CC BY
40
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫ
УДК 622:621.313-83
Е. К. Ещин
УПРАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМИ МОМЕНТАМИ ПАРАЛЛЕЛЬНО РАБОТАЮЩИХ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ОТ ОДНОГО
УДАЛЕННОГО ИНВЕРТОРА
Решению задачи управления параллельно соединенными асинхронными электродвигателями, получающих питание от одного инвертора посвящено значительное число работ, например, [1-5,9].
Как отмечено в [1] , задача в такой постановке не нова и изучается уже более двадцати лет в связи с ее актуальностью применительно к электроприводам транспортных систем.
При этом рассматриваются различные варианты объединения электродвигателей - по два [1,2,4,9], 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].
Особенностью таких вариантов электроприводов является возможность исключения из рассмотрения параметров кабельных отрезков, соединяющих инвертор и двигатели из-за малости их длин. Вместе с тем, в некоторых случаях, например, при управлении группой асинхронных электродвигателей, расположенных на значительном расстоянии от инвертора, учет параметров кабельной сети необходим.
Рис. 1 Расчетная схема параллельно работающих АД при питании от одного инвертора
Рассмотрим вариант, соответствующий рис.1. Состояние этой структуры, с учетом параметров возможного кабеля, соединяющего инвертор и электродвигатели, может быть описано по [6]:
dWs
N
+ і V 1 d^saJ + Lk '
dt л . dt
j=1 Lsj
= Ua + item _ iNa,
d^spi L N і dWspj
dt
+ Lk
J=1 Lsj
dt
iraJ
= U p + item _ iNfi,
dt Wrai = _ Rrii rai' P®i Wrpi fi , dt WPi = _ Rri irp^ + p ®i 4rai = fi ■
W k W n- k
raJ __jW j = rp sJ W
' ' *saj> lrpj ' ' spj>
Lrj Lrj Lrj Lrj
W . k
= a____________j w i
saj L L raj’ spj
sj sj
L L
sj sj
rp
N k N
item _ iNa = Lk V L-fl _ Rk V W _ ,
=1 Lsj j=1
j =1 sj
N k„.
item _iNp = Lk V ir~fj _ Rk V lrn _ R
=1 Lsj j =1
Sihpi ■
] = ^.у
где ^8а, ^га, ¥гр, имеющие индексы І или І,
составляющие потокосцеплений статоров и роторов АД по осям неподвижной системы координат а, в (фазовые координаты); Як, Ьк - активное сопротивление и индуктивность общего участка кабельной сети; К.І, ЯГІ -активные сопротивления стато-
126
Е. К. Ещин
ров и роторов АД; юп -синхронная угловая частота вращения поля статора АД; ю, -геометрические частоты вращения роторов АД; pi - числа пар полюсов; krj -коэффициенты электромагнитной связи роторов; Lsj - переходные индуктивности статоров; Ua, Щ -составляющие напряжения питания по осям и,у (управляющие воздействия) на выходе преобразователя частоты; а -относительная частота тока статоров АД.
Задача управления АД может рассматриваться как задача минимизации функционала, записанного в интегральной форме и выражающего цель управления для каждого АД по рис.1, t
J=\{М^ - ы, ¥¿4,
0
где Ыг,, ы, - необходимое и мгновенное значения электромагнитного момента 1-го АД. Решение этой задачи для одного электродвигателя известно [7] -
блок 5 на рис. 2.
Рис. 2 Алгоритм последовательной передачи управления электродвигателями (і - номер двигателя, нак оторый ориентировано управление, М(і), М(і) -те кущее и задаваемое значения электромагнитного момента двигателя, - количество двигате-
лей, ЕРБ - относительная погрешность)
а)
Динамические механические характеристики
М [N[11]
б)
Динамические механические характеристики
17 ■ А01
17 ■ А 02
17 ■ АЮ
17 ■ АМ
17 □ Эепез13
17 1 Бегіеві 4
17 ■ Бегіеві 5
17 ■ Бегіевіб
М [N01]
Рис. 3 Динамические механические характеристики при управлении 2-мя (а) и 4-мя (б) электродвигателями с величиной относительной погрешности ЕР8=0.005
Результаты применения этого алгоритма в алгоритме последовательной передачи управления значениями электромагнитных моментов (рис.2) асинхронных электродвигателей ЭВР280L4 (160кВт), работающих с различными моментами сопротивления приведены на рис. 4-9.
Применение алгоритма последовательной передачи управления по рис.2 обеспечивает характерную последовательность движения по траекториям изменения электромагнитных моментов асинхронных электродвигателей (рис.6).
На этом рисунке прослеживаются этапы перехода от границ поверхностей скольжения к задавае-
мым значениям электромагнитных моментов
Видно, что в промежутках времени, соответствующих задаваемым значениям электромагнитного момента одного двигателя происходит переход другого двигателя к его задаваемому значению момента
или к границе поверхности скольжения.
Полученные результаты моделирования позволяют сделать вывод о возможности построения эффективной системы управления группой АД, получающих питание от одного удаленного 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. IEEE 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. IEEE 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 / //Вестник КузГТУ, 2006. №6.2. С.61-63.
8. Ещин Е.К. Управление электромагнитными моментами параллельно работающих асинхронных электродвигателей от одного инвертора // Вестник КузГТУ, 2007. №5. С.49-50.
9. R. Gunabalan and V. Subbiah. Speed -Sensorless Vector Control of Parallel Connected Induction Motor Drive Fed by a Single Inverter using Natural Observer // International Journal of Electrical and Computer Engineering 5:5 2010 Page(s):316 - 321.
□ Автор статьи:
Ещин
Евгений Константинович, докт. техн.наук, профессор каф. прикладных информационных технологий КузГТУ. Email: [email protected]
