По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 62-83

Система трехзонного регулирования скорости явнополюсного синхронного двигателя с постоянными магнитами

Толочко О. И. д-р техн. наук, профессор, Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского», г. Киев
Бовкунович В. С. канд. техн. наук, ст. преподаватель, Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского», г. Киев
Бурмелев А. А. магистрант, Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского», г. Киев

Предложена новая структурная реализация системы трехзонного регулирования скорости системы электропривода на базе синхронного двигателя со встроенными в ротор постоянными магнитами при использовании оптимальных стратегий управления «Максимальный момент на ампер», «Максимальный момент на вольт» и алгоритма «Ослабление поля», в которой переключение алгоритмов управления и ограничение амплитуд тока и напряжения статора осуществляются при помощи блоков динамического ограничения в каналах формирования заданий на ортогональные составляющие этих сигналов.

Литература:

1. Schröder D. Elektrische Antriebe – Regelung von Antriebssystemen / Dierk Schröder. – Berlin, Heidelberg: Springer, 2009. – 1336 s.

2. Kim J.-M. Speed control of interior permanent magnet synchronous motor drive for the flux weakening operation / Jang-Mok Kim, Seung-Ki Sul // IEEE Тransactions on Industry Applications. – 1997. – Vol. 33. – N. 1, January/ February. – Рp. 43–48.

3. Bae B. New field weakening technique for high saliency interior permanent magnet motor / B. Bae, N. Patel, S. Schulz, S. Sul // Conf. Rec. of 2003 IEEE Industry Applications Society Annual Meeting. – 2003.

4. Morimoto S. Wide speed operation of interior permanent magnet synchronous motors with high performance current regulator / S. Morimoto, M. Sanada, Y. Takeda // IEEE Trans. on Industry Applications. – 1994. – Vol. IA-30. – N 4. – Рp. 920–926.

5. Lee Jae Hyuk. Field-weakening strategy in condition of DC-link voltage variation using on electric vehicle of IPMSM / Jae Hyuk Lee, Jung Hyo Lee // IEEE Trans. Ind. Applicat. – 2011. – Vol. 27, Jan/Feb. – Рp. 38–44.

6. Lee Jung-Gi. A lookup table based loss minimizing control for FCEV permanent magnet synchronous motors / Jung-Gi Lee, KwangHee Nam, Sun-Ho Le, Soe-Ho Choi, Soon-Woo Kwon // Journal of electrical engineering & technology. – 2009. – Vol. 4. – N 2. – Pp. 201–210.

7. Babayomi O. Loss minimizing control of PMSM for electric power steering / Oluleke Babayomi, Adeola Balogun, Charles Osheku // 17th UKSIM-AMSS International Conference on Modelling and Simulation. – 2015. – Рp. 438–443.

8. Wang M.-S. Fuzzy maximum torque per ampere and maximum torque per voltage control of interior permanent magnet synchronous motor drive / M.-S. Wang, M.-F. Hsich, I.N. Syamsiana, W.-C. Fang // Sensors and Materials. – 2017. – Vol. 29. – N 4. – Рp. 461–472.

9. Yu N. High dynamic performance speed control strategy of high density IPMSM for HEV application / Ning Yu, Gong You-min // Proceedings of the 7th World Congress on Intelligent Control and Automation, June, 2008, Chongqing, China. – Рp. 1588–1593.

10. Sue S.-M. Voltage-constraint-trackingbased field-weakening control of IPM synchronous motor drives /Shinn-Ming, Ching-Tsai Pan // IEEE transactions on industrial electronics. – 2008. – Vol. 55. – N 1, January. – Рр. 340–347.

11. Толочко О.І., Бугровий А.А. Поліпшення динаміки систем електроприводу на базі синхронного двигуна з постійними магнітами при використанні оптимальних стратегій керування // Технічна електродинаміка. – 2016. – № 5. – С. 35–37.

В последние годы проявляется большой интерес к электроприводам на основе двигателей с постоянными магнитами (PMSM – Permanent Magnet Synchronous Machine). В зависимости от расположения магнитов PMSM делятся на двигатели с магнитами, расположенными на поверхности ротора (SPMSM – Surface Permanent Magnet Synchronous Machine) и внутри его (IPMSM – Interior PMSM). Двигатель с поверхностными магнитами является неявнополюсным, т. к. магнитные проницаемости воздуха и постоянных магнитов практически одинаковы, вследствие чего SPMSM имеет симметричную магнитную систему. Углубление магнитов в ротор приводит к повышению механической прочности ротора, что позволяет работать на высоких скоростях. При этом, вследствие неравномерности воздушного зазора, возникает электромагнитная асимметрия (т. е. индуктивности по продольной и поперечной осям становятся разными). Асимметрия делает двигатель явнополюсным. Это приводит к появлению, наряду с основной составляющей момента, дополнительной реактивной составляющей, за счет использования которой можно получить большие отношения мощность/вес, момент/ток, момент/ напряжение, чем в SPMSM.

При управлении скоростью IPMSM различают три диапазона регулирования скорости, в каждом из которых используются различные алгоритмы управления. Наибольшей сложностью при структурной реализации таких систем является организация переключения управления с одного алгоритма на другой при обеспечении ограничений на ток и напряжение статора.

Анализ литературных источников [1–11] на тему оптимального управления IPMSM показал, что в части работ предлагаются слишком сложные решения, требующие реализации алгоритмов с большим количеством ветвлений и решением в реальном времени алгебраических уравнений [10], а также поисковых алгоритмов [7]. Во многих работах [3–6] проблема решается путем использования предварительно рассчитанных объемных двухмерных таблиц и организации поиска в них путем интерполирования или аппроксимации. Многие авторы [2, 3, 5] вставляют в систему управления дополнительный контур напряжения и (или) дополнительный контур момента, которые затрудняют настройку и снижают быстродействие системы. В более простых системах либо ухудшается качество переходных процессов, либо не обеспечивается ограничение напряжения статора. Часто в публикациях приводится недостаточно информации для проверки и реализации заложенных в них идей.

Для Цитирования:
Толочко О. И., Бовкунович В. С., Бурмелев А. А., Система трехзонного регулирования скорости явнополюсного синхронного двигателя с постоянными магнитами. Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2018;8.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: