Society Annual Meeting, Rome/Italy, October 2000, on CD-ROM.

28. Blashke F. Das Prinzip der Feldorientierung die Grundalage fur die Transvektor Regelung von Drehfeldmaschinen. - Siemens Zeitschrift, 1971. -Bd. 45,-H. 10.-S. 757-760.

29. Brahim L.B. Identification of Induction Motor Speed Using Neural Networks / L.B. Brahim, R. Kurosawa // IEEE PCC. Yokohama, 1993. - pp. 689 -694.

30. Briz F. Dynamic Operation of Carrier-Signal-Injection-Based Sensorless Direct Field-Oriented AC Drives / F. Briz, A. Diez, M. W. Degner // IEEE Trans. Ind. Applicat. September/October 2000. - vol. 36, no. 5. - pp. 1360 - 1368.

31. Da F. Fuzzy Neural Networks for Direct Adaptive Control / F. Da, W. Song // IEEE Trans. Indus. Electr. June 2003. - vol. 50, no. 3. - pp. 507 - 513.

32. Datta R. A Simple Position-Sensorless Algorithm for Rotor-Side Field-Oriented Control of Wound-Rotor Induction Machine / R. Datta, V. T. Rangana-than // IEEE Trans. Indus. Electr. August 2001. - vol. 48, no. 4. - pp. 786 - 793.131

33. Direct Virtual Torque Control for Doubly Fed Induction Generator Grid Connection / J. Arbi, M. J.-B. Ghorbal, I. Slama-Belkhodja, L. Charaabi I I IEEE Trans. Indus. Electr. October 2009. - vol. 56, no. 10. - pp. 4163 - 4173.

34. Forchetti D. G. Adaptive Observer for Sensorless Control of StandAlone Doubly Fed Induction Generator / D. G. Forchetti, G. O. García, M. I. Valla // IEEE Trans. Indus. Electr. October 2009. - vol. 56, no. 10. - pp. 4174 - 4180.

35. Ha J.-I. Sensorless Field-Oriented Control of an Induction Machine by High-Frequency Signal-Injection / J.-I. Ha, S.-K. Sul // IEEE Trans. Ind. Applicat.- January/February 1999. vol. 35, no. 1. - pp. 45 - 51.

36. Holtz J. Sensorless Control of Induction Motor Drives // Proceedings of the IEEE August 2002. vol. 90, no. 8. - 50 p.

37. Hu J. Predictive Current Control of Doubly Fed Induction Generators / J. Hu, D. Zhi, B. W. Williams // IEEE Trans. Indus. Electr. October 2009. - vol. 56, no. 10.-pp. 4143-4153.

38. Improved Control of DFIG Systems During Network Unbalance Using PI-R Current Regulators / J. Hu, Y. He, L. Xu, B. W. Williams II IEEE Trans. Indus. Electr. February 2009. - vol. 56, no. 2. - pp. 439 - 451.

39. Iwanski G. DFIG-Based Power Generation System With UPS Function for Variable-Speed Applications / G. Iwanski, W. Koczara // IEEE Trans. Indus. Electr. August 2008. - vol. 55, no. 8. - pp. 3047 - 3054.

40. Kiani M. Effects of Voltage Unbalance and System Harmonics on the Performance of Doubly Fed Induction Wind Generators / M. Kiani, W.-J. Lee // IEEE Trans. Ind. Applicat. March/April 2010. - vol. 46, no. 2. - pp. 562 - 568.

41. H. Kubota. Closure to Discussion of "Regenerating-Mode Low-Speed Operation of Sensorless Induction Motor Drive with Adaptive Observer" // IEEE Trans. Ind. Applicat. January/February 2003. - vol. 39, no. 1. - p. 20.

42. Kubota H. Speed Sensorless Field-Oriented Control of Induction Motor with Rotor Resistance Adaptation / H. Kubota, K. Matsuse I I IEEE Trans. Ind. Applicat. September/October 1994. - vol. 30, no. 5. - pp. 1219 - 1224.

