WWW.DISUS.RU

БЕСПЛАТНАЯ НАУЧНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

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

На правах рукописи

ДРОЗДОВ АНДРЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ БЕЗДАТЧИКОВОГО ВЕКТОРНОГО УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНО-ИНДУКТОРНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ С НЕЗАВИСИМЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ

Специальность 05.09.03 – Электротехнические комплексы и системы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва 2008

Работа выполнена на кафедре «Автоматизированного электропривода» Московского энергетического института (Технического Университета).

Научный руководитель: доктор технических наук, доцент

Козаченко Владимир Филиппович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Онищенко Георгий Борисович

кандидат технических наук,

Докукин Александр Львович

Ведущая организация: ФГУП «Научно-производственное предприятие Всероссийский научно-исследовательский институт электромеханики с заводом имени А.Г. Иосифьяна» (НПП ВНИИИЭМ), г. Москва

Защита диссертации состоится 16 мая 2008 года в 16 час. 00 мин. в аудитории М-611 на заседании диссертационного совета Д 212.157.02 при Московском энергетическом институте (техническом университете) по адресу: 111250, Москва, Красноказарменная ул., д.13, корп. М.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского энергетического института (Технического Университета).

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, просим отправлять по адресу: 111250, г. Москва, Красноказарменная ул., д.14, Ученый Совет МЭИ (ТУ).

Автореферат разослан « » ________________ 200__г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.157.02

к.т.н., доцент Цырук С.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Данная работа посвящена созданию системы управления одним из наиболее перспективных двигателей – вентильно-индукторным двигателем с независимым электромагнитным возбуждением (ВИД с НВ). Особенность данного двигателя в том, что он не может быть просто включен в силовую сеть – он получает питание от статического преобразователя частоты (ПЧ), который отличается от классического ПЧ для управления асинхронным двигателем лишь дополнительным каналом управления возбуждением.

Современные ВИД могут быть трех типов: с самовозбуждением, за счет постоянной составляющей тока в обмотке якоря; с независимым возбуждением, т.е. со специальной обмоткой возбуждения, расположенной на статоре; с магнитоэлектрическим возбуждением.

В мире наибольшее внимание из-за простоты конструкции и технологичности их изготовления уделяется индукторным машинам (ИМ) с самовозбуждением, более известным как SRD. Значительный вклад в развитие теории и практики этого типа привода внесли Ильинский Н.Ф., Бычков М.Г., Кузнецов В.А., Фисенко В.Г. (Москва), Темирев А.П., Лозицкий О.Е., Коломийцев Л.Ф. (Новочеркасск), Miller T., Lawrenson P..

ВИП на базе ИМ с постоянными магнитами развиваются, главным образом, для прецизионной техники и следящих систем (Балковой А.П., Луценко В.Е.). Это направление перспективно для малых мощностей (меньше 1 кВт).

Работы по созданию комплектных ЭП на базе вентильно-индукторных двигателей (ВИД) с независимым возбуждением (НВ) для энерго- и ресурсосберегающих технологий на протяжении ряда последних лет ведутся при кооперации нескольких кафедр МЭИ, – АЭП (Остриров В.Н., Козаченко В.Ф.), ЭКАО (Русаков А.М.), ЭМ (Фисенко В.Г.), а также малых предприятий – ООО «Цикл +», ООО «НПФ Вектор», ООО «ЦентрТехКомплект», при участии Сафоновского и Ярославского электромашиностроительных заводов. Эти работы, особенно в части обеспечения повышенной надежности и резервирования за счет использования многосекционной машины и использования двух фидеров не имеют аналогов в мире.

Технологически ВИД с НВ сложнее других конструкций ВИД, однако, привода на их основе, имеют следующие преимущества:

  • возможность использования стандартной силовой элементной базы, в том числе мостовых инверторов, как для асинхронных 3-х фазных двигателей;
  • возможность реализации современных методов управления, таких, как векторное, с качественным формированием момента;

Особенно перспективны для использования в промышленности 3х фазные ВИП с НВ допускающие реализацию преобразователя частоты на базе 6-и ключевого мостового инвертора напряжения. Такой подход позволяет сконструировать ПЧ для управления ВИД с НВ по цене и габаритам ПЧ для частотно-регулируемых асинхронных приводов.

