Санкт-Петербург 2014 г.

1. О границах устойчивости метода идентификации скорости в системе бездатчикового асинхронного электропривода Н. Д. Поляхов Санкт-Петербург 2014 г.

2. Модель асинхронного двигателя • Допущения: • магнитная проницаемость стали статора и ротора принимается бесконечной; • игнорируется насыщение, потери в стали, граничные витки и слот-эффекты; • трёхфазная система симметрична, токи нулевой последовательности отсутствуют; • распределение потока в зазоре симметрично; • характеристика намагничивания линейна.

3. Структура асинхронного электропривода • выпрямитель выполнен по неуправляемой схеме • трёхфазная модель АД сводится к двухфазной (в стационарной системе координат) • все регуляторы системы управления описаны в двухфазной вращающейся системе координат

4. Актуальность решения задачи Существующие проблемы: Одним из препятствий для увеличения глубины регулирования бездатчикового асинхронного электропривода является точность идентификации переменных состояния. Поскольку АД является нелинейным объектом с нестационарными параметрами, то целесообразно применять адаптивные методы для идентификации необходимых переменных состояния. Помимо точности , для такого типа идентификаторов существенным качеством является сохранение устойчивости во всех рабочих режимах АД при любых допустимых отклонениях параметров. Ограничения бездатчикового метода: • Не рассматривается возможность применения метода в точных сервосистемах

5. Влияние параметров на процессы в АД • для двигателей с классом изоляции Н сопротивление обмотки может увеличиться в 1,6 -1,7 раза Скорость вращения АД при изменении сопротивления (при номинальной нагрузке со 2-й с), Rsn – номинальное значение сопротивления статора

6. Структура исследуемого наблюдателя • Система построена по структуре с настраиваемой моделью • Адаптивный наблюдательскорости построен на основе метода функции Ляпунова Имеет две подсистемы: • Наблюдатель потока • Наблюдатель скорости

7. Описание наблюдателя Наблюдатель потока: Наблюдатель скорости:

8. Расположение собственных значений матрицы модели АД на комплексной плоскости при изменении скорости от нулевой до номинальной при различных значениях Rs

9. Расположение собственных значений матрицы L при фиксированном значении коэффициента k=0.85 при изменении скорости от нулевой до номинальной

10. Устойчивость наблюдателя Распределение собственных значений на рабочем диапазоне скоростей для

11. Устойчивость наблюдателя Распределение для частот выше 10 Гц для

12. Наблюдатель в составе системы векторного управления Структурная схема системы управления с обратной связью по оценке скорости

13. Работа наблюдателя скорости при неточностях в параметрах модели АД Процессы в системе при ступенчато меняющемся задании на низких скоростях вращения. Начальное несоответствие сопротивления 20% с плавным увеличением до 30%. Скорость, рад/с а – задание скорости b – оценка скорости с – измеряемая скорость Ошибка оценки скорости (в %)

14. Работа системы при гармоническом сигнале задания Ошибка скорости,% Скорость, рад/с (частота колебаний 5Гц) 1 – задание скорости 2 – измеряемая скорость 3 – оценка скорости • Полоса пропускания системы с идентификатором – до 14 Гц (на низких скоростях) • Фазовый сдвиг оценки скорости не превышает 20 градусов • Идентификатор сопротивления неработоспособен

15. Заключение • Исследованы вопросы устойчивости наблюдателя в зависимости от настройки системы идентификации и нестационарности параметров объекта, что позволило проанализировать границы его применимости для систем асинхронного электропривода общепромышленного уровня с диапазоном регулирования до 500:1; • Исследование распределения собственных значений показали, что для гарантированной устойчивости наблюдателя на всём диапазоне рабочих частот и отклонений активных сопротивлений значения коэффициента настройки должны принадлежать интервалу .

16. Спасибо за внимание