автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Разработка структур, алгоритмов и средств векторного управления асинхронным электроприводом с улучшенными динамическими и энергетическими показателями

ИВАНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Гч г- о л, -

'.■¡и 1.1 ..

На правах рукописи

ВИНОГРАДОВ Анатолий Брониславович

УДК 62-83:621.3.072.6

РАЗРАБОТКА СТРУКТУР, АЛГОРИТМОВ И СРЕДСТВ ВЕКТОРНОГО УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ С УЛУЧШЕННЫМИ ДИНАМИЧЕСКИМИ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ ПОКАЗАТЕЛЯМИ

Специальность 05.09.03—Электротехнические комплексы и системы, включая их управление и регулирование

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Иваново 1993

Работа выполнена на кафедре «Электропривод и автоматизация промышленных установок» Ивановского государственного энергетического университета.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор В. Ф. Глазунов.

Научный консультант: кандидат технических наук, доцент Н. Л. Архангельский.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор В. П. Комлев, кандидат технических наук, доцент А. Н. Королев.

Ведущая организация: Ивановский филиал ВНИИ Электропривод

Защита состоится 24 декабря 1993 г. в 11 часов на заседании специализированного совета К. 063.10.02 Ивановского государственного энергетического университета по адресу: 153548, г. Иваново, ул. Рабфаковская, 34, корп. Б, аудитория Б 237.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГЭУ.

Автореферат разослан « ./.5'. » ноября 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета К 063.10.02 д. т. д., профессор

С. В. ТАРАРЫКИН

ОБЯАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность тены. Доля электроприводов с асинхронными коро-ткозанкнутымк электродвигателями и полупроводниковыми преобразователями энергии среди обшего числа регулируемых электроприводов неуклонно растет. Это связано с конструктивной простотой и надежностью асинхронного двигателя! а такле с высокими достижения™ в области преобразовательной техники и микроэлектроники, что позволяет успешно решать проблены его управления. К современному асинхронному электроприводу предъявляются все более высокие требования по статическим и динамическим показателям регулирования. При этой в ряде случаев установка датчиков на вал двигателя нежелательна либо невозможна в связи с конструктивными, технологическими, экономическими или другини соображениями, например, в отраслях химической и атонной промышленности при работе электропривода в активной среде. Помимо технических характеристик асинхронного электропривода все большее внинание в настоящее время уделяется его энергетическим показателям, что связано с пробленой экономии энергетических ресурсов.

В качестве теоретической базы для решения этих проблем удобны сформировавшиеся в последние годы в трудах В.Н.Бродовского, С. Г. Гернан-Галкипа. Т. А. Глазенко, В. А Грузова, Д. Б. Нзосинова. Г. Б. Онкшенко, В. В. Рудакова, Ю. А. Сабинина, В. И. Уткяяа, Р. Т. Ярейнера и др. качественно новые подходы к созданию асинхронных электроприводов: принципы векторного управления и векторного Формирования переменных, использование которых позволяет создавать асинхронные электроприводы с динамическими показателями, близкими к предельпо до-сткжинин при существующих Физических ограничениях систем "преобразователь частоты - двигатель", а также улучшать энергетические показатели электропривода.

Построение систем векторпого управления асинхронным электро-прнволон в условиях информационной недостаточности тесно связано с рядом проблем, среди которых: идентификация переменных и параметров электропривода на основе введения в систему управления математических моделей элементов электропривода, построение быстродействующих регуляторов тока статора двигателя с энергетически рапионалышни алгоритмами управления, построение регулятороя переменных электропривода, грубых по отношению к внутренним и внешним позмупзпганм воздействиям. Проработка указанных проблем п

известных к настоящему иренени работах не позволяет считать их решенными. Такин образом проблемы, которым посвящена данная работа. являются актуальными.

Целью работа является разработка структур, алгоритмов и средств векторного управления асинхронным электроприводом с улучшенными динаническими и энергетическими показателями в >с.ювиях информационной недостаточности.

