Моделирование оптимального управления асинхронным приводом
Ключевые слова:
асинхронный двигатель, SimInTech, имитационное моделирование, векторное управление двигателем, оптимальная система управленияАннотация
В настоящее время асинхронные двигатели составляют основу автоматизированного электропривода, на который приходится большая часть потребляемой электроэнергии. В этой связи вопросы рационального расходования энергоресурсов приобретают первостепенное значение. В статье предложен метод оптимального управления асинхронным двигателем по критерию минимизации потребляемого тока. Математическая модель двигателя и его системы управления выполнены методом векторного управления во вращающейся системе координат dq. Исследование предложенного способа управления осуществлено на базе отечественного программного продукта SimInTech компании ООО «3В Сервис». В результате проведенного имитационного моделирования установлена зависимость тока статора двигателя от потокосцепления ротора, имеющая параболическую форму при фиксированных значениях электромагнитного момента. Минимальному значению тока соответствуют оптимальные значения потокосцепления. Такой характер зависимостей послужил основой для использования алгоритма шаговой поисковой системы в разработанной оптимальной системе управления двигателем с минимальным значением потребляемого тока. Разработанная математическая модель асинхронного двигателя управляется оптимальным регулятором, позволяющим уменьшить потребляемый ток до оптимально низких значений при различной величине электромагнитного момента. Представленные в работе результаты исследования свидетельствуют о повышении энергоэффективности асинхронного привода за счет оптимально низкого потребления двигателем тока статора, в связи с этим материалы статьи могут служить теоретической базой при разработке и внедрении энергосберегающих систем управления асинхронным двигателем.
Библиографические ссылки
Костенко М.П. Электрические машины. Специальная часть. Л. : Госэнергоиздат, 1949. 708 с.
Blaschke F. Das Prinzip der Feldorientierung, die Grundlage für die Transvektor-Regelung von Drehfeldmaschinen // Siemens-Zeitschrift. 1971, Vol. 45, S. 757–760.
Vas P. Sensorless Vector and Direct Torque Control. Oxford : Oxford University Press, 1998. 729 p.
Bajenescu Titu-Marius. The Insulated-Gate Bipolar Transistors (IGBT) and their Reliability // Electrotehnica, Elec-tronica, Automatica. 2012. Vol. 60. № 2. URL : https://www.researchgate.net/publication/289745294_The_insulated-gate_bipolar_transistors_IGBT_and_their_reliability (Дата обращения 7.11.2022).
Кулинич Ю.М. Электронная преобразовательная техника. М. : УМЦ ЖДТ, 2015. 204 с.
Колпаков А. Перспективы развития электропривода // Силовая электроника. 2004. № 1. С. 46–48.
Branko Blanusa. New Trends in Efficiency Optimization of Induction Motor Drives // New Trends in Technologies : Devices, Computer, Communication and Industrial Systems. 2010. Р. 341–358.
Лазарев Г. Высоковольтные преобразователи для частотно-регулируемого электропривода. Построение различ-ных систем // Новости электротехники. 2005. № 2 (32). С. 15–20.
Вольдек А.И., Попов В.В. Электрические машины. Машины переменного тока. СПб. : Питер, 2010. 350 с.
Шрейнер Т.Р., Дмитренко Ю.А. Оптимальное частотное управление асинхронными электроприводами. Киши-нев : Штиинца, 1982. 224 с.
Виноградов А.Б., Изосимов Д.Б., Флоренцев С.Н. Оптимизация КПД системы векторного управления асин-хронным тяговым электроприводом с идентификатором параметров // Электротехника. 2010. № 12. С. 12–19.
Шонин О.Б., Пронько В.С. Энергосберегающие алгоритмы частотного управления асинхронным приводом с уточнением области минимума потерь на основе методов нечеткой логики // Записки Горного института. 2016. Т. 218. С. 270–280.
Герман-Галкин С.Г., Карташов Б.А., Литвинов С.Н. Модельное проектирование электромеханических ме-хатронных модулей движения в среде SimInTech. М. : ДМК Пресс, 2021. 494 с.
Калачёв Ю.Н. SimInTech: моделирование в электроприводе. М. : ДМК Пресс, 2019. 98 с.
Моделирование векторного управления асинхронным приводом вспомогательных машин электроподвижного состава / Ю.М. Кулинич, С.А. Шухарев, В.К. Духовников и др. // Вестн. науч.-исслед. ин-та ж.-д. трансп. 2022. Т. 81. № 1. С. 23–30.
Усольцев А.А. Частотное управление асинхронными двигателями. СПб. : СПбГУ ИТМО. 2006. 94 c.
Калачев Ю.Н. Векторное регулирование (заметки практика). М. : ЭФО, 2013. 66 с.
Pradeep J., Devanathan R. Adoption of Park’s Transformation for Inverter Fed Drive // International Journal of Pow-er Electronics and Drive System. 2015. Vol. 5. № 3. Р. 366–373.
Bellan D. Clarke Transformation Solution of Asymmetrical Transients in Three-Phase Circuits // Energies. 2020. 13. 5231. DOI 10.3390/en13195231.
Kulinich Yu.M., Shukharev S.A. Application of an Extreme Control System to Operate the Reactive Power Com-pensator of an Electric Locomotive // Russian Electrical Engineering. 2016. Vol. 87. № 2. 3 p.
