Preview

Advanced Engineering Research

Расширенный поиск

Бездатчиковое управление высокооборотным вентильноиндукторным генератором микроэнергетической установки

https://doi.org/10.23947/1992-5980-2019-19-4-357-365

Полный текст:

Аннотация

Введение. В распределенных и автономных системах генерации, использующих возобновляемые источники энергии, действуют генерирующие установки малой мощности (не более 100–200 кВт) на базе микротурбин. Наиболее эффективно микротурбины функционируют на высоких частотах вращения. В связи с этим генератор, работающий с микротурбиной, тоже должен быть высокооборотным. Генератор — это вентильно-индукторная электрическая машина (ЭМ), которой необходима информация о положении ротора. В таких механизмах при высоких оборотах затруднительно применение датчика положения. В данной статье рассматриваются вопросы бездатчикового управления высокооборотным вентильно-индукторным электрогенератором совместно с паровой микротурбиной.

Материалы и методы. Итак, необходимо оценить правильность разработанного принципа управления высокооборотной вентильно-индукторной ЭМ. С этой целью создана математическая модель, включающая модели исследуемой ЭМ, преобразователя электроэнергии и системы управления. Для рассматриваемой ЭМ определены активное сопротивление, а также зависимости потокосцепления фазы от протекающего через нее тока и положения подвижного элемента. Используемый метод предполагает зондирование неработающей фазы электрической машины короткими импульсами напряжения равной длительности и измерение тока в этой фазе. Если длительность импульса напряжения намного меньше постоянной времени фазы, то амплитуда импульса тока обратно пропорциональна индуктивности. Таким образом, регистрируя максимум амплитуды токового импульса, можно определить прохождение ротором несогласованного положения для зондируемой фазы. Эта информация используется для формирования управляющих воздействий другими фазами. При этом длительность тестовых импульсов напряжения, необходимая для получения импульсов тока достаточной для измерений величины, является значительной по сравнению с длительностью времени подачи этих импульсов. Поэтому с ростом частоты вращения за интервал измерений подается количество тестовых импульсов, недостаточное для измерения положения с необходимой для целей управления точностью. Это существенно снижает точность определения положения ротора, поэтому на высоких скоростях вращения ограничено применение такого метода без дополнительного уточнения положения ротора. Для повышения точности измерений в этом случае следует оценить скорость нарастания тока при подаче основного импульса напряжения или частоту следования импульсов напряжения, формирующих ток фазы до перехода в одноимпульсный режим управления.

Результаты исследования. Доказаны два вывода, важные для коррекции оценки положения ротора в одноимпульсном режиме работы реактивно-индукторной ЭМ. Первый — об эффективности предложенного метода фильтрации результатов измерения токов фаз, второй — о возможности использования выявленных информационных признаков. Приведены результаты анализа процессов в вентильно-индукторной ЭМ при использовании бездатчикового управления, реализующего описанные принципы определения положения ротора.

Обсуждение и заключение. Для коррекции оценки положения ротора могут быть использованы следующие информационные признаки: наличие паузы между импульсом возбуждения и началом процесса генерации; снижение тока к моменту начала генерации. Для уточнения оценки может использоваться следующий факт: на интервале генерации перегиб кривой тока, соответствующий максимуму индуктивности фазы, наблюдается при одном и том же положении ротора.

Об авторах

П. Г. Колпахчьян
Ростовский государственный университет путей сообщения
Россия
заведующий кафедрой «Электрические машины и аппараты»,  доктор технических наук, доцент


Д. В. Ольховатов
Донской государственный технический университет
Россия
инженер НИИ Математического моделирования и прогнозирования сложных систем


Список литературы

1. Do, V. L. Modeling, simulation and control of reluctance motor drives for high speed operation [Электронный ресурс] / V. L. Do, Та Cao Minh // 2009 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition : рroc. — Режим доступа : https://ieeexplore.ieee.org/document/5316067 (дата обращения : 12.11.2019).

2. Cai, J. A Position Sensorless Control of Switched Reluctance Motors Based on Phase Inductance Slope / J. Cai, Z. Deng // A Journal of Power Electronics. — 2013. — Vol. 13, № 2. — P. 264–274.

3. Xin, K. A new simple sensorless control method for switched reluctance motor drives / K. Xin, Z. Qionghua, J. Luo // Electrical Machines and Systems : Eighth International Conference, 27–29 September 2005 in Nanjing / IEEE. — 2005. — Vol. 1. — P. 594–598.

4. Kolpakhchyan, P. Emergency Generator Design for the Maritime Transport Based on the Free- Piston Combustion Engine / P. Kolpakhchyan, A. Kochin, A. Shaikhiev // Our See. — 2015. — Vol. 62, is. 2. — P. 78–84.

5. Ефромеев, А. Г. Методика выбора вентильно-индукторного двигателя для построения физической модели привода / А. Г. Ефромеев, Д. И. Степаничев // Известия ТулГУ. Технические науки. — 2011. — № 2. — С. 140–143.

6. Александровский, С. В. Разработка математической и имитационной модели вентильноиндукторного двигателя / С. В. Александровский, Ю. Н. Петренко // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. — 2011. — № 2. — С. 15–22.

7. Сарач, E. Б. Особенности моделирования электрической трансмиссии транспортного средства на примере линейного тягового электрического привода / E. Б. Сарач, А. А. Стадухин // Наука и образование. — 2011. — № 10. — С. 61.

8. Математическая модель вентильно-индукторной реактивной электрической машины / В. А. Дмитриевский [и др.] // Наука и образование. — 2011. — № 10. — С. 60.

9. Hamzehbahmani, H. Modeling and simulating of single side short stator linear induction motor with the end effect / H. Hamzehbahmani // Journal of electrical engineering. — 2011. — Vol. 62, № 5. — P. 302–308.

10. Sensorless control of the linear switched-reluctance motor of emergency power generator / P. Kolpakhchyan [et al.] // Journal of Electrical Engineering and Technology. — 2018. — № 13 (5). — P. 1956–1964.


Для цитирования:


Колпахчьян П.Г., Ольховатов Д.В. Бездатчиковое управление высокооборотным вентильноиндукторным генератором микроэнергетической установки. Вестник Донского государственного технического университета . 2019;19(4):357-365. https://doi.org/10.23947/1992-5980-2019-19-4-357-365

For citation:


Kolpakhchyan P.G., Olkhovatov D.V. Sensorless control of the high-speed switched reluctance generator of the micro power plant. Vestnik of Don State Technical University . 2019;19(4):357-365. https://doi.org/10.23947/1992-5980-2019-19-4-357-365

Просмотров: 111


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2687-1653 (Online)