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

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

2 Модель асинхронного двигателя 2 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 3

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 4

5 Влияние параметров на процессы в АД для двигателей с классом изоляции Н сопротивление обмотки может увеличиться в 1,6 -1,7 раза 5 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 наблюдатель скорости построен на основе метода функции Ляпунова Имеет две подсистемы: Наблюдатель потока Наблюдатель скорости 6

7 Описание наблюдателя 7 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 8

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

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

11 Устойчивость наблюдателя 11 Распределение для частот выше 10 Гц для

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

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

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

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. 15

16 Спасибо за внимание 16