Для достижения цели работы решаются следующие задачи:

1. Анализ приыдипов построения систем векторного управления асинхронным электроприводом с целью выбора их рациональных структур и определения требовании к основный элементам электропривода в условиях информационной недостаточности и параметрической нестабильности.

2. Выбор рационального алгоритма векторного Формирования переменных в асинхроннон электроприводе с инвертором напряжения с целью улучшения энергетических показателей электропривода.

3. Разработка и исследование вариантов построения контура тока статора систены векторного управления асинхронным электроприводом. обеспечивающих Формирование энергетически рациональных алгоритмов управления в условиях ограниченного быстродействия инвертора напряжения.

4. Разработка и исследование устройств определения координат и параметров асинхронного электропривода, обеспечивающих получение всей необходимой информации для построения системы векторного управления.

5. Экспериментальное исследование системы векторного управления асинхронным электроприводом.

Нетоды исследования. В работе используются методы анализа систен в пространстве состояний, теории идентификации перененных . и параметров объекта управления, теории динамических систем с разрывши управлением. Функционирующих в скользящем режиме, не-тод преобразования координатного базиса, метод инмитационного моделирования па 1ШИ и экспериментальные методы.

Научную новизну работы составляют:

1. Метод прямого векторного формирования алгоритма управления инвертором напряжения по энергетическим критериям.

2.Установленные преимущества "треугольного* нетода формирования алгоритма управления инвертором напряжения в сравнении с "шестиугольным" по энергетическим показателям.

3. Предложенная структура контура тока статора асинкронного электропривода с табличный форнированиен алгоритмов управления и •ромбовидный" алгоритм управления, реализуемый в скользяшен ремне слежения за мгновенный значениен токовой ошибки, а также структура и алгоритн программного Формирования управляющих воздействий контура тока статора АД на базе микропроцессорного Формирователя алгоритма управления.

4. Разработанный идентификатор состояния АД с переменной структурой. позволявший восстанавливать координаты состояния электропривода на основе информации о токах и напряжениях статора.

и методика вастроки его параметров.

5. Математическая модель контура скорости системы векторного управления асинхронным электроприводом, позволявшая проводить анализ процессов и упростившая процедуру синтеза регулятора скорости.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

1. Получены принципиальные схемы и таблицы управлявших воздействий для реализации энергетически рациональных "треугольного" и "ромбовидного" алгоритмов управления в замкнутой контуре тока статора на скользящих режимах.

2. Предложены варианты практической реализации различных методов опенки вектора эквивалентного напряжения, позволяющие проектировать контуры тока с векторным Формированием алгоритмов управления; получены результаты экспериментального исследования различных вариантов построения контура тока статора.

3. Разработана программа тестовых режимов, выполняемая при настройке параметров идентификатора состояния на параметры двигателя и позволявшая устанавливать параметры идентификатора непосредственно в работающей системе "инвертор напряжения-двигатель" согласно полученным математическим критериям.

9. Разработан пакет программ для расчета процессов в замкнутом контуре скорости системы векторного управления асинхрошшн электгоприродон, позволягяшй упростить процедуры анализа и синтеза регуляторов скорости.

5. Полупени функциональная и принципиальные схемы, по который нестроен макетный образец электропривода, а также результаты нс-слегоплчпя системы векторного управления электроприводом па модели контура скорости к на экспериментальной установке.

Автор заиияает нетод прямого векторного Фогнигозаппя ллгогн-

тна управления инвертором напряжения, структуры построения и алгоритм формирования управляющих воздействий контура тока статора электропривода, структуру идентификатора состояния АД. изменившуюся в зависимости от режима работы электропривода, методику настройки параметров идентификатора состояния.

Внедрение. Принят к внедрение во ВШИ 'Сигнал" г. Ковров макетный образен системы векторного управления электромагнитный номентом асинхронного двигателя в составе устройства регулирования вектора тока статора, идентификатора состояния электромагнитных процессов в двигателе, устройства ориентации вектора тока статора по вектору потокосцепления ротора.

