Дяченко Григорій Григорійович Енергоефективне керування асинхронною машиною у перехідних режимах на базі методів з прогнозуючими моделями

Короткий опис

МІНІСТЕРСТВООСВІТИІНАУКИУКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙТЕХНІЧНИЙУНІВЕРСИТЕТ
ДНІПРОВСЬКАПОЛІТЕХНІКА
Кваліфікаційнанауковапрацянаправахрукопису
ДЯЧЕНКОГРИГОРІЙГРИГОРІЙОВИЧ
УДК
ДИСЕРТАЦІЯ
ЕНЕРГОЕФЕКТИВНЕКЕРУВАННЯАСИНХРОННОЮМАШИНОЮ
УПЕРЕХІДНИХРЕЖИМАХНАБАЗІМЕТОДІВ
ЗПРОГНОЗУЮЧИМИМОДЕЛЯМИ
електротехнічнікомплекситасистеми
ТЕХНІЧНІНАУКИ
Подаєтьсяназдобуттянауковогоступенякандидататехнічнихнаук
ДисертаціяміститьрезультативласнихдослідженьВикористанняідейрезультатівітекстівіншихавторівмаютьпосиланнянавідповіднеджерело
НауковийкерівникАзюковськийОлександрОлександровичкандидаттехнічнихнаукдоцент
Дніпро
ЗМІСТ
ПЕРЕЛІКУМОВНИХПОЗНАЧЕНЬ 
ВСТУП 
РОЗДІЛКЛАСИФІКАЦІЯМЕТОДІВОПТИМІЗАЦІЇ
ЕНЕРГОЕФЕКТИВНОСТІАСИНХРОННОГОЕЛЕКТРОПРИВОДА 
 Розвитокстратегійенергоефективногокерування 
 Методинабазікеруваннястаномелектричноїмашини 
 Керуваннякоефіцієнтомпотужності 
 Керуванняшвидкістюковзання 
 Мінімізаціяструмустатора 
 Методинабазімоделіпотужностівтрат 
 Аналітичнерішення 
 Чисельнерішення 
 Засобиштучногоінтелекту 
 Методинабазіалгоритмівпрямогопошуку 
Висновкидопершогорозділу 
РОЗДІЛАПРОКСИМАЦІЯВТРАТКРИТЕРІЇЕФЕКТИВНОСТІТАМАТЕМАТИЧНЕМОДЕЛЮВАННЯВЕКТОРНОКЕРОВАНОГОАСИНХРОННОГОЕЛЕКТРОПРИВОДА 
 Втративсистеміелектропривода 
 Апроксимаціявтратвсистеміперетворювачасинхроннамашина 
 Втративосерді 
 Втративобмотках 
 Втратинагармоніки 
 Механічнівтрати 
 Втративперетворювачічастоти 
 Критеріїефективності 
 Порівняннямінімуміввхідноїпотужностітаструмустатора 
 Порівняннявтратперетворювачатаасинхронноїмашини 
 Порівняннякоефіцієнтапотужностіташвидкостіковзання 
 Втратиелектроприводасередньоїпотужності 
 Математичнамодельасинхронноїмашини 
 Елементарнеелектричнепредставлення 
 Перетвореннясистемикоординат 
 ЗагальнірівнянняКірхгофа 
 Тподібнасхемазаміщення 
 ОберненаГподібнасхемазаміщення 
 Представленняупросторістанів 
 Енергоспоживанняпривекторномукеруванні 
 Орієнтаціясистемикоординатпополюротора 
 Векторнекерування 
 Енергоефективністьпривекторномукеруванні 
 Законикеруванняелектроприводамиякрезультатпоглибленого
кінематичногоаналізудельтаробота 
 Оберненазадачакінематики 
 Прямазадачакінематики 
 Деякіокреміпитання 
Висновкидодругогорозділу 
РОЗДІЛЕНЕРГОЕФЕКТИВНЕКЕРУВАННЯ 
 Попереднівідомості 
 Потужністьвтратіоптимальністьусталомурежимі 
 Задачаенергоефективногокерування 
  
