Ідентифікатор потокозчеплення статора у системі векторного керування машиною подвійного живлення

Abstract

Сьогодні активно розробляються нові структури бездатчикових систем керування електроприводами змінного струму. Зменшення числа датчиків знижує вартість системи керування, спрощує її експлуатацію та підвищує надійність електропривода. Для побудови векторної системи керування передусім необхідно знайти спосіб визначення просторового положення опорного вектора. У полеорієнтованих системах керування за опорний беруть вектори потокозчеплення статора, ротора або повітряного зазора. У полеорієнтованій системі керування машиною подвійного живлення (МПЖ) за опорний беруть вектор потокозчеплення статора. Відомий підхід до ідентифікації просторового розташування опорного вектора потокозчеплення статора полягає в інтегруванні електрорушійних сил (ЕРС) обмоток статора. Однак інтегратори без негативних зворотних зв’язків накопичують помилку на своєму виході, що може призводити до втрати стійкості ідентифікаторів потокозчеплення. Запропоновані диференціальні рівняння ідентифікатора опорного вектора потокозчеплення статора у системі керування машиною подвійного живлення. Зазначені рівняння розв’язуються у реальному часі відповідно до проекцій вектора потокозчеплення на ортогональні осі ротора. Шляхом аналізу коефіцієнтів характеристичного рівняння запропонованого ідентифікатора доведено його асимптотичну стійкість. Отримано умови стійкості, які пов’язують властивості векторів електричної машини та їх взаємне розташування. Використання такого ідентифікатора в системі керування дає змогу відмовитися від використання датчиків потокозчеплення. Разом з ідентифікатором у системі керування використовуються два векторні Аналізатори, інформації з яких достатньо, щоб розрахувати кут повороту ротора машини подвійного живлення і виключити датчик кута повороту ротора із системи керування. У сигнальних процесорах у вигляді програмного коду можна одержати розроблену систему керування. Методом математичного моделювання досліджено динаміку електропривода із запропонованим ідентифікатором потокозчеплення статора у складі векторної системи керування.

Currently new structures of sensorless control systems for AC electric drives are being actively developed. Reducing the number of sensors reduces the cost of the control system, simplifies its operation and increases the reliability of the electric drive. To build a vector control system, you first need to find a way to determine the spatial position of the reference vector. In field-oriented control systems the flux vectors of the stator, rotor or air gap are taken as reference. In a field-oriented control system for a doubly fed machine (DFM) the stator flux linkage vector is taken as the reference vector. A well-known approach to identifying the spatial location of the stator flux linkage reference vector is to integrate the EMF of the stator windings. However integrators without negative feedback accumulate an error at their output, which can lead to a loss of stability of such flux linkage identifiers. The article proposes differential equations for the identifier of the stator flux linkage reference vector in the vector control system of a doubly fed machine. These equations are solved in real time with respect to the projections of the flux linkage vector onto the orthogonal axes of the rotor. By analyzing the coefficients of the characteristic equation of this identifier its asymptotic stability is proven. Stability conditions are obtained that relate the properties of the electric machine vectors and their relative positions. The use of such an identifier in the control system allows one to abandon the use of flux linkage sensors. Together with the identifier the control system uses two vector analyzers, the information from which is sufficient to calculate the rotor angle of a doubly fed machine and thereby exclude the rotor angle sensor from the control system. In signal microprocessors it is possible to implement the developed control system in the form of program code. The dynamics of an electric drive with the proposed stator flux linkage identifier as part of a vector control system was studied using the method of mathematical modeling.