Апробадия работы. Теоретические положения и основные результаты работы докладывались и обсуждались на XI Всесоюзной научно-технической конференции по пробленам автоматизированного электропривода (Суздаль, 1991г. ); Международной научно-технической конференции "Состояние и перспективы развития электротехнологии* (Иваново, 1991г. ); Всесоюзной конференции "Совренешше проблены электромеханики" (Москва.1989г. ); Всесоюзной научно-технической конференции "Современное состояние, проблемы и перспективы энергетики и технологии в энергостроении" (Иваново.1989г. ); научно-технической конференции "Нетоды анализа и технические средства испытаний электромеханических систен управления"(Владимир, 1988); III областной конференции молодых ученых и специалистов по актуальным общественно-политическим и научно-техническим проблемам (Иваново.1988г. ); научно-технической конференции "Систены электроприводов гибких производственных нодулей" (Киров. 1989г. ); международной научно-технической конференции "Состояние и перспективы развития электротехнологии" (Иваново, 1992г. ).

Публикации. По тене диссертации опубликовано 16 печатных работ и получено 4 авторских свидетельства.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, списка использованной литературы, 7 приложений. Объем работы - 149с. основного текста, 8 таблиц, 72 рисунка на 48 с., 9 с. списка литературы из 97 наименований и 40 с. приложений.

СОДЕРЖАНКЕ РАЮТН.

Во введении обоснована актуальность темы, сФормулированы пель и задачи исследований, отмечет; научная новизна, практическая ценность и результаты реализации работы.

В первой главе выполнен анализ принципов построения систен векторного управления асинхронным электроприводом с ориентацией по полю. Натематическое описание АД выбрано в обшепргаттой Фогне систены векторных дифференциальных уравнений, записанных во вращавшейся с произвольной скоростью снстене координат:

Os = RsIs + dVs/dt+iiWs ;

о = Rr Ir+d9r/dt + Лйк- Q) Vr ; is=LsIs + LmIr; 4V= Lm Is+Lrlr ; И =3/2 ZpLm/Lr(irK Is) ; dG/dt = Zp/7(M-Mc).

Это позволяет осуществлять переход к систенам уравнений, удоб1шм для описания процессов в электроприводе при рассмотрении орисп-тааии по различный переиеннын двигателя, в частности, по вектора:« Ч'э ' Ч'гЛ ' "^г ' !5роггдеп сопоставительный анализ структурного построения внутренних контуров систен векторрого управления с пряной и косвенной ориентацией по векторам • Vni'Vl"' в основу которого положены статические, динанические показатели и простота технической реализации асинхронного электропривода с этими системами. Анализ показал близость технических показателей этих систем и возможность рассмотрения их п райках единой теории ориентации по полю, а такзе небольшое преинтаестао но статическим, динаническим показателям и простоте технической реализации системы с ориентацией по вектору потокосцепления ротора.

Вторая глава посвящена выбору рационального алгоритма векторного Формирования переменных в асинхронном электроприводе с rai-пертором напряжения. Энергетические показатели электропривода по спстенеТлпертор иапгяхепня-двигатель* (Ш1-Д) я значительной степени оиггяеляотся алгоритмом формирования уараплксошх воздействий иппгртора. в основу предложенного метода прямого векторное Формирования алгоппна полоаено векторное представление иерсигн-

ных электропривода на диаграмме выходных напряжений ИН (рис. 1). Ключевыми понятиями нетода являются вектор эквивалентного (среднего) напряжения ИН и производная ошибки тока статора:

I dis LmdMr .