43. Kubota H. DSP-Based Speed Adaptive Flux Observer of Induction Motor / H. Kubota, K. Matsuse, T. Nakano // IEEE Trans. Ind. Applicat. -March/April 1993. vol. 29, no. 2. - pp. 344 - 348.

44. Optimal and Stable Fuzzy Controllers for Nonlinear Systems Based on an Improved Genetic Algorithm / Frank H. F. Leung, H.K. Lam, S. H. Ling, Peter K. S. Tarn i! IEEE Trans. Indus. Electr. Februaiy 2004. - vol. 51, no. 1. - pp. 172 -182.

45. Patin N. Modeling and Control of a Cascaded Doubly Fed Induction Generator Dedicated to Isolated Grids / N. Patin, E. Monmasson, J.-P. Louis // IEEE Trans. Indus. Electr. October 2009. - vol. 56, no. 10. - pp. 4207 - 4219.

46. Peng F.Z. Robust Speed Identification for Speed-Sensorless Vector Control of Induction Motors / F.Z. Peng, T. Fukao // IEEE Trans. Indus. Appli. -September/October 1994. vol. 30, no. 5. - pp. 1234 - 1240.

47. Poddar G. Sensorless Double-Inverter-Fed Wound-Rotor Induction-Machine Drive / G. Poddar, V. T. Ranganathan // IEEE Trans. Indus. Electr. — February 2006. vol. 53, no. 1. - pp. 86 - 95.

48. Reactive Power Control Design in Doubly Fed Induction Generators for Wind Turbines / B. C. Rabelo, W. Hofmann, J. Lucas da Silva, R. Gaiba de Olivet-ra, S. R. Silva II IEEE Trans. Indus. Electr. October 2009. - vol. 56, no. 10. - pp. 4154 - 4162.

49. Ride Through of Wind Turbines With Doubly Fed Induction Generator Under Symmetrical Voltage Dips / J. López, E. Gubia, E. Olea, J. Ruiz, L. Mar-royo II IEEE Trans. Indus. Electr. October 2009. - vol. 56, no. 10. - pp. 4246 -4254.

50. Rothenhagen K. Current Sensor Fault Detection, Isolation, and Reconfiguration for Doubly Fed Induction Generators / K. Rothenhagen, F. W. Fuchs // IEEE Trans. Indus. Electr. October 2009. - vol. 56, no. 10. - pp. 4239 - 4245.

51. Rothenhagen K. Doubly Fed Induction Generator Model-Based Sensor Fault Detection and Control Loop Reconfiguration / K. Rothenhagen, F. W. Fuchs // IEEE Trans. Indus. Electr. October 2009. - vol. 56, no. 10. - pp. 4229 - 4238.

52. Schauder C. Adaptive Speed Identification for Vector Control of Induction Motors without Rotational Transducers // IEEE Trans. Ind. Applicat. September/October 1992. - vol. 28, no. 5. - pp. 1054 - 1061.

53. Sensorless Control of Doubly-Fed Induction Generators Using a Rotor-Current-Based MRAS Observer / R. Peña, R. Cárdenas, J. Proboste, G. Asher, J. Clare II IEEE Trans. Indus. Electr. January 2008. - vol. 55, no. 1. - pp. 330 -339.

54. Simoes G. Neural Network Based Estimation of Feedback Signals for a Vector Controlled Induction Motor Drive / G. Simoes, B. K. Bose // IEEE Trans. Ind. Applicat. May/June 1995. - vol. 31, no. 3. - pp. 620 - 629.

55. Wai R.-J. Adaptive Enhanced Fuzzy Sliding-Mode Control for Electrical Servo Drive / R.-J. Wai, K.-H. Su // IEEE Trans. Indus. Electr. April 2006. - vol. 53, no. 2.-pp. 569-580.

56. Интернет-ресурс. Режим доступа: http://www.erasib.ru/eratonfr/. — Загл. с экрана.