Алгоритмы векторного управления электромеханического дебалансного вибромодуля без предварительного намагничивания асинхронного двигателя

Abstract

С развитием электронных систем управление различными электродвигателями асинхронного типа становится все более эффективным и точным. Такие двигатели используются в мире повсеместно, разнообразие задач, выполняемых такими механизмами, с каждым днем растет, и потребность в них не уменьшается. В настоящее время всё большее распространение получают системы электропривода переменного тока на базе асинхронного двигателя. Это обусловлено высокой надежностью, простотой конструкции и относительно малой стоимостью асинхронных двигателей, а также стремительным развитием силовой преобразовательной техники, позволяющей создавать различные виды полупроводниковых преобразователей и надежных источников питания. В большинстве случаев система векторного управления строится для предварительно намагниченного электропривода. В данной статье рассмотрен синтез системы векторного управления асинхронным двигателем без предварительного намагничивания, а также рассмотрены алгоритмы векторного управления электромеханического дебалансного вибромодуля без предварительного намагничивания АДКЗР. Цель исследования. Разработать структуру управления асинхронным двигателем дебалансного вибромодуля. Ввести звено деления в структуру управления. Синтезировать регулятор скорости, потокосцепления ротора и двух составляющих тока статора. Скомпенсировать действие ЭДС в каналах поперечной и продольной оси. Обеспечить в системе управления возможность реверса электрической машины. Реализовать моделирование полученной системы и провести исследование полученных результатов, получив динамические характеристики. Методы. Система векторного управления строится в виде канала стабилизации модуля потокосцепления ротора и канала управления скоростью вращения ротора. Для достижения необходимого результата введем нелинейный регулятор типа звена деления в структуру управления. Это позволит преобразовать нелинейную структуру в линейную. Скомпенсируем действие ЭДС в каналах поперечной и продольной оси. Реализовав моделирование полученной системы, проведем исследование полученных результатов, получив динамические характеристики. Результаты. Структурное моделирование будет проведено в программном пакете MATLAB/Simulink. В целях сравнительной оценки результатов синтеза системы управления с регулятором момента в виде звена деления будет также синтезирована система подчиненного регулирования, обладающая аналогичными параметрами силовой части. Заключение. Выбор в качестве выходной координаты момента двигателя позволяет существенно упростить математическую модель асинхронного двигателя. Кроме особенностей математической модели асинхронного электродвигателя в настоящей работе требуется учитывать особенности вибромодуля как нагрузки. В данном случае можно выделить две главные особенности – большой момент инерции маховых масс электропривода, а также синусоидальную зависимость момента сопротивления от угла поворота ротора. With the development of electronic systems, the control of various asynchronous type electric motors is becoming more efficient and accurate. Such engines are used everywhere in the world, the variety of tasks performed by such mechanisms is growing every day, and the need for them is not decreasing. Nowadays, AC electric drive systems based on an asynchronous motor are becoming more widespread. This is due to the high reliability, simple design and relatively low cost of induction motors, as well as the rapid development of power converter technology, which makes it possible to create various types of semiconductor converters and reliable power supplies. In most cases, the vector control system is built for a pre-magnetized electric drive. This article discusses the synthesis of a vector control system for an asynchronous motor without preliminary magnetization, and also considers algorithms for vector control of an electromechanical unbalanced vibration module without preliminary magnetization of the asynchronous motor. Aim. To develop a control structure for an asynchronous motor of an unbalanced vibration module. Introduce a division link into the management structure. Synthesize a speed controller, rotor flux linkage and two components of the stator current. Compensate for the EMF action in the channels of the transverse and longitudinal axis. Provide the control system with the ability to reverse the electric machine. Implement the simulation of the resulting system and conduct a study of the results obtained, having obtained dynamic characteristics. Methods. The vector control system is constructed in the form of a stabilization channel of the rotor flux linkage module and a channel for controlling the rotor rotation speed. To achieve the desired result, we introduce a nonlinear regulator of the division link type into the control structure. This will convert the nonlinear structure to linear. Let's compensate the EMF action in the channels of the transverse and longitudinal axis. Having realized the simulation of the obtained system, we will conduct a study of the results obtained, having obtained dynamic characteristics. Results. Structural modeling was carried out in the MATLAB/Simulink software package. For the purpose of a comparative assessment of the synthesis results of a control system with a torque regulator in the form of a division link, a subordinate control system will also be synthesized, which has similar parameters of the power unit. Conclusion. The choice of the motor torque as the output coordinate makes it possible to significantly simplify the mathematical model of the induction motor. In addition to the features of the mathematical model of an asynchronous electric motor, in this work it is necessary to take into account the features of the vibration module as a load. In this case, two main features can be distinguished – a large moment of inertia of the flywheel masses of the electric drive, as well as a sinusoidal dependence of the moment of resistance on the angle of rotation of the rotor.