¿U^fs=U31<e- UK ,

где ¿ = i ~Lm/(Lslr) •' Is - заданное значение тока статора; один из восьми возможных векторов напряжения на выходе инвертора. к=0,1...Y. Конкретный тип алгоритна /правления определяется сос-тавон и последовательностью включения векторов напряхения в элементарной коибинапии векторов, осуществлявшей Формирование эквивалентного напряжении. Выбор конбинашш векторов напряжения с учетом величшш производных токовых ошибок, которыми они характеризуются в данный монент времени и режим работы электропривода, определяет энергетические показатели алгоритма управления. Анализ наиболее распространенных в настоящее вреня в системах НН-Д алгоритмов управления "шестиугольного" i Оц - Us- Ui - U3- Ûi-tJi ) и "треугольного" ( Uv - Ui - Ur- 1)б - U<( ~ Ui ) с точки зрения относительной величшш пульсаций тока статора и числа переключений в Ш1 за единицу времени ш>и одинаковой частоте изменения быстрой составляющей тока, показал существенные преимущества последнего.

Анализ особенностей метода прямого векторного формирования алгоритна управления показал целесообразность его микропроцессорной реализации, осуществляемой с помощью стандартного набора : аппаратных средств, имевшихся в большинстве современных микропроцессорных комплектов. Анализ различных алгоритмов управления и способов их получения в системе ИН-Д в условиях наличия Физических ограничений, и прежде всего ограничения частотных свойств, всегда присутствующих в реальных инверторах напряжения, позволил рекомендовать "треугольный", алгоритм управления с принудительной модуляцией для применения в инверторах с нииимально допустимой шириной инпульса на входе Тмин > 50 икс.

Третья глава посвяшена построению и исследовании контура тока статора систены векторного управления асинхронным электропрн-дон. В результате анализа различных вариантов построения замкнутого контура тока статора в систене ИН-Д, среди которых релейные регуляторы тока на скользящих режимах и традиционные П и ПИ -ре-

ш

Рис Л.

Is. ! 1

0 2 5 10 20 3 0 4 0 50

I - ПИ-рег., 2 - "треуг? алг.,

3 - "рокб" алг., ^"шестиут"! алг

Рйс.З.

Signup $ Si/ =Stgn Ua.fB

ВЛК -блок линзйннх комбинаций токовых ошибок, ПЗУ -постоянное запоминающее устройство, Sign CJL>v-направление вращения иагиитиого полл.

Рис,2.

гуляторы с НИН. предложен обобщенный подход к синтезу алгоритнов управления инвертором напряжения где в качестве дополнительной информации используется вектор эквивалентного напряжения, на основе которого получена структурная схема (рис. 2) контура тока статора с табличным Формированием алгоритнов управления, позволившая в скользящем режиме слежения за мгновенным значением токовой ошибки осуществлять Формирование энергетически рациональных алгоритмов управления инвертором напряжения. Получены принципиальные схены и таблицы значений вектора управляющих воздействий контура тока статора, позволявшие в рамках предложенной структуры реализовать рациональные с энергетической точки зрения "треугольный" и "ронбовидный" алгоритмы управления инвертором. Последний формируется из различных комбинаций трех значащих и двух нулевых векторов напряжения с наименьшими производными ошибки тока статора при известном положении UЭХВ (векторы Ua • Uf> • Ü4 • Uo ■ U7 на рис. 1). Анализ критичности алгоритнов управления, форнируеных в занкнутон контуре тока, к точности информации об угловом положении вектора эквивалентного напряжения показал, что "ромбовидный" апгорити обладает угловым запасом, равным 30 град., а угловой запас "треугольного" алгоритма равен нулю, что приводит к дополнительной токовой ошибке на границах секторов диаграммы напряжений. Для того, чтобы величина этой ошибки не превышала 10Х от 1н.положение иэка достаточно вычислять с угловой погрешностью, не превышавшей 5 град.

С учетон критичности "треугольного" и "ромбовидного" алгоритмов управления к точности информации об UaKb синтезированы устройства вычисления углового положения вектора Ü3KB' для обоих предложенных алгоритмов, позволявшие осуществлять регулирование тока статора электропривода при заданных значениях диапазона изненения частоты основной гармоники и амплитуды ошибки тока.

