Наукові напрямки. Системи векторного керування асинхронними двигунами.
Наукові напрямки. На кафедрі розроблено алгоритми векторного керування координатами асинхронних двигунів (АД), які забезпечують підвищені показники якості керування та енергетичної ефективності процесу електромеханічного перетворення енергії.
Алгоритми з датчиком кутової швидкості забезпечують глобальне експоненційне відпрацювання модуля вектора потокозчеплення і механічних координат (моменту, кутової швидкості, положення), мають властивості робастності до параметричних збурень АД. Розроблено ряд рішень, адаптивних до активних опорів статора і ротора. З використанням систем зі змінною структурою розроблено алгоритм з властивостями інваріантності до варіацій активного опору роторного кола.
Бездатчикові алгоритми векторного керування забезпечують локальне експоненційне відпрацювання модуля вектора потокозчеплення ротора і механічних координат. Показники якості, які досягаються в розроблених бездатчикових системах векторного керування наближаються до існуючих в системах з вимірюванням кутової швидкості. Досяжний діапазон регулювання кутової швидкості складає близько 1: 100.
Всі теоретичні рішення перевірені експериментально на установках потужністю до 200 кВт з реалізацією структур векторного керування на цифрових сигнальних процесорах.
Напрямки розвитку: врахування насичення, робота в режимі глибокого ослаблення поля, врахування і якісна компенсація неідеальностей інвертора в системах бездатчикового керування, підвищення властивостей робастності, адаптивне керування.
Системи векторного керування з максимізацією співвідношення момент-струм
Розроблено алгоритми векторного керування асинхронними двигунами з максимізацією співвідношення момент-струм (Maximization Torque per Ampere – MTA) та врахуванням насичення магнітного кола, які забезпечують:
– більш високий момент двигуна при обмеженні струму інвертора або первинного джерела електричної енергії;
– підвищені показники енергетичної ефективності, оскільки критерій MTA є близькими до критерію мінімуму активних втрат;
– можливість реалізації енергозберігаючої функції “stop & go”, яка найбільш ефективна в транспортних застосуваннях.
Ефективність розроблених алгоритмів підтверджена експериментально з використанням двигунів від 0.75 до 50 кВт.
Напрямки розвитку: робота в режимі ослаблення поля, регулювання кутового положення з МТА, практична реалізація на реальному транспортному засобі, МТА -управління без вимірювання механічних координат.
Електромеханічні системи на основі машини подвійного живлення
Стандартна конфігурація електромеханічної системи з машиною подвійного живлення (МПЖ) передбачає підключення статора асинхронного двигуна з фазним ротором до мережі, в той час як в роторне коло включається напівпровідниковий перетворювач для керування координатами системи.
На сьогодні розроблено та експериментально досліджено (впроваджено) такі алгоритми для МДП:
-алгоритми пуску і синхронізації МДП з мережею;
-алгоритми векторного керування координатами в рушійному режимі;
-алгоритми керування генератором при роботі на мережу;
-алгоритми керування автономним генератором;
Напрямки розвитку: бездатчикове керування МДП, робастное і адаптивне керування.
Ідентифікація параметрів асинхронного двигуна
Розроблено ряд алгоритмів ідентифікації електричних параметрів асинхронного двигуна, які при використанні спеціальних тестових сигналів забезпечують їх асимптотичне оцінювання. Інтервал часу, необхідний на ідентифікацію за допомогою розроблених алгоритмів є набагато меншим, ніж в серійних виробах відомих виробників. Розроблені алгоритми досліджено експериментально на машинах малої потужності.
Напрямки розвитку: розробка процедур конструювання тестових сигналів, врахування насичення АД, врахування неідеальностей інвертора.
Наукові напрямки. Керування активним випрямлячем
Розроблено алгоритми керування активним випрямлячем (на IGBT), що забезпечують стабілізацію напруги в ланці постійного струму і регулювання коефіцієнта потужності на заданому рівні. Виконано експериментальне тестування в складі системи векторного керування з двигуном 2.2 кВт.
Напрямки розвитку: оптимізація параметрів з метою зниження вартості.
Керування паралельним активним фільтром
Паралельний активний фільтр призначений для компенсації гармонійних спотворень струму мережі, які створюються нелінійними навантаженнями, такими як напівпровідникові перетворювачі електроприводів, імпульсні джерела живлення, дугові печі та ін.
Розроблено алгоритми оцінювання в реальному часі гармонійного складу струму мережі, алгоритми стабілізації напруги на ємності ланки постійного струму, алгоритми регулювання струмів фільтра. Існуючі напрацювання досліджені методом математичного моделювання і частково експериментально.
Напрямки розвитку: практична реалізація і тестування на експериментальній установці паралельного активного фільтру.
Наукові напрямки. Уніфіковані контролери та сфери їх впровадження
Розроблено ряд уніфікованих цифрових контролерів на основі цифрових сигнальних процесорів Texas Instruments (TMS320F28335, TMS320F28069 та інших, більш ранніх) з використанням яких виконана практична реалізація і впровадження розроблених на кафедрі структур керування.
Впровадження результатів робіт виконано:
– серійно в тяговому електроприводі трамвая потужністю 100 кВт;
– серійно в електромеханічних системах переробної промисловості в діапазоні потужностей 15 – 200 кВт;
– серійно в системах генерування енергії для вітрогенераторів;
– в промисловому зразку тягового електропривода тролейбуса;
– на станції оборотного водопостачання реалізовано електропривод з машиною подвійного живлення потужністю 750 кВт;
Інші області інтересів
Додатково є багато напрацьованих рішень в частині керування синхронними двигунами, двигунами постійного струму, лінійними асинхронними двигунами. В область інтересів також входять електромеханічні системи з новими типами електричних машин, системи зі складною механікою, електротранспорт, електромобілі, а також інші об’єкти, для яких не підходять стандартні рішення.
