Электронный каталог НБ БНТУ

Статья

Opeiko, O. F.
Reference Input Signals Formation for Induction Motor Control in Traction Drive = Формирование сигналов задания системы тягового асинхронного электропривода / O. F. Opeiko. – DOI 10.21122/1029-7448-2023-66-3-205-214 // Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ - Энергетика. – 2023. – Т. 66, № 3. – P. 205-214. – Режим доступа : https://rep.bntu.by/handle/data/129520. – На англ. яз.

The purpose of this work is to build the analytical improved (with resistances estimation) real time computation of the reference inputs for rotor flux and torque in the vector control system of an induction motor of a traction electric drive. The reference inputs must maximize electromagnetic torque in conditions of voltage source instability, particularly in magnetic field weakening mode. The conventional way to control the field weakening mode is to form flux coupling task inversely proportional to the speed or inversely proportional to the square of the speed in second and third zones respectively. Such reference input signals are not able to provide the maximum torque capability over the entire speed range, and the improved torque capability is achieved in different ways. For instance, voltage feedback is useful for the torque capability enhancement in conditions of internal and external perturbations. A wide change in speed with the weakening of the flux reveals the nonlinear properties of an induction electric motor. However, in vector control systems, proportional-integrating (PI) regulators are usually used. Therefore, firstly, linear PI controllers must be robust, and secondly, the reference input signals for flux and torque must guaranty linear, not saturated state of each PI controller. The proposed expressions for calculating reference inputs for induction motor rotor flux and electromagnetic torque as functions of actual rotor speed are the approximate expressions. The estimation of the possible error shows that the error is acceptable. Simulation is performed for the vector control system of an induction motor and taking into account the calculation of the control signal by the microcontroller and the dynamics of the frequency invertor. The simulation of the resulting system validates the effectiveness of the control system using the proposed expressions for the formation of real-time reference input signals for setting the flux and torque.
Цель данной работы – формирование в реальном времени сигналов задания потокосцепления и момента в системе векторного управления асинхронным электродвигателем тягового электропривода. Сигналы задания должны максимизировать момент в условиях нестабильности напряжения источника питания, в частности в режиме ослабления магнитного поля. Обычный способ управления режимом ослабления поля заключается в формировании задания потокосцепления обратно пропорционально скорости либо квадрату скорости. Так формируемые сигналы задания не способны обеспечить максимум располагаемого момента во всем диапазоне изменения скорости, и увеличение располагаемого момента достигается различными путями. Например, обратная связь по напряжению используется для увеличения располагаемого момента в условиях внутренних и внешних возмущений. Широкое изменение скорости при ослаблении потокосцепления выявляет нелинейные свойства асинхронного электродвигателя. Однако в системах векторного управления обычно применяются пропорционально-интегрирующие (ПИ) регуляторы. Следовательно, во-первых, линейные ПИ-регуляторы должны быть робастными, во-вторых, сигналы задания для потокосцепления и момента должны гарантировать линейное без насыщения функционирование каждого ПИ-регулятора системы управления. Предложенные выражения для расчета входных сигналов задания для потокосцепления ротора и электромагнитного момента как функции текущего значения скорости ротора являются приближенными выражениями. Оценка возможной погрешности показывает, что погрешность допустима. Имитационное моделирование выполнено для системы векторного управления асинхронным электродвигателем и с учетом вычисления сигнала управления микроконтроллером и динамики преобразователя частоты. Имитационное моделирование системы подтверждает эффективность управления с применением предложенных выражений для формирования в реальном времени сигналов задания потокосцепления и момента.

621.313.333

общий = БД Труды научных работников БНТУ : 2023г.
труды сотрудников БНТУ = Факультет информационных технологий и робототехники : кафедра "Электропривод и автоматизация промышленных установок и технологических комплексов"
труды сотрудников БНТУ = Энергетика. Электроэнергетика. Теплотехника (труды)
общий = ТЯГОВЫЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ
общий = АСИНХРОННЫЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ
общий = АСИНХРОННЫЕ ТЯГОВЫЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ
общий = ВЕКТОРНОЕ УПРАВЛЕНИЕ