Уникальной особенностью ВИД с НВ является его приближение по технологии управления и энергетическим показателям к СД с магнитоэлектрическим возбуждением, что позволяет развивать для него самые перспективные алгоритмы управления, в том числе векторного и бездатчикового векторного, чему и посвящена данная работа.

Настоящая работа строится на базе исследований выполненных Корпусовым Д.Е. и Жарковым А.А. в области оптимальных структур силовой части ВИП с НВ и оптимальных структур датчикового векторного управления. В данной работе обосновывается возможность создания многосекционного ВИД с НВ с мультимикропроцессорной системой бездатчикового векторного управления (БВУ).

Актуальность работы состоит в ориентации на создание нового, отечественного конкурентоспособного электропривода для энергосберегающих технологий, станкостроения и электрической тяги с реализацией векторного управления и поддержкой бездатчикового режима.



Цель диссертационной работы: Разработка системы бездатчикового векторного управления и техническая реализация комплекса программно-аппаратных средств для управления многосекционным вентильно-индукторным двигателем с независимым возбуждением.

Для достижения указанной цели в работе поставлены и решены следующие задачи:

  1. Исследование различных методов синтеза наблюдающих систем для бездатчикового векторного управления ВИД с НВ и обоснование перспективных методов путем численного моделирования;
  2. Разработка специальных структур наблюдателей, адаптированных к методам прямого токового управления инвертором, для расширения диапазона устойчивой работы системы БВУ ВИД с НВ вверх в 1.5 - 2 раза;
  3. Разработка единой технологии пуска и подхвата вращающегося ВИД с НВ в режиме БВУ, в том числе для многосекционных ВИП;
  4. Разработка элементов модульной аппаратной части для реализации предложенных алгоритмов управления;
  5. Разработка концепции построения модульной структуры программного обеспечения для систем бездатчикового векторного управления многосекционным ВИД с НВ;
  6. Экспериментальные исследования разработанной системы управления на опытно-промышленных образцах маломощных односекционных (менее 2 кВт) ВИД в составе лабораторного стенда и мощных многосекционных (630 кВт – 4 секции) ВИП на базе 4-х секций ПЧ «Универсал ВИП» 220 кВт;
  7. Разработка и запуск в опытно-промышленную эксплуатацию комплекса аппаратно-программных средств, с реализацией векторного управления многосекционным ВИП, в том числе с поддержкой бездатчикового управления.

Методы исследования. Для решения поставленных в работе задач использовались:

  • теория электропривода и цифрового управления;
  • методы численного моделирования (Simulink MATLAB);
  • математические методы исследования устойчивости наблюдающих систем;
  • компьютерные методы интерактивной отладки и исследования микропроцессорных систем управления с использованием интегрированной среды разработки Code Composer Studio;

Обоснованность и достоверность научных положений и выводов подтверждена как на этапе экспериментальных исследований на лабораторном стенде, так и внедрением разработанных систем управления в опытно-промышленную эксплуатацию.





Научная новизна работы заключается в следующем:

  • Математическое описание ВИД с НВ, разработанное ранее (Козаченко В.Ф., Жарков А.А.), адаптировано к задаче бездатчикового векторного управления;
  • Разработаны оригинальные структуры бездатчикового управления, основанные на комбинации наблюдателя на основе скользящего режима и фильтра Калмана;
  • Реализован метод прямого токового управления инвертором ВИП для расширения допустимого скоростного диапазона вверх по скорости в два раза в режиме бездатчикового векторного управления;
  • Разработана единая технология пуска и подхвата вращающегося ВИД с НВ в режиме БВУ, в том числе для многосекционных ВИП;
  • Разработана концепция построения распределенных систем управления и соответствующая модульная структура программного обеспечения для управления многосекционными ВИД с НВ.

