CC BY
38
Электротехнические комплексы и системы
49
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫ
УДК 622:621.313-83
Е.К.Ещин
УПРАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМИ МОМЕНТАМИ ПАРАЛЛЕЛЬНО РАБОТАЮЩИХ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ОТ ОДНОГО ИНВЕРТОРА
Задача управления параллельно соединенными асинхронными электродвигателями, получающими питание от одного инвертора известна (например - [1-5]). Рассматриваются различные варианты объединения электродвигателей - по два [1,2,4], три [5], произвольного числа - [3]. Описываются различные расчетные схемы для построения математических моделей исследуемых структур, в т. ч. с использованием усредняющих моделей (using the averaging model of the parallel-connected motors) [3].
Мы рассмотрим вариант, соответствующий рис.1. Состояние этой структуры, с учетом параметров возможного кабеля, соединяющего инвертор и электродвигатели, может быть описано по [6]:
N
dm
dt
dt
■+Lk Е і1- '~du~=Uu + item-iNu • 1 s—
j=1
N
~Lk Еih'
L=i Lss
dm
-tv- = Uv + item iNv -dt v
dm
= -Rri irui + (ana- pi Щ )mrvi = fi
dm
-dry- = -Rriirvi + (®na- Pi®i )mrui = fi ; item _ iNu =
N
Lk L' f— Rk ituj Rtiitui +®namtvi’
J=1 'У J=1
N
item _ iNv =
N
N
■ Lk l' f j Rk itvj Rtiitvi ^n^^tui,
-=1
sJ
j=1
где у$и, Уя\>, Уги, Уп> имеющие индексы і или], составляющие потокосцеплений статоров и роторов АД по осям синхронной системы координат иу (фазовые координаты); Як,Ьк - активное сопротивление и индуктивность общего участка ка-
бельной сети; Яці, Ягі -активные сопротивления статоров и роторов АД; Оп -синхронная угловая частота вращения поля статора АД; Оі -геометрические частоты вращения роторов АД; рі - числа пар полюсов; -коэффициенты электро-
магнитной связи роторов; Ъ’щ - переходные индуктивности статоров; isui’isvi’iгui’iгvi - составляющие токов статоров и роторов АД по осям синхронной системы координат иу; ии, иу -составляющие напряжения питания по осям и,у (управляющие воздействия) на выходе преобразователя частоты; а -относительная частота тока статоров АД ;
ш,
ituj
tuJ
k—
rj
L
mr
tj
k m
r— m i = tv—
’ T run ltvj ’ ,
T ■ T T
tj tj tj
m
rvj
kti m
t T с
: , Ifvi
kti m
t T с
^гі ^гі ^гі ^гі
Приведение к канонической форме записи этой системы обыкновенных дифференциальных уравнений относительно производных по времени от составляющих потокосцеплений статора и ротора по осям и, V базируется на решении этой системы как линейной алгебраической относительно производных.
АД при питании от одного инвертора
Задача управления АД может рассматриваться как задача минимизации функционала, записанного в интегральной форме и выражающего цель управления для каждого АД по рис.1:
50
Е.К.Ещин
Рис. 2. Результаты применения алгоритма к выравниванию значений электромагнитных моментов
J=
t
\{MZ1 - M, )dt,
где Мгг, Мг - необходимое и мгновенное значения электромагнитного момента г-го АД.
Решение этой задачи для одного электродвигателя известно [7]. Применительно к рассматриваемой задаче оно будет выглядеть так:
Uu =
Uv =
-Umax
при (Mz - Mi )*¥svi > 0 U max при (Mz - Mi)X?svi < 0
U max при (Mz - Mi)^sui > 0 U max
при (Mz - Mitsui < 0
итах - максимальное значение напряжения на выходе инвертора.
Результаты применения этого алгоритма для выравнивания значений электромагнитных моментов (Нм) 4-х АД ЭВР280Ь4 (160кВт), работающих с различными моментами сопротивления, приведены на рис.2.
Полученные результаты моделирования позволяют сделать вывод о потенциальной возможности построения эффективной системы управления группой АД, получающих питание от одного инвертора.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Francisco J. Perez-Pinall, Ciro Nunez, Ricardo Alvarez. A novel Speed Control Approach in Parallel-Connected Induction motor by using a single inverter and Electronic Virtual Line-Shafting // Power Electronics Specialists Conference, 2005. PESC '05. TEEE 36th 2005 Page(s):1339 - 1345
2. Hirotoshi Kawai, Yusuke Kouno, Kouki Matsuse. Characteristics of Speed Sensorless Vector Control of Parallel Connected Dual Induction Motor Fed by A Single Inverter // Power Conversion Conference, 2002. PCC Osaka 2002. Proceedings of the Volume 2, 2-5 April 2002 Page(s):522 - 527 vol.2
3. Jiangbo Wang, Yue Wang, Zhaoan Wang, Jun Yang, Yunqing Pei, Qiang Dong. Comparative Study of Vector Control Schemes For Parallel-Connected Induction Motors // Power Electronics Specialists Conference, 2005. PESC '05. TEEE 36th 2005 Page(s):1264 - 1270
4. Itaru Ando, Motoki Sate, Masaki Sazawa, Kiyoshi Ohishi. High Efficient Parallel-Connected Induction Motor Speed Control with Unbalanced Load Condition using One Inverter // Industrial Electronics Society, 2003. IECON '03. The 29th Annual Conference of the IEEE Volume 1, 2-6 Nov. 2003 Page(s):162 - 167 vol.1
5. Yusuke KONO, Taketo FUSHIMI and Kouki MATSUSE. Speed Sensorless Vector Control of Parallel Connected Induction Motors // Power Electronics and Motion Control Conference, 2000. Proceedings. IPEMC 2000. The Third International Volume 1, 15-18 Aug. 2000 Page(s):278 - 283 vol.1
6. Ещин Е.К. Электромеханические системы многодвигательных электроприводов. Моделирование и управление. - Кемерово: Кузбасский гос. техн. ун-т, 2003. -247 с.
7. Ещин Е.К. Задача управления электромагнитным моментом асинхронного электродвигателя -прямое управление моментом / //Вестн. КузГТУ, 2006. №6.2 С.61-63.
□ Автор статьи:
Ещин
Евгений Константинович - докт. техн. наук, проф, каф. вычислительной техники и информационных технологий
