СИСТЕМА АВТОМАТИЧНОГО КЕРУВАННЯ АСИНХРОННИМ ЕЛЕКТРОПРИВОДОМ З ПОКРАЩЕНИМИ ЕНЕРГЕТИЧНИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ
DOI:
https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2025.3.1.26Ключові слова:
електропривод, асинхронний двигун, векторне керування, втрати потужності, екстремум, оптимізація енерговитратАнотація
У статті розглянуто проблему підвищення енергетичної ефективності асинхронних електроприводів, які займають провідне місце у промисловості і характеризуються значними сумарними енерговитратами. Проаналізовано сучасні підходи до оптимізації роботи електроприводу, серед яких пошукові екстремальні системи та системи аналітичної оптимізації втрат. Перші відзначаються малою параметричною чутливістю, але мають низьку швидкодію, що обмежує їх застосування в механізмах із часто повторюваними динамічними режимами. Другі забезпечують високу швидкодію та стабільність, проте вони потребують досить точних параметрів моделі втрат потужності. У роботі запропоновано систему автоматичного керування асинхронним електроприводом із аналітичною оптимізацією втрат, яка враховує омічні втрати у статорі й роторі, а також магнітні втрати в осерді статора. Використано векторне керування з орієнтацією рухомих координат за потокозчепленням ротора, що є поширеним у промислових застосуваннях. На основі математичного аналізу моделі втрат отримано алгоритм оптимізації, що функціонує за сигналами швидкості ротора та q-компонента вектора струму статора. Цей алгоритм достатньо простий для реалізації на сучасних мікроконтролерах у реальному часі. Проведено моделювання системи керування на прикладі асинхронного двигуна загальнопромислового призначення потужністю 0,75 кВт. Досліджено її статичні та динамічні характеристики при зміні навантаження та швидкості двигуна. Отримані результати свідчать, що оптимізація забезпечує істотне зниження втрат у різних режимах роботи. Перехідні процеси мінімізації втрат тривають 0,1–0,2 с, що суттєво менше порівняно із часом знаходження екстремуму у пошукових системах. Таким чином, розроблена система забезпечує енергоефективну роботу асинхронного електроприводу не лише у тривалих усталених режимах, а й у технологічних процесах із короткими інтервалами статичного стану, де застосування пошукових методів стає непрактичним.
Посилання
Лисенков М. Г., Козлик Г. О., Гагарін П. П. Пошукові системи енергозберігаючого керування асинхронним електроприводом. Автоматизація виробничих процесів, № 2, 2000. С. 36–41.
Kaboli S., Zolghadri M., Khajeh E., Homaifar A. A fast flux search controller for DTC-based induction motor drives. IEEE Transactions on industrial electronics, vol. 54, no. 5, 2007, pp. 2407–2415. DOI: 10.1109/TIE.2007.900341
Karlovsky P., Lett J. and Bauer J. Optimum Flux Search Control on Induction Motor Drive with Predictive Torque Control. 21st International Scientific Conference on Electric Power Engineering (EPE), Prague, Czech Republic, 2020, pp. 1–5, DOI: 10.1109/EPE51172.2020.9269212
Chang J.H., Kim B.K. Minimum-Time Minimum-Loss Speed Control of IM Under Field-Oriented Control. IEEE Transactions on industrial electronics, vol. 44, no. 6, 1997, pp. 809–815. DOI: 10.1109/41.649942
Matsuse K., Yoshizumi T., Katsuta S. and Taniguchi S. High-Response Flux Control of Direct-Field-Oriented Induction Motor with High Efficiency Taking Core Loss into Account. IEEE Transactions on industrial Applications, vol. 35, no.1, 1999, pp.62-69. DOI: 10.1109/28.740846
Rasmussen K. S., Thogersen P. Model Based Energy Optimazer for Vector Controlled IMD. Procced. of EPE’ 97, Trondheim, 1997, pp. 3.711–3.716.
Приймак Б.І. Векторне керування асинхронним електроприводом з нейромережною оптимізацією енерговитрат. Праці Ін-ту електродинаміки НАН України, № 3 (21), 2008. С. 61–71.
Novotny D. W., Lipo T. A. Vector control and dynamics of AC drives. Oxford : Clarendon press, 2005, 440 p.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
