Аннотация
В работе предлагается метод оценки активного сопротивления и индуктивности синхронного двигателя с постоянными магнитами (СДПМ) средствами электропривода, позволяющий уменьшить влияние нелинейностей магнитной цепи и нелинейности типа «мертвое» время. Предлагаемый метод основан на функции чувствительности передаточных функций к изменению параметров, частотном анализе и оптимизационном алгоритме, что позволяет анализировать и выбирать такие частоты и сигналы, при которых влияние тех или иных нелинейностей оказывается наименьшим. Предлагаемый алгоритм показал хорошие результаты моделирования на уточненных моделях с учетом влияния «мертвого» времени и нелинейности магнитной цепи. Экспериментальные данные подтвердили эффективность предлагаемого метода. В ходе эксперимента также было отмечено влияние нелинейности, связанное с эффектом вытеснения магнитного поля. При эксперименте в качестве эталонных значений параметров были использованы параметры, измеренные специализированными приборами (LC-метром и миллиомметром). Расхождения между оцененными и измеренными параметрами не превысили 5 %, что показывает хорошую точность оценки. Данный метод может быть использован в целях настройки системы управления, а также при построении системы тестовой диагностики технического состояния СДПМ.
Ключевые слова
Идентификация параметров, СДПМ, синхронный двигатель с постоянными магнитами, частотный метод, частотный анализ, функция чувствительности, оптимизационный метод, нелинейности, насыщение магнитной цепи, «мертвое» время.
1. Анучин А.С. Системы управления электроприводов: учебник для вузов. М.: Издательский дом МЭИ, 2015. 373 с.
2. Алексеев А.А., Ю. А. Кораблев, М. Ю. Шестопалов. Идентификация и диагностика систем. М.: Издательский центр «Академия», 2009. 352 с.
3. Бобцов А.А., Пыркин А.А., Ортега Р. Адаптивный наблюдатель магнитного потока для синхронного двигателя с постоянными магнитами // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2015. №1(15). С. 40-45. doi: 10.17586/2226-1494-2015-15-1-40-45
4. Базылев Д.Н., Пыркин А.А., Бобцов А.А. Гибридный алгоритм оценки магнитного потока для синхронного двигателя // Навигация и управление движением: материалы ХVII конференции молодых ученых / Концерн «Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор"». СПб.,2015. С. 175-180.
5. Yanging Z., Zhonggang Y. On-line Identification Methods of Parameters for Permanent Magnet Synchronous Motors Based on Cascade MRAS // 9th International Conference on Power Electronics-ECCE Asia. IEEE, 2015. Pp. 345-350. doi: 10.1109/ICPE.2015.7167808
6. Marcic T., Štumberger B., Štumberger G. Differential-Evolution-Based Parameter Identification of a Line-Start IPM Synchronous Motor // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2014. Vol. 61. No. 11. Pp. 5921-5929. doi: 10.1109/TIE.2014.2308160
7. Avdeev A., Osipov O. PMSM Identification Using Genetic Algorithm // 26th International Workshop on Electric Drives: Improvement in Efficiency of Electric Drives (IWED). 2019. 4 p. doi: 10.1109/IWED.2019.8664250
8. Анисимов А.А., Горячев М.Н. Идентификация электромеханических систем с использованием искусственной нейронной сети // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. 2008. №.3. С. 55-58.
9. Гребенникова И.В. Методы оптимизации: учебное пособие. Екатеринбург: УрФУ, 2017. 148 с.
10. Анучин А.С. Разработка цифровых систем эффективного управления комплектов тягового электрооборудования гибридных электрических транспортных средств: дис. … докт. техн. наук. 05.09.03 / Анучин Алексей Сергеевич. Москва, 2018.
11. Вдовин В.В. Адаптивные алгоритмы оценивания координат бездатчиковых электроприводов переменного тока с расширенным диапазоном регулирования: дис. … канд. техн. наук. 05.09.03 / Вдовин Владимир Владимирович. Новосибирск, 2014.
12. Авдеев А.С., Осипов О.И. Идентификация параметров синхронных двигателей с постоянными магнитами на основе их частотного анализа // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. 2020. № 1 (174). С. 8-14.
13. Extended algorithm of servodrive mechanical parameters identification via frequency response analisis / E. Samygina, M. Tiapkin, A. Balkovoi, L. Rassudov // 27th International Workshop on Electric Drives: MPEI Department of Electric Drives 90th Anniversary (IWED). IEEE, 2020. 6 p. doi: 10.1109/IWED48848.2020.9069569
14. Параметрическая идентификация модели сервопривода с нелинейностями типа «мертвое время» / Т. Орловаска-Ковальска, С.Ю. Ловлин, М.Х. Цветкова, А.А. Абдулин, А.Г. Маматов // Изв. вузов. Приборостроение. 2019. № 6(62). С. 576–584.
15. Шпак Д.М. Разработка и исследование системы управления высокоскоростных шпинделей станков на базе асинхронных и синхронных электродвигателей: автореф. … канд. техн. наук. Москва, 2019. 20 с.
16. Чуев П.В. Разработка систем векторного управления асинхронными приводами на базе специализированных сигнальных микроконтроллеров: дис. … канд. техн. наук. 05.09.03 / Чуев Павел Вячеславович. Москва, 2002. 257 c.
17. Осипов О.И., Усынин Ю.С. Техническая диагностика автоматизированных электроприводов. М.: Энергоавтомиздат, 1991. 160 с.
18. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического управления. СПб.: Профессия, 2003. 768 с.