Основные практические результаты диссертации состоят из экспериментальных исследованиях опытно-промышленных образцов ВИП малой мощности; во внедрении разработанной системы управления в промышленность, в частности, для районных тепловых станций г. Москвы установлены 3 мощных многосекционных ВИП (315 кВт – 2 секции на дутьевом вентиляторе, 400 кВт – 4 секции на дымососе, 630 кВт – 4 секции на сетевом насосе горячего водоснабжения).

Апробация работы. Основные результаты работы обсуждались на заседании кафедры «Автоматизированного электропривода» Московского энергетического института (Технического Университета).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 6 печатных работ.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения; количество страниц 181, иллюстраций 93, число наименований использованной литературы 45 на 5 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы и показаны преимущества использования ВИД с НВ с векторной системой управления, а так же преимущества в использовании многосекционных ВИД при создании электроприводов повышенной надежности большой мощности на низковольтной элементной базе. Показано, что отказ от датчика положения значительно увеличивает надежность разрабатываемой системы и дается обоснование для разработки бездатчикового варианта векторной системы управления. Поставлены цели и задачи исследования.

Для решения поставленных задач в первой главе рассмотрены вопросы, касающиеся математического обоснования структуры ВИП с НВ применительно к задаче бездатчикового векторного управления. В первой главе приведены необходимые сведения, которые имеют определяющее значение при разработке системы бездатчикового векторного управления. В частности, работа базируется на уравнениях электрического равновесия ВИД с НВ (1), которые справедливы для скомпенсированной машины с постоянной собственной индуктивностью фазы , постоянной взаимной индуктивностью между фазой и обмоткой возбуждения и постоянной собственной индуктивностью обмотки возбуждения . В этом случае уравнения двигателя оказываются идентичными уравнениям синхронной машины с возбуждением со стороны ротора.

(1) , где .

Приведенное математическое описание ВИД с НВ (1) обосновывает возможность применения векторного управления в d,q координатах. Для удобства расчета на микропроцессоре системы управления для широкого ряда мощностей, приведенные уравнения преобразованы к уравнениям в относительных величинах. Дано обоснование применению относительных единиц при описании ВИД с НВ. Приведены результаты разработки модели системы в среде MATLAB с использованием специализированных блоков с прямым программированием на языке С (рис. 1).

 труктурная схема системы бездатчикового векторного управления ВИД в-6

Рис. 1 Структурная схема системы бездатчикового векторного управления ВИД в осях «d,q» (PTf – регулятор тока возбуждения; PTd,PTq – регуляторы тока оси d и q)

Для исследования модели бездатчикового векторного управления средствами численного моделирования в среде MATLAB Simulink разработаны специальные блоки. Для обеспечения высокой точности описания процессов происходящих в системе «инвертор – двигатель», создана модель инвертора, на языке С. Модуль представляет собой *.dll файл в котором содержится функция расчета поведения силового инвертора для возможных состояний ключей. Для реализации системы прямого токового управления на языке С разработан модуль релейного регулятора тока. Остальные модули системы векторного управления – модель ВИД с НВ, ПИ-регуляторы тока и скорости, координатные и фазные преобразования – созданы с использованием стандартных блоков Simulink. Выбрана система базовых величин, являющаяся непротиворечивой по уравнениям электрического равновесия, имеющая физический смысл и позволяющая получить простое по форме математическое описание в относительных единицах.

По результатам сравнительных экспериментов сделан вывод об адекватности математического представления всей моделируемой системы, а именно: соответствие расчетного и промоделированного тока, момента, напряжения, скорости, граничных характеристик ВИД с НВ как в реальных величинах, так и при использовании описания в относительных единицах.

Результатом работы, описываемой в первой главе, является подготовленная математическая модель ВИД с НВ, удобная как для синтеза улучшенных методов управления инвертором, так и для синтеза оптимальных структур наблюдателей.

