energyЭнергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations1029-74482414-0341BNTUenergy-885Research ArticleЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКАELECTRICAL POWER ENGINEERINGК ВОПРОСУ ВЕКТОРНОГО УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИON THE ISSUE OF VECTOR CONTROL OF THE ASYNCHRONOUS MOTORSФирагоБ. И.FiragoB. I.

Доктор технических наук, профессор

Professor, PhD in Engineering

dmy1983@mail.ruВасильевД. С.VasilyevD. S.

Кандидат технических наук

dmy1983@mail.ruБелорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarus20150910201505516Copyright © Фираго Б.И., Васильев Д.С., 20152015Фираго Б.И., Васильев Д.С.Firago B.I., Vasilyev D.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://energy.bntu.by/jour/article/view/885

Рассмотрен вопрос реализации одного из распространенных видов векторного управления асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором. Из известных в настоящее время более 20 видов векторного управления чаще всего применяются: прямое векторное управление с датчиком скорости, прямое бездатчиковое векторное управление, косвенное векторное управление с датчиком и бездатчиковое косвенное векторное управление. Наиболее простое и распространенное – бездатчиковое косвенное векторное управление асинхронными двигателями. Однако бездатчиковые системы векторного управления не позволяют управлять электромагнитным моментом двигателя при нулевой скорости. Поэтому для электроприводов с такими требованиями применяют векторное управление с датчиком скорости. Самое широкое распространение получили системы прямого и косвенного векторных управлений с ориентированием оси х синхронно вращающейся системы координат х–у вдоль вектора потокосцепления ротора, поскольку в этом случае получаются простые соотношения для управляющих величин. Хотя эти два вида векторного управления хорошо отражены в литературе, ряд вопросов, касающихся их реализации и практического применения, требует уточнения: адекватное представление структурных схем в соответствии с современной реализацией векторного управления и уточнение аналитических выражений для расчета параметров регуляторов.

Приведена  методика  расчета  динамики  асинхронного  электропривода  с  прямым векторным управлением при ориентировании оси х вдоль вектора потокосцепления ротора. Предложена обобщенная структура этого вида векторного управления с подробным описанием ее основных блоков: системы управления, преобразователя частоты, а также асинхронного двигателя.

Представлена разработанная на основе этой структуры имитационная модель прямого векторного управления в среде MatLab. Описанная методика иллюстрируется результатами компьютерного моделирования конкретного электропривода на основе асинхронного двигателя типа 4А132S4У3 (7,5 кВт) с прямым векторным управлением при номинальной нагрузке, которые подтверждают правильность предложенной методики к исследованию динамики асинхронного электропривода.

The paper considers the issue of one of the widespread types of vector control realization for the asynchronous motors with a short-circuited rotor. Of all more than 20 vector control types known presently, the following are applied most frequently: direct vector control with velocity pickup (VP), direct vector control without VP, indirect vector control with VP and indirect vector control without VP. Despite the fact that the asynchronous-motor indirect vector control without VP is the easiest and most spread, the absence of VP does not allow controlling the motor electromagnetic torque at zero velocity. This is the reason why for electric motor drives of such requirements they utilize the vector control with a velocity transducer. The systems of widest dissemination became the direct and indirect vector control systems with X-axis alignment of the synchronously rotating x–y-coordinate frame along the rotor flux-linkage vector inasmuch as this provides the simplest correlations for controlling variables. Although these two types of vector control are well presented in literature, a number of issues concerning their realization and practical application require further elaboration. These include: the block schemes adequate representation as consisted with the modern realization of vector control and clarification of the analytical expressions for evaluating the regulator parameters.

The authors present a technique for evaluating the dynamics of an asynchronous electric motor drive with direct vector control and x-axis alignment along the vector of rotor flux linkage. The article offers a generalized structure of this vector control type with detailed description of its principal blocks: controlling system, frequency converter, and the asynchronous motor.