Сопоставительный анализ алгоритнов управления, полученных в рамках предлагаемой структуры контура тока, с известныни техническими решениями, в частности, с П и ПН -регуляторами тока с ВИИ, получаемой путем сравнения нодулируииего и несущего сигналов, проведен на основе статических (АЧХ.ФЧХ). динамических (время переходного процесса при скачкообразной набросе и сбросе аишжтуды тока задания в пределах (О. 3-1. 5) 1« ) показателей и энергетического критерия :

где Ôl - средняя величина пульсаций в "трубке" тока. jit - средняя частота переключений в инверторе напряжения.

Результаты теоретического и экспериментального исследований, выполненных на лабораторной установке, содержащей транзисторный ин (Тмин = гэмкс), тиристорный нн ( Тмин = зоонкс) и асинхронный двигатель 4Л112HA6V3, показали существенные преимущества контура тока с предложенными алгоритмами по статическим и динамическим показателям, обеспечивая при этом энергетические показатели. практически не уступающие энергетике традиционных систем с ЗИН (рис. 3).

Проведен анализ влияния Физических ограничений инвертора напряжения (ограничения анплитуды выходного напряжения и быстродействия силовых ключей инвертора) на работу замкнутого контура тока статора, который показал, что в условиях, когда частотные свойства инвертора существенно ограничены I Тмин > 50мкс) и требуется жесткий контроль за частотой переключения его ключей шри одновременной точной отработке лектора заданного тока статора, целесообразным является построение контура тока с встроенным Формирователей алгоритма управления и компенсацией ЭДС ротора. Получена структура и алгоритм программного формировании управлявших воздействий контура тока статора со встроенным микропроцессорным форнирователен алгоритма, позволяющие строить систены векторного управления электроприводом в условиях ограниченного быстродействия инвертора напряжения (защищено а. с. H 1727190., Н02Р 7/42). Принципиальным эленентон предложенной структуры контура тока является формирователь алгоритма, реализующий "треугольный" характер управляющих воздействий и осуществляющий расчет времени включения каждого вектора напряжения.

Четвертая глава посвяшена построению и исследованию идентификатора состояния (ИС) асинхронного электропривода. Исходная структура ИС выбрана в виде замкнутых контуров. Функционирующих в скользящих режимах и реализующих дифференциальные уравнения зяектронагнитиых процессов двигателя, записанные относительно тока статора и потокосцепления ротора в неподвижной относительно статора систене координат:

т - Г ilïLv + i N 1 lm цЗ' . L2m у' . dT ~ RsLr Rs RsLrTr г ' (Ь'

Tr^=-v;+LmK+Trx,

.где Tr =lr/Rr • X ~ дополнительная нереиенная, определяемая как знак ошибки между измеренным и вычисленным токои статора. Это позволяет осуществлять вычисление всех переменных состояния двигателя, необходимых.для построения систены векторного управления на основе информации о токах и напряжениях статора, обеспечивая при этой грубость идентификатора состояния но отношению к параиетрическин вознушениян. Предложен оригинальный вариант введения начальных условий и построенная на его основе структура КС (рис. Ч), в основу которых положена возможность изменения структуры идентификатора в зависимости от режнна работы электропривода (уровня скорости, электромагнитного нонента, потокосдеп-ления),что позволило повысить его помехоустойчивость и расширить диапазон регулирования скорости электропривода. В результате анализа влияния различных в ¡¡утренних связей и изненений в структуре ИС на точность вычисления неренешшх электропривода в зависимости от режима его работы и возможности полной либо частичной компенсации отдельных компонент ошибок переменных от изменения структуры ИС получено устройство переключения структур (БПС) идентификатора состояния в зависимости от уровня скорости и электромагнитного нонента электропривода. Оно обеспечивает нахождение ошибки нотокоснепления ротора в пределах заранее заданного допустимого значепия. Разработана структура для аналого-цифрового и диФрового исполнений векторного анализатора (ВА), реализуекого в виде замкнутого контура, функционирующего в скользящей режиме в соответствии с уравнениями:

ц>у= ju)%dt ;

cj;=SignVrxir=Signi«?rllii?l5inA4 = Signaif ; I4VI - -1VAI1ФЙ cosACf ; t7)

!Vr°M ; ФНЧ1Ч0.