Одно из наиболее перспективных применений ВИД с НВ связано с высокоскоростными (до 3000 об/мин) мощными (до 1.25 МВт) регулируемыми электроприводами (D=(5:10):1) насосов районных тепловых станций. Они выполняются многосекционными со значительным числом пар полюсов (7,13 и более). При этом в системах векторного управления возникают серьезные проблемы на высоких скоростях за счет значительной частоты фазных токов (более 400 – 500 Гц).

Во второй главе систематизируются и развиваются известные методы управления инверторами напряжений в режиме ШИМ­ базовых векторов и предлагаются методы прямого токового управления, максимально адаптированные к задаче бездатчикового векторного управления мощными ВИД с НВ.

Выявлены предельные возможности классической ШИМ базовых векторов для векторного управления ВИД с НВ – частота тока статора на максимальной скорости должна быть на порядок меньше, чем частота широтно-импульсной модуляции инвертора напряжения (2):

(2)

Например, при проектировании ВИД на 10 полюсов и частоте ШИМ 10кГц, максимальная выходная частота напряжения инвертора, при которой возможна стабильная работа контура тока будет составлять 500Гц.

Для увеличения предельной частоты формируемого синусоидального тока исследован и реализован метод прямого управления ключами мостового инвертора с использованием релейного регулирования тока. Проведено моделирование релейного регулятора тока в среде MATLAB Simulink и проведены стендовые испытания на макете ВИД с НВ, которые показали хорошие результаты: обеспечивается устойчивая работа регуляторов тока на выходных частотах до 1 кГц; при ослаблении поля или отсутствии нужного запаса напряжения в звене постоянного тока происходит автоматический переход в режим вентильного двигателя с разнополярной 6-и тактной коммутацией и автоматическим регулированием угла коммутации в функции скорости.

Третья глава посвящена разработке наблюдателя на основе скользящего режима для реализации бездатчикового векторного управления.

В первой части главы приведен обзор современных наблюдателей на основе фильтра Калмана, скользящих режимов и адаптивной модели. Дано их сравнение и показаны преимущества и недостатки каждого из методов. На основании проведенного анализа и сформулированных требований определены наиболее рациональные структуры наблюдателей для системы бездатчикового векторного управления, а для реализации системы БВУ ВИД с НВ выбрана комбинация наблюдателя на основе скользящего режима и фильтра Калмана.

Суть предлагаемого метода идентификации заключается в том, что ошибка между расчетным и измеренным токами двигателя, корректируется релейным звеном, образуя скользящий режим стремящийся свести ошибку к нулю. Уравнения наблюдателя построены таким образом, что оказалось возможным разделить уравнения электрического равновесия от уравнения электромагнитного момента и наблюдатель фактически работает только по уравнениям равновесия. Уравнения наблюдателя оказываются независимым от нагрузки на валу, момента инерции механизма, и прочих механических параметров.

Сделано важное замечание, дающее физическую интерпретацию работы наблюдателя. Структурная схема двигателя всегда содержит контур коррекции напряжения со стороны ЭДС. Эту же роль коррекции выполняет релейное звено в наблюдателе. Если значение тока, рассчитанное наблюдателем равно измеренному току, то релейный элемент выдает сигнал равный ЭДС двигателя. Релейный сигнал можно отфильтровать, используя фильтр Калмана для синусно-косинусного сигнала. Для получения сигнала потокосцепления необходимо последовательно с релейным звеном включить интегрирующее звено, или звено близкое к нему по свойствам в области высоких частот – например инерционное звено. На рис. 2 приведена структура предлагаемого наблюдателя с оценкой потокосцепления.

Данный наблюдатель исследован с применением математических методов, в частности теории устойчивости Ляпунова. Получены условия гарантирующие устойчивость работы наблюдателя на основе скользящего режима и математически доказана малая чувствительность такого наблюдателя к неточности задания параметров ВИД с НВ. Рассмотрен вопрос об ограничениях, накладываемых на бездатчиковые системы управления ВИД с НВ при низких скоростях вращения, а также способы работы на низких скоростях.

 аблюдатель с оценкой потокосцепления. Рассмотрен и успешно решен-8

Рис. 2 Наблюдатель с оценкой потокосцепления.

