Управление нелинейной динамикой электромеханических систем

Владимир Львович Кодкин, Александр Сергеевич Аникин, Александр Александрович Балденков

Аннотация


Предлагается анализировать процессы в наиболее широко применяемых в настоящее время частотно-регулируемых электроприводах переменного тока, как в системах автоматического регулирования с динамическими нелинейностями, и структурные методы коррекции, совершенствующие их динамику. Впервые предложены динамические формулы передаточных функций формирователя вращающего момента в асинхронном электродвигателе с частотным управлением, учитывающие скольжение и частоту статорного напряжения. Изложены методы построения семейств частотных характеристик таких электромеханических систем при «замороженных», но различных значениях частоты статорного напряжения и скольжения. В приложении Simulink программной среды MATLAB построены семейства частотных характеристик, соответствующие нелинейным передаточным функциям. Полученные в работе нелинейные передаточные функции позволили обосновать структурные решения, линеаризующие частотно-регулируемые электроприводы и существенно повышающие их эффективность. Таким решением оказалась положительная обратная связь по действующему значению тока статора с динамическим звеном. Именно это динамическое звено обеспечивает эффективное действие положительной связи без нарушения устойчивости электромеханических систем. Эксперименты полностью подтвердили правильность полученных математических выражений для нелинейных звеньев систем и их коррекции. Данная работа является примером того, как исходная усложненная (но более точная!) интерпретация нелинейности позволила найти новое лучшее решение задачи управления сложным динамическим объектом.


Ключевые слова


электропривод переменного тока; математический анализ; динамическая нелинейность; частотная характеристика; динамическая коррекция; положительная обратная связь

Полный текст:

PDF (English)

Литература


Usol’tsev A.A. Chastotnoe upravlenie asinkhronnimi dvigatelyami: uchebnoye posobiye [Frequency Control of Asynchronous Motors. Study Guide]. St. Petersburg, St. Petersburg State University of Information Technologies, Mechanics and Optics Publ., 2006. 94p.

Lifanov V.A., Levintova S.D. (Eds.) Issledovaniya avtomatizirovannykh elektroprivodov, elektricheskikh mashin i ventil’nykh preobrazovateley: tematicheskiy sbornik nauchnykh trudov [Research of Automatic Electric Drives, Electrical Machines and Valve Inverter: Thematic Digest of Scientific Works]. Chelyabinsk, ChPI Publ., 1990. 160 p.

Figaro B.I., Pavlyachik L.B. Reguliruyemyye elektroprivody peremennogo toka [Regulating Electrical Drives of Alternating Current]. Minsk, Tekhnoperspektiva Publ., 2006. 363 p.

Eshchin E.K. Elektromekhanicheskiye sistemy mnogodvigatel’nykh elektroprivodov. Modelirovaniye i upravleniye [Electromechanical Systems of Multimotor Drives. Modeling and Controlling]. Kemerovo, State Technical University of Kuzbass, 2003. 247 p.

Marc Perron, Hoang Le-Huy. Full Load Range Neural Network Efficiency Optimization of an Induction Motor with Vector Control Using Discontinuous PWM. IEEE, International Symposium on Industrial Electronics, 2006, vol. 1. DOI: 10.1109/ISIE.2006.295586

Sokolovskiy G.G. Elektroprivody peremennogo toka s chastotnym regulirovaniyem [Electrical Drives of Alternating Current with Frequency Controlling]. Moscow, ACADEMIA, 2006. 267 p.

Kodkin V.L., Anikin A.S., Baldenkov A.A. The Dynamics Identification of Asynchronous Electric Drives via Frequency Response. International Journal of Power Electronics and Drive Systems, 2019, vol. 10, no. 1, pp. 66–73. DOI: 10.11591/ijpeds.v10.i1.pp66-73

Hoang Le-Huy. Modeling and Simulation of Electrical Drives Using MATLAB/Simulink and Power System Blockset. IECON'01, 27-th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, 2001, vol. 3. DOI: 10.1109/IECON.2001.975530

Hoang Le-Huy, Sybille G. MATLAB/Simulink and PSPice as Modelling Tools for Power Systems and Power Electronics. Power Engineering Society Summer Meeting, 2000, vol. 2. DOI: 10.1109/PESS.2000.867449

Champagne R., Dessaint L.-A., Fortin-Blanchette H. Real-Time Simulation of Electric Drives. Mathematics and Computers in Simulation, 2003, no. 63 (3-5), pp. 173–181. DOI: 10.1016/S0378-4754(03)00065-X

Louis-A. Dessaint, Kamal Al-Haddad. Modelling and Simulation of Electric Machines, Converters and Systems. Mathematics and Computers in Simulation, 2003, no. 63 (3-5), pp. 135–143. DOI: 10.1016/S0378-4754(03)00170-8

Kodkin V.L., Anikin A.S., Baldenkov A.A. Experimental Research of Asynchronous Electric Drive with Positive Dynamic Feedback on Stator Current. III International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing, 2017, Available at: https://ieeexplore.ieee.org/document/8076179/

Anikin А.С., Kodkin V.L., Baldenkov A.A. [Dynamic Positive Coupling in Asynchronous Electric Drives with Frequency Control]. Priorities of World Science: Experiment and Scientific Discussion. Scientific and Publishing Center “Otkrytie”, North Charleston, USA, 2015, pp.119–124. (in Russ.)

Kodkin V.L., Shmarin Ya.A., Anikin A.S., Baldenkov A.A., Loginova N.A. [Correction of Dynamic Moment Perturbations in Electric Drives of Alternating Current ]. Science of SUSU, 2016, pp. 805–814. (in Russ.)

Kodkin V.L., Shmarin Ya.A., Anikin A.S., Baldenkov A.A. Ustroystvo chastotnogo upravleniya asinkhronnym elektroprivodom [Device of Frequency Control of an Asynchronous Electric Drive]. Patent RF, no. 2599529, 2016.




DOI: http://dx.doi.org/10.14529/ctcr190304

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.