гдг ~ *a3a 4>r * Af " угол неаду Vt" и Vr • ВЛ позволяет

вг.'шенять угловое голошение, модуль и угловую скорость вращения вектора потокосценления ротора с точностью до нзлых ошибок, определяемых параметрами скользхяего режима ( зализшно а. с. Н 167 4341, Н02Р Т/Ч?.).

Показано, что в целях повышения точности вычисления перемен

Рис.4.

РГ -регулятор тока; ДТ.ДН -датчики тока и напряжения статора; БВО -блок векторной ориентации, реализующий выражение 15 Ч 41 г Фг + М г ] Фг •

Рис.5.

ны2 электропривода окончательную установку паранетров кс целесообразно производить непосредственно в работавшей системе Ш1-Д. Предложенная нетодика настройки паранетров ИС на параметры двигателя позволяет устанавливать параметры идентификатора с помощи» выполнения програнны тестовых режимов, организуемых в контуре тока статора электропривода согласно математическим критериям. полученным на основе дифференциальных уравнений электромагнитных контуров АД и принятым при их выводе допушениян. Полная програнна тестовых режимов включает в себя установку начальных значений всех коэффициентов и постоянных времени ИС в соответствии с каталожными данныни двигателя и нулевыми начальными условиями во всех перененных идентификатора при нулевых значениях входных сигналов, установку коэффициента 1/Рс, при напряжении статора, установку постоянной времени Тг в нодели роторной цепи, установку постоянной времени Т$ в модели статорной цепи и коэффициента 1_т в модели роторной цепи, корректировку коэффициентов Lm.Tr. полученных ранее для ненасыщенной нагнитной кепи АД с учетом их зависимости от насыщения.

Наличие четко определенных математических критериев настройки параметров ИС позволяет осуществлять автоматизация этого процесса при условии построения НС с программам заданием параметров от микропроцессорной системы.

Пятая глава посвяжена построения контура скорости и экспериментальному исследованию системы векторного управления асинхронным электроприводом. В результате анализа характерных особенностей построения предлагаемой система векторного управления асинхронный зиектроправотп (рис. 5), среди которых: ориентация но вектору нотокосцепления ротора, стабилизация модуля потокосцепле-ння ротора в динамически;; резшпах электропривода. супествовакие локалышх скользязшх рехшюв в нденткФшсаторе состояния и контуре тока статора с "ромбовидным" алгоритмом управленип, получена модель контура скорости системы векторного управления и пакет программ для расчета ее на ЦВМ. что упростило процедуры анализа нгсцессов >• контуре скорости электгокривода и синтеза регулятора скорости (ГС). Спип-з регуляторов скорости вращении ротора, фун-кшшнируюинг и сксль?я,иём гежтае с достоянной л пегенмшоп а?ш-лигудпии разливного : игаиления. яроизоогоггся с гчртом условия сг-постеов.шич скользязтк режимов в контуре тока статора и г подели контур;! ггогости:

С,'ЛпП1,;_ л дтгц__с.-ли .т.: .

15

1ш ¿ЧН

где 1 , а.в.с !Си=фр1тЛг¥г;Хг^Х<М;ХЛ-£ ; А-

положительная величина, характеризующая амплитуду разрывного управления. Экспериментальное исследование статических (величина статической ошибки скорости), динамических (время переходных процессов. перерегулирование скорости, динамический провал скорости при набросе момента нагрузки) и энергетических (величина пульсаций в активной составлявшей тока статора) показателей электропривода с регуляторани скорости на скользящих режимах и регуля-торани последовательной коррекции П и ПИ -типа с оптимизацией по фильтран Ваттерворта, проведено на предложенной модели контура скорости при различных значениях параметров электропривода, в частности при 7 = 7о • 7 = • 7= 5^0 • Результаты иссле-

дования показали, что наиболее перспективный среди рассмотренных регуляторов с точки зрения указанных показателей, и особенно при наличии параметрических вознушений. является регулятор скорости в скользящем режине с регулируемой амплитудой разрывного управления.