Рассмотрен и успешно решен важнейший вопрос идентификации состояния многосекционного ВИП на ходу. Данный режим необходим для независимого останова/запуска любой секции в многосекционной машине при условии, что двигатель включен в работу, вращается и есть необходимость подключить дополнительную секцию. Суть метода состоит в приложении к обмотке статора включаемой секции нулевого вектора напряжения с небольшой скважностью и одновременной работе наблюдателя вектора потокосцепления ротора. Преимущество решения – восстановление на ходу не только положения и скорости ротора ВИД, но и попутная идентификация всех переменных состояния наблюдателя и системы БВУ. Метод предполагает установку в звено постоянного тока (ЗПТ) небольшого резистора и силового ключа для исключения повышения напряжения в процессе «подхвата».

Разработанный алгоритм подхвата системы бездатчикового векторного управления потребовал дополнительной доработки наблюдающей системы. Предложена оригинальная структура улучшенного наблюдателя, нечувствительного к неточности задания напряжения рис. 3.

 труктура улучшенного наблюдателя. Разработанная базовая модель-9

Рис. 3 Структура улучшенного наблюдателя.

Разработанная базовая модель системы векторного управления в среде MATLAB дополнена наблюдающими алгоритмами и проведено ее полное исследование, которое подтвердило правильность синтезированных наблюдателей. Продемонстрирована робастность и устойчивость работы бездатчиковой системы управления, в т.ч. в режиме подхвата.

В четвертой главе приведены результаты разработки специализированных аппаратных и программных средств для реализации системы управления ВИП. Дано обоснование выбора микропроцессорного устройства. Показано, что предлагаемые алгоритмы могут быть успешно реализованы на микроконтроллере TMS320F2810 компании Texas Instruments. Рассмотрены требования к архитектуре контроллера системы управления ВИП. Приведены технические данные разработанных контроллеров для управления ВИП. Предложена структура унифицированного программного обеспечения для полноценной реализации систем векторного управления, в том числе бездатчикового.

Приведены примеры построения распределенной системы управления многосекционным ВИД, с реализацией «виртуального мастера» в одной из секций ВИП. Суть предлагаемого метода заключается в том, что «виртуальным мастером», от которого секции принимают задание, является та секция, на которую в текущий момент времени приходит задание скорости, удаленно по сети MODBUS или локально c пульта управления. При этом если такая секция выходит из строя, то задание автоматически перенаправляется в другую секцию, которая в свою очередь становится «виртуальным мастером». За счет применения такого алгоритма обеспечивается резервирование мультипроцессорной системы управления многосекционным ВИП.

Разработана единая технология пуска и подхвата многосекционной машины. Суть ее заключается в том, что в бездатчиковом режиме при пуске сначала включается алгоритм идентификации скорости. Если идентифицируемая скорость находится в зоне работы бездатчиковой системы векторного управления, то происходит переход в режим бездатчикового управления, а если скорость ниже, то происходит синхронный пуск от задатчика интенсивности в разомкнутой частотно-токовой системе.

Дано описание структуры аппаратной части мультипроцессорной системы управления ВИД с НВ, построенной на базе разработанного специализированного контроллера МК 17.3., описаны предложенные методы организации межмодульного взаимодействия отдельных контроллеров секций и интеллектуальных пультов для оперативного управления по локальной сети CAN с протоколом обмена CANopen, методы сопряжения с системами верхнего уровня управления по сети MODBUS RTU.

Важной частью разработки системы БВУ для ВИД с НВ является разработка полноценного ПО для промышленного применения. Созданное программное обеспечение обеспечивает возможность полноценной наладки как силовой части ПЧ отдельно, так и бездатчиковой системы управления ВИД с НВ, содержит весь комплекс защит и предупреждений. В его состав входят дискретные автоматы управления режимами работы привода и релейно-контакторной аппаратурой рабочих станций, разработанные с использованием современных switch технологий.

