Вып. 4(44), 2016

DOI 10.21440/2307-2091-2016-4-72-75

УДК 629.735(07)

Использование фильтров инвариантного погружения в бездатчиковой системе векторного управления вентильным двигателем pdf

Г. Т. Хафизов, Д. А. Курносов, С. Г. Воронин

С каждым годом электроприводы занимают все большее место в жизни человека. Они применяются в медицине, строительстве, спасательном деле, военном, научном, производственном, в переработке и многих других. Практически нет областей, сфер жизни, где бы ни применялись электроприводы, и лидирующую позицию начинает занимать вентильный электропривод. Вентильный электропривод на основе синхронного двигателя с возбуждением от постоянных магнитов представляет собой замкнутую систему автоматического управления. Замыкают систему обычно обратные связи по фазным токам и напряжениям, а также по таким механическим координатам, как угол поворота ротора, угловая скорость вращения и механический момент на валу ротора. Зачастую готовый электропривод является весьма дорогим устройством. Датчики механических координат являются одними из самых дорогих элементов, и актуальной задачей является построение бездатчикового электропривода. Также часто возникают задачи при проектировании вентильного электропривода, когда нет физического доступа, для измерения механических координат. В таких случаях необходимо реализовывать оценивающее устройство, которое должно корректно функционировать не только в статических режимах, но и при переходных процессах. В данной работе рассматривается бездатчиковая схема векторного управления вентильного двигателя на основе нелинейных оценивающих фильтров инвариантного погружения. Использование оценивающих фильтров инвариантного погружения позволяет отказаться от измерения механических координат не только в статических режимах, но и в динамике. Структурой решения данной проблемы являются анализ системы уравнений вентильного двигателя; синтез фильтра инвариантного погружения для оценивания механических координат; синтез фильтра инвариантного погружения пониженного порядка; математическое моделирование с целью анализа и сравнения их функционирования и применимости к вентильному электроприводу. В ходе работы были получены: фильтр полного порядка инвариантного погружения; фильтр пониженного порядка инвариантного погружения; приводятся результаты моделирования работы оценивающих фильтров.

Ключевые слова: фильтр инвариантного погружения полного порядка; фильтр инвариантного погружения пониженного порядка; вентильный двигатель; векторное управление; бездатчиковое управление; синхронный двигатель с постоянными магнитами.

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Gamazo-Real J. C., Vázquez-Sánchez Е., Gómez-Gil Е. Position and speed control of brushless DC motors using sensorless Techniques and Application Trends // Sensors. 2010. № 10. Р. 6900–6947.
2. Lavanya Y., Bhavani N. P. G., Ramesh N., Sujatha K. Sensorless vector control of BLDC using extended Kalman filter // Signal & Image Processing: An International Journal (SIPIJ). 2009. № 2. P. 5005–5022.
3. Luenberger D. An Introduction to Observers // IEEE Trans. Autom. Control. 1971. Vol. 16. Р. 596–602.
4. Yang J., Hu Y., Huang W., Chu J., Gao J. Direct torque control of brushless DC motor without flux linkage observation // Proceedings of the IEEE 6th International Power Electronics and Motion Control Conference (IPEMC ‘09), Wuhan, China, May 2009. pp. 1934–1937.
5. Busca C. Open loop low speed control for PMSM in high dynamic applications. Aalborg, Denmark: Aalborg universitet. 2010. 119 с.
6. Клиначев Н. В., Кулёва Н. Ю., Воронин С. Г. Определение углового положения ротора синхронного двигателя с возбуждением от постоянных магнитов // Вестник ЮУрГУ. Сер. «Энергетика». 2014. Т. 14. № 2. С. 49–54.
7. Курносов Д. А. Использование настраиваемой модели вентильного двигателя в бездатчиковой системе векторного управления // Материалы 65 науч. конф. Челябинск: Изд. центр ЮУрГУ, 2013. № 1. С. 44–48.
8. Хафизов Г. Т., Воронин С. Г. Некоторые способы регулировки выходных параметров электропривода с вентильным двигателем при векторном управлении // Электротехнические системы и комплексы. 2016. № 1. С. 10–13.
9. Воронин С. Г. Курносов Д. А. и др. Электромагнитный момент и момент сопротивления на валу синхронного электродвигателя с возбуждением от постоянных магнитов // Электротехника. 2012. № 2. С. 2–5.