На основе разработанных функциональной и принципиальных схен асинхронного электропривода с векторный управлением построен макетный образец электропривода, что позволило провести экспериментальные исследования электропривода на лабораторной установке, содержащей, помимо систеиы векторного управления, транзисторный инвертор напряжения ( и с) = 520В, Тмин = 25нкс) и асинхронный двигатель ЧА112НА6УЗ. Результаты исследований подтвердили теоретические положения, принятые за основу при построении системы векторного управления асинхронным электроприводом, и позволили рекомендовать ее к использованию в отраслях пронышлешгости, где требуется высокое качество регулирования параметров в статике и динамике - в станкостроительной, текстильной, химической и других отраслях.

В Приложениях приведет материалы по внедрению, таблицы управляющих воздействий алгоритмов замкнутого контура тока статора. принер решения дифференциального уравнения роторной цепи для конкретных параметров систеиы ИН-Д, програмна для расчета процессов в замкнутом контуре скорости электропривода, результаты эк-

спериментального исследования системы векторного управления и контура тока электропривода.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

1. Анализ принципов построения систем векторного управления асинхронным электроприводом и структур внутренних контуров этих систем с различными способами ориентации показал, что в условиях информационной недостаточности преимуществами по статическим, динаническим показателям электропривода и простоте технической реализации обладает структура с прямой ориентацией по вектору потокосцепления ротора. Выбор данной структуры электропривода позволил определить требования к его основным элементам: контуру тока статора и идентификатору состояния двигателя, в соответствии с которыми осуществлен синтез этих устройств.

г. Разработан метод пряного векторного формирования алгоритма управления инвертором напряжения, позволявший на основе информации об угловом положении вектора эквивалентного напряжения осуществлять синтез алгоритнов управления,рациональных с точки зрения энергетических критериев, выбираемых в зависимости от режима работы электропривода. Доказаны преимущества "треугольного" не-тода Формирования алгоритма управления в сравнении с "шестиугольным" по энергетическим показателям электропривода. Предложена классификация алгоритмов управления инвертором напряжения, позволяющая целенаправленно осуществлять выбор типа алгоритма управления и способа его формирования, исходя из требований к электроприводу с учетом физических ограничений инвертора напряжешш.

3. Разработапа структура контура тока статора асинхронного электропривода с табличным Формированием алгоритмов управления на основе информации о векторе эквивалентного напряжения, позво-ляюоая реализовывать энергетически радиопалыше "треугольны!'!" к "ронбовидннй" алгоритмы управления в скользящем режиме слежения за мгновенный значением токовой ошибки. Предложены рационалыше методы вычислеоия вектора эквивалентного напряжения и синтезированы устройства для реализации укаэашгых алгоритмов. Разработапа структура и апгорип! программного Формирования уцрапляюсаи воздействий контура тока статора со встроенным микропроцессорным Формирователей алгоритма. иозволякш:е строить системы векторпого управления асшигрошшм ^леетткзпг-иводои в условиям сушестпатого

ограничения быстродействия инвертора напряжения. Полученные результаты экспериментальных исследований подтвердили эффективность предложенных вариантов построения контура тока в сравнении с известными техническими решениями.

4. Разработано устройство определения координат асинхронного двигателя, которое за счет изменения своей структуры в зависимости от режина работа электропривода обеспечивает вычисление всех перененных двигателя, необходимых для построения систены векторного управления в условиях информационной недостаточности на основе легкодоступной инфорнашда о токах и напряжениях статора при регулировании скорости двигателя вниз вплоть до полного останова вала. Предложена иетодика настройки параметров идентификатора состояния на параметры двигателя и разработанный на ее основе алгоритм тестовых режимов, выполняемых при установке параметров идентификатора непосредственно в работающей систене"инвертор иа-пряхения-двигатель" в соответствии с полученными математическими критериями, что обеспечивает повышение точности вычисления переменных электропривода в идентификаторе.