В пятой главе приведены результаты исследований разработанной системы бездатчикового управления на опытном образце ВИД с НВ «ДВИ-3» в составе лабораторного стенда. Приведены результаты исследования распределенной системы управления на опытно-промышленных мощных многосекционных ВИП. Показаны примеры внедрения в промышленность разработанного комплекса программно-аппаратных средств, для управления мощными многосекционными ВИП.

Лабораторные исследования проводились на кафедре АЭП МЭИ с применением опытно-промышленных образцов двигателей «ДВИ-3» мощностью 2.2кВт производства Ярославского машиностроительного завода. Алгоритмы управления мощными многосекционными ВИД с НВ (до 630 кВт) отрабатывались в процессе приемо-сдаточных испытаний двигателей и комплексных систем управления на испытательном полигоне Сафоновского электромеханического завода.

В главе приведено описание экспериментального стенда и результаты исследования на нем ВИД с НВ в режиме векторного управления с использованием сигнала от датчика положения и без него (бездатчиковый режим). Показано, что векторная система с датчиком положения полностью обеспечивает работоспособность ВИД с НВ в широком диапазоне скоростей (до 5000:1) и момента (до 100:1). Датчиковый вариант системы векторного управление принимается эталонным для сопоставления с результатами исследования бездатчиковой системы. Результаты экспериментальных исследований бездатчиковой системы полностью подтверждают правильность синтезированных наблюдателей структуры системы управления ВИД с НВ в целом (рис. 4, рис. 5).

Экспериментальное исследование мощных многосекционных ВИД с НВ (до 630 кВт) проводилось на заводе изготовителе в испытательном цехе. В качестве нагрузки применялся высоковольтный синхронный генератор (1 МВт). Система управления выполнена на базе 4-х преобразователей частоты «Универсал­–220» объединенных по промышленной сети CAN и осуществляющих согласованное управление 4 секциями многосекционной машины (рис. 6).

 арактеристика векторной системы управления с датчиком положения.-10 Рис. 4 Характеристика векторной системы управления с датчиком положения. Разгон от 0 до 1500 об/мин, реверс и последующее торможение до остановки.  арактеристика бездатчиковой векторной системы управления. Разгон от-11 Рис. 5 Характеристика бездатчиковой векторной системы управления. Разгон от 75 до 1500 об/мин и последующее торможение через генераторный режим до 300 об/мин.

Рис. 6 Структурная схема многосекционного ВИП

Успешно проведенные испытания позволили перейти к этапу опытно-промышленной эксплуатации. В главе приведены результаты внедрения мощного многосекционного вентильно-индукторного двигателя с независимым возбуждением в качестве отказоустойчивого высоконадежного привода для ответственных применений. В качестве примера взят двигатель установленный на сетевом насосе горячего водоснабжения РТС «Коломенское». Номинальная мощность привода составляет 630 кВт, частота вращения 1500 об/мин. Высокая надежность привода обеспечивается за счет использования двух фидеров и автоматического переброса мощности системой управления на 2 секции секций при отключении питания на одном из фидеров. При таких переходах динамические просадки скорости не превышают 4-5%, что и требуется по условиям технологии.

По техническим требованиям ВИП должен обладать возможностью запуска при вращающемся вале («подхват»). Бездатчиковый подхват исследовался на скорости 800 об/мин. На рис.7 показаны участки идентификации скорости и соответствующие им изменения напряжения на звене постоянного тока. В точке выключения инвертора скорость вала составляет 1300 об/мин. После выключения алгоритм идентификации не работает и значении идентифицируемой скорости по наблюдателю (фильтру Калмана) становится равным 0. В момент выключения секции, значение напряжения на ЗПТ немного поднимается, т.к. уменьшается отбор мощности. При подаче команды «пуск» запускается импульсный алгоритм идентификации положения ротора, который через некоторое время (порядка 0,5с) выдает правильное значение скорости, что видно на спадающем участке тахограммы. На этом участке происходит рост напряжения в ЗПТ, связанный с генераторным режимом работы секции двигателя в режиме подхвата. Предложено, для исключения перенапряжений в ЗПТ использовать маломощный «тормозной» резистор и релейный регулятор напряжения.

