You are currently viewing Энергооптимальное управление скоростью асинхронного электропривода

Энергооптимальное управление скоростью асинхронного электропривода

Управляемый электропривод на базе асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в последние годы находит все более широкое применение в промышленности. Это связано со значительным улучшением качества работы, а также с уменьшением потерь электроэнергии по сравнению с нерегулируемым электроприводом на базе того же двигателя.

Ниже рассматривается способ реализации энергооптимальной системы управления скоростью асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором на базе алгоритма регулирования момента [1], который был синтезирован с помощью метода скоростного градиента [2]. Система регулирования момента описывается уравнениями:

Энергооптимальное управление скоростью асинхронного электропривода 1

Для получения системы управления скоростью асинхронного двигателя дополним систему управления моментом контуром регулирования скорости, как это показано на рис. 1. Учитывая, что используемая система управления электромагнитным моментом энергооптимальна, следует предположить, что полученная система управления скоростью также будет энергооптимальной.

В качестве регулятора скорости PC (рис.1) был выбран ПИ — регулятор, так как интегральная составляющая позволяет достичь нулевой ошибки регулирования при постоянных входных воздействиях, а пропорциональная составляющая обеспечивает улучшение динамических свойств системы.

Энергооптимальное управление скоростью асинхронного электропривода 2
Рис. 1 - Структурная схема энергооптимальной системы управления скоростью асинхронного двигателя

Для анализа работы полученной системы регулирования скоростью было проведено ее компьютерное моделирование для двигателя марки 4А80А4УЗ. Моделирование производилось для двух режимов: разгон до заданной скорости при номинальной нагрузке и ступенчатое приложение нагрузки по окончанию переходного процесса по скорости. Результаты компьютерного моделирования этих режимов представлены на рис. 2 и 3 соответственно. Там же, для сравнения, показаны результаты компьютерного моделирования работы системы векторного управления скоростью [3], построенной на базе токовой модели, при одинаковых условиях и одинаковой настройке регулятора скорости.

Энергооптимальное управление скоростью асинхронного электропривода 3
Рис. 2 - Итоги компьютерного моделирования энергооптимальной системы управления скоростью и системы векторного управления скоростью при пуске до заданной скорости: а) переходные процессы скоростей, электромагнитных моментов и токов статора; б) переходные процессы потокосцеплений
Энергооптимальное управление скоростью асинхронного электропривода 4
Рис. 3 - Результаты компьютерного моделирования энергооптимальной системы управления скоростью и системы векторного управления скоростью при ступенчатом приложении нагрузки: а) переходные процессы скоростей, электромагнитных моментов и токов статора; б) переходные процессы потокосцеплений статора

Анализируя рис. 2, можно сделать вывод о том, что рассматриваемая система управления скоростью обладает большим быстродействием и точностью регулирования, и значительно меньшим перерегулированием по сравнению с системой векторного управления. Большие по сравнению с векторным управле­нием омические потери в период пуска в системе энергооптимального управления частично компенсируются меньшими потерями в стали. В установившемся же режиме, сравнивая значения потокосцеплений видно, что при практически одинаковых потерях в меди, потери в стали двигателя в системе энергооптимального управления существенно ниже.

Данные на рис. 3 свидетельствуют о том, что энергооптимальная система управления несколько менее чувствительна к изменению нагрузки. С точки зрения потерь энергии при работе, как уже было сказано, за счет меньших потерь энергии в стали в установившихся режимах работы, рассмотренная система управления скоростью более эффективна.

Представленный анализ доказывает, что рассмотренная система управления скоростью более эффективна с энергетической точки зрения по сравнению с выпускаемыми промышленностью преобразователями частоты с векторным управлением. Результаты сравнительного анализа, подтверждающие сделанные выводы, приведены в таблице 1 ниже.

Энергооптимальное управление скоростью асинхронного электропривода 5
Таблица 1 - Сравнительный анализ показателей работы энергооптимальной системы управления и системы векторного управления скоростью асинхронного двигателя

Список литературы

  1. Завьялов В.М., Неверов А.Л., Семыкина И.Ю. Многокритериальное управление асинхронным электроприводом/ / Вести. КузГТУ, 2005. №1. С.81-84.
  2. Мирошник И.В. Нелинейное адаптивное управление сложными динамическими системами / Мирошник И.В., Никифоров В.О., Фрадков А.Л. — Спб.: Наука, 2000 г. 549 с.
  3. Панкратов В.В. Векторное управление асинхронными электроприводами: Учеб, пособие. — Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1999 г. 66 с.

Источник: Энергооптимальное управление скоростью асинхронного электропривода / В.М. Завьялов, И.Ю. Семыкина // Вестник КузГТУ. — 2005. — №4.2. — C. 21-23.

Добавить комментарий

Gekoms LLC

Коллектив экспертов большая часть опыта и знаний которых востребованы в области промышленной автоматизации, разработке технически сложного оборудования, программировании АСУТП, управлении электроприводом. Телефон: +7(812) 317-00-87 Email: info@gekoms.com Сайт: https://gekoms.org