5. Разработана модель контура скорости систены векторного управления асинхронным электроприводон и пакет прикладных програин. позволяющие осуществлять анализ процессов в контуре скорости и упростившие процедуру синтеза регулятора скорости, в результате исследования на модели различных вариантов построения регулятора скорости получена рациональная с точки зрения статических, динамических и энергетических показателей электропривода в условиях параметрической нестабильности структура регулятора скорости в скользящей режиме с регулируемой амплитудой разрывного управления.

6. На основе разработанных функциональной и принципиальных схем электропривода построен и принят к внедрению макет систены векторного управления. Ряд узлов электропривода зашшены авторскими свидетельствами. Результаты экспериментального исследования на лабораторной установке подтвердили теоретические положения, принятые за основу при построении системы векторного управления асинхрошшн электроприводом.

Основное содержание диссертации опубликовано в £0 печатных работах, среди которых:

1. Высокодинаничпая систена разрывного управления асинхрошшн

электроприводом/ И. Л. Архангельский, Б. С. Курнышев, А. Б. Виноградов, С.К.Лебедев// Электромеханика. - 1991.-КЗ. - С. 59-67.

2. А. Б. Виноградов. Микропроцессорная система управления асинхронным электроприводом.// Тез. докл. III областной конф. молодых ученых и специалистов. - Иваново: ИЭИ, 1988. - С. 9.

3. Н. Л. Архангельский, Б. С. Курнышев, А. Б. Виноградов. Новые алгоритмы в управлении асинхронным электроприводом//Электротехника. -1991.-НЮ. - С. 9-13.

4. И. Л. Архангельский, Б. С. Курнышев. А. Б. Виноградов. Микропроцессорный энергосберегающий электропривод. // Тез. докл. международной паучно-техн. конф. Состояние и перспективы развития электротехнологии. - Иваново: 1991. - С. 75.

5. Н. Л. Архангельский. А. Б. Виноградов, В. Л. Чистосердов. Частотно-управляеный электропривод с программированием широтно-ияпульсноЯ модуляции. // Тез. докл. XI Всесоюзной каучно-техн. конф. по пробле-нан автоматизированного электропривода. - Суздаль: 1991г. - С. 51.

Б. А. с. 1552333 СССР, Н02Р 7/42. Электропривод. / Н. А Архангельский. Б. С. Курнышев, А. Б. Виноградов и др. -Опубл. в Б. И., 1990, НИ.

7. А. с. 1674341 СССР, Н02Р 7/42. Электропривод./ Н. Л Архангельский, Б. С. Курнышев. А. Б. Виноградов и др. -Опубл. в Б. И., 1991, Н32.

8. Высокодинамичный асинхронный электропривод/ И. А Архангельский, Б. С. КУгнышев. А. Б. Виноградов, В. В. Пихунов// Техническая электродинамика. - 1991. -Н4. - С. 57-64.

9. Система векторного управления асинхронным электроприводон с идентификатором состояния/ Н.Л. Архангельский. Б. С, Курнышев, А. Б. Виноградов, С. К. Лебедев // Электричество. -1991. -П11. - С. 4Т-51.

10. А. с. 1727190 СССР, Н02Р 7/42. Электропривод. / Н. А Архангельский, Б. С. Kyvmaten, А. Б. Виноградов и др. -Опубл. в Б. И., 1992. Н14.

11. А. с. 1606008 СССР, Н02Р 7/42. Электропривод. / Н. Л. Архангельский, Б. С, Курнышев. А. Б. Виноградов и др. -Опубл. в Б. И. ,1991, Н39.

12. А. Б. Виноградов. Оптимизация структуры идентификатора состояния в частотном электролриводо. // Тез. докл. международной научно-техн. копФ. Состояние и иегснег.ттсн развития электротехно-логик. -Иваново: 19921". - С. 89.