Способ релейно-замкнутого управления мощными электроприводами переменного тока

В современных регулируемых электроприводах переменного тока большой мощности [1–4] обычно используются высоковольтные многоуровневые преобразователи частоты (ПЧ) [5–8], в которых частота коммутации системы сравнительно невысока. В ПЧ на основе зависимого инвертора тока эта частота изменяется вообще от нулевого значения [9–12]. В некоторых ПЧ предусмотрен выходной фильтр, при этом цепи статора обладают резонансными свойствами, что снижает надежность и эксплуатационные показатели установок [13–16]. Указанные особенности затрудняют использование известных методов управления и превентивного мониторинга [17–21]. В статье предлагается дополнить использование традиционных методов нелинейных многомерных систем подчиненного регулирования [22–24] способом релейно-замкнутого управления (РЗУ), который уже показал свои преимущества на примерах синхронного электропривода [25–29]. Рассмотрим особенности реализации данного способа управления на примере асинхронного электропривода.

За основу возьмем наиболее распространенный асинхронный электропривод (АЭП) на базе автономного инвертора тока (АИТ) с ШИМ. Структурная схема силовых цепей представлена на рис. 1.

Сторона сети ПЧ представлена как регулируемый источник тока и здесь не рассматривается. Вектор z_MUVW = (z_MU, z_MV, z_MW) определяет состояние плеч инвертора. Например, значение z_MU = 1 соответствует соотношению i_MU = i_D, значение z_MU = –1 соответствует соотношению i_MU = –i_D, значение z_MU = 0 соответствует соотношению i_MU = 0. Вектор z_MUVW формируется модулятором, который управляется вектором y_Mαβ в координатах статора. Датчик положения BQ формирует направляющий вектор оси d ротора 1d = (cosγ, sinγ). Структурная схема объекта регулирования показана на рис. 2.

В состав объекта входят звено механического движения Mech-Move и звено электромагнитных контуров асинхронного двигателя. Спецификой объекта является дополнительное звено, соответствующее конденсаторной батарее фильтра CM. Векторы представлены в осях d, q ротора. Переменные и параметры, за исключением времени и постоянных времени, рассматриваются как относительные величины. Обозначения для токов и напряжения показаны на схеме. Специальные обозначения: Ω_b – базовая угловая частота, J – матрица поворота вектора на угол π/2. Входом является вектор z_Mαβ. Выходы – скорость v и модуль вектора основного потока ψ_δ.