асинхронный двигательпреобразователь частотывекторное управлениепотокосцепление ротораasynchronous motorfrequency convertervector controlrotor flux linkageReferencesФираго, Б. И. Регулируемые электроприводы переменного тока / Б. И. Фираго,Firago, B. I., Pavlyachik, L. B. (2006). Regulated Alternative Current Drives. Minsk, Technoperspectiva. 363 p. (in Russian).Л. Б. Павлячик. – Минск: Техноперспектива, 2006. – 363 с.Firago, B. I., Pavlyachik, L. B. (2007). Electric Drive Theory. 2nd ed. Minsk, Technoperspectiva. 585 p. (in Russian).Фираго, Б. И. Теория электропривода / Б. И. Фираго, Л. Б. Павлячик. - 2-е изд. – Минск: Техноперспектива, 2007. – 585 с.Blashke, F. (1972). The Field Orientation Principle – the Controlling System Basis for Asynchronous Machines. Avtomatizirovannyi elektroprivod [Automatic Electric Drive], 2, 1–10 (in Russian).Блашке, Ф. Принцип ориентации по полю – основа системы регулирования асинхронных машин / Ф. Блашке // Автоматизированный электропривод. – 1972. – № 2. –Vas, P. (1998). Sensorless Vector Control and Direct Torque Control. Oxford, Oxford University Press. 728 p.С. 1–10.Kozyaruk, ?. Ye., Rudakov, V. V. (2004). Contemporary and Perspective Algorithmic Provision for Frequency Regulated Electric Drives. St. Petersburg, St. Petersburg Electro-Technical Company. 127 p. (in Russian).Vas, P. Sensorless Vector Control and Direct Torque Control / P. Vas. – Oxford: Oxford University Press, 1998. – 728 p.Ankhimyuk, V. L., Opeyko, Mikheev, N. N. (2000). Automatic Control Theory. Minsk, Design PRO. 352 p. (in Russian).Козярук, А. Е. Современное и перспективное алгоритмическое обеспечение частотно-регулируемых электроприводов / А. Е. Козярук, В. В. Рудаков. – СПб.: Санкт-Петербургская электротехническая компания, 2004. – 127 с.Shreyner, R. ?. (2000). Mathematical Modeling of Alternative Current Drives with Semiconductor Frequency Converter. Yekaterinburg, URO RAN. 654 p. (in Russian).Анхимюк, В. Л. Теория автоматического управления / В. Л. Анхимюк,Trzynadlowski, A. ?. (2001). Control of induction motors. London, Academic Press, etc. 228 p.О. Ф. Опейко, Н. Н. Михеев. – Минск: Дизайн ПРО, 2000. – 352 с.Boldea, I., Nasar, S. A. (1999). Electric Drives. London, New York, Washington, CRC Press, D.C. 350 p.Шрейнер, Р. Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты / Р. Т. Шрейнер. – Екатеринбург: УРО РАН, 2000. – 654 с.Sokolovskiy, G. G. (2007). Alternative Current Electric Drives with Frequency Regulation. 2nd ed. Moscow, Akademiya. 272 p. (in Russian).Trzynadlowski, A. М. Control of induction motors / A. M. Trzynadlowski. – London: Academic Press, etc., 2001. – 228 p.Trzynadlowski, A. М. Control of induction motors / A. M. Trzynadlowski. – London: Academic Press, etc., 2001. – 228 p.Boldea, I. Electric Drives / I. Boldea, S. A. Nasar. – Boca London, New York,Boldea, I. Electric Drives / I. Boldea, S. A. Nasar. – Boca London, New York,Washington: CRC Press, D.C., 1999. – 350 p.Washington: CRC Press, D.C., 1999. – 350 p.Соколовский, Г. Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием / Г .Г. Соколовский. – 2-е изд. – М.: Академия, 2007. – 272 с.Соколовский, Г. Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием / Г .Г. Соколовский. – 2-е изд. – М.: Академия, 2007. – 272 с.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.