Проведенные полномасштабные лабораторные экспериментальные исследования на базе исполнительного двигателя ДВИ-3 и ПЧ «Универсал-7,5», доказали работоспособность предложенных математических, алгоритмических и программных решений системы бездатчикового векторного управления ВИД с НВ.

Применительно к задачам коммунального хозяйства, решаемым с использованием многосекционных ВИД с НВ, доказана возможность исключения датчика обратной связи по положению ротора из контура регулирования, что заметно упрощает конструкцию машины, удешевляет ее и повышает отказоустойчивость привода.

В заключении обобщены основные результаты работы.

В приложении приведены схемы дискретных автоматов для унифицированного ПО, структура системы БВУ для численного моделирования в среде MATLAB Simulink, упрощенные матричные выражения для расчета фильтра Калмана.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Основные результаты работы и сделанные выводы заключаются в следующем:

  1. Проанализировано математическое описание и дано обоснование использования бездатчиковой векторной системы управления для ВИД с НВ. Разработана и реализована модель системы БВУ в среде MATLAB/Simulink. Модель оптимизирована для реализации на цифровых сигнальных процессорах.
  2. Разработана методика синтеза наблюдателя для системы бездатчикового векторного управления ВИД с НВ. Разработан оригинальный наблюдатель на основе скользящего режима, для которого дано математическое обоснование робастности и устойчивости. Приведено обоснование использования дополнительного фильтра Калмана для выделения потокосцепления из релейного сигнала.
  3. Разработан алгоритм бездатчикового пуска и «подхвата» как отдельных, так и всех секций многосекционного ВИП.
  4. Разработаны элементы модульной аппаратной части системы управления для реализации алгоритмов векторного управления, в том числе бездатчикового режима.
  5. Разработана унифицированная интеллектуальная система управления ВИД с НВ, поддерживающая распределенную систему управления с функцией “виртуального мастера” для работы с многосекционными двигателями.
  6. Разработанный комплекс программно-аппаратных средств прошел полноценное тестирование на лабораторном стенде. Комплекс принят за основу при серийном производстве мощных многосекционных вентильно-индукторных электроприводов. Внедрены в промышленность и проходят стадию опытно-промышленной эксплуатации 3 комплекта мощных многосекционных вентильно-индукторных электроприводов – 630 кВт, 315 кВт, 400 кВт на базе преобразователей частоты «Универсал-ВИП».

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

  1. Козаченко В.Ф., Жарков А.А., Дроздов А.В. Серия модульных встраиваемых микроконтроллерных систем управления для современного комплектного электропривода// Приводная техника - 2007. - Вып. 5. - с.3-8
  2. Козаченко В.Ф., Анучин А.С., Дроздов А.В. Сигнальные микроконтроллеры Texas Instruments для управления двигателями и автоматизации промышленности // «Электронные компоненты». №7, -2004. –С. 91-95.
  3. Козаченко В.Ф., Анучин А.С., Жарков А.А., Дроздов А.В. Цифровое векторное управление вентильно-индукторными двигателями с независимым возбуждением // «Компоненты и технологии», №8, -2004. –С. 166-172.
  4. Козаченко В.Ф., Жарков А.А., Дроздов А.В. Мультимикропроцессорная система управления многосекционным вентильно-индукторным электроприводом // Труды XI Международной конференции «Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты». г. Алушта, -2006. С. 56-57.
  5. Козаченко В.Ф., Остриров В.Н., Русаков А.М., Дроздов А.В., Сорокин А.В., Крылов Ю.А. Новое направление в электроприводе – мощный многосекционный вентильно-индукторный электропривод с векторным управлением // «Электронные компоненты». №11, Тематический вып. «Электропривод», - 2006. – С. 30-35.
  6. Дроздов А.В., Сравнительный анализ различных вариантов векторной ШИМ // Радиоэлектроника, Электротехника и Энергетика. Десятая международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов. Издательство МЭИ, -2004. С. 103

Печ. л. Тираж Заказ



 





<


 
2013 www.disus.ru - «Бесплатная научная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.