 Дослідженнявпливуалгоритмічнихпараметрів 
 Моделюваннявконтурікеруванняшвидкістю 
 Простийпідхіддоенергоефективногокерування 
 Головнаідея 
 Чисельнідослідження 
 СтабільністьпоЛяпунову 
 Моделюваннявконтурікеруванняшвидкістю 
 Межідоцільноговикористання 
Висновкидотретьогорозділу 
РОЗДІЛЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІДОСЛІДЖЕННЯСИСТЕМИЕЛЕКТРОПРИВОДАЗЗАПРОПОНОВАНИМИЗАКОНАМИКЕРУВАННЯ
 Лабораторнеобладнання 
 Визначеннязалежностііндуктивностінамагнічування 
 Експерименти 
Висновкидочетвертогорозділу 
ЗАГАЛЬНІВИСНОВКИ 
СПИСОКВИКОРИСТАНИХДЖЕРЕЛ 
ДодатокААктпровикористаннярезультатівдисертаційноїроботи 
ДодатокБАктпровикористаннярезультатівдисертаційноїроботи 

Список літератури

-ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ
У дисертації, яка є завершеною науково-дослідницькою роботою, вирішена актуальна наукова задача розробки законів керування координатами асинхронного електропривода, що працює в умовах змінного навантаження і завдання на швидкість, які дозволяють здійснити раціональний перехід електромеханічної системи з робочої точки з вихідними координатами (крутний момент, швидкість) до нової точки за траєкторією, що забезпечує мінімізацію енергоспоживання у динамічному режимі роботи.
В результаті теоретичних та експериментальних досліджень отримано наступне:
1. Встановлено, що модифікацією градієнтного GRAMPC методу керування на основі прогнозуючих моделей є врахування зміни сигналу керування та рівня навантаження (що можуть відбуватись одночасно) для розрахунку оптимальної траєкторії потокозчеплення асинхронного двигуна у процесі переходу системи від вихідної точки до оновленого значення усталеного режиму. Такий підхід дозволяє розраховувати оптимальну траєкторію в режимі реального часу (он-лайн).
2. Встановлено, що точність розрахунку координат точки на траєкторії переходу електромеханічної системи з поточного стану до нового залежить від кроків розбиття горизонту прогнозування відповідно до гіперболічного закону. Це дозволяє визначити оптимальні параметри методу GRAMPC у системі керування електроприводом, виходячи із бажаного співвідношення між енергоефективністю системи та її швидкодією.
З.За результатами здійсненого полікритеріального рейтингування встановлено, що кількість ітерацій для траєкторії переходу електромеханічної системи з поточного стану до нового, яка визначається GRAMPC методом прогнозування належить діапазонові від 2 до 3 за умови кількості кроків розбиття на горизонті прогнозування від 9 до 50, що забезпечує значення похибки від 2,7% до 0,2% стосовно бажаної траєкторії переходу електропривода у реальному режимі часу із збереженням його працездатності з інтервалом дискретизації 1,0-10-3 с.
4. Встановлено, що застосування низькочастотного фільтру першого ступеня вхідного сигналу регулятора потокозчеплення із сталою часу в діапазоні 0,5... 1,0 сталої часу ротора забезпечує зниження потужності втрат у перехідному процесі при відпрацюванні ступінчастого завдання. У модифікованій таким чином системі векторного керування електроприводом знижуються результуючі витрати енергії при роботі із нестаціонарними навантаженням та швидкістю.
5. Встановлено, що метод керування на основі прогнозуючих моделей демонструє найбільший приріст енергоефективності, якщо в циклі роботи електропривода навантаження періодично зменшується нижче ніж 60% від номінального рівня. Це дозволяє обрати ті механізми, для яких застосування запропонованих підходів є найбільш доцільним.
6. Для проведення експериментальних досліджень створено спеціальний вимірювальний стенд. Розроблені закони керування були реалізовані апаратно з використанням технології генерації програмного коду безпосередньо MATLAB/Simulink для виконання в контролері dSPACE. Результати, що отримані під час експериментальних досліджень, підтверджують достовірність та достатню точність результатів аналітичного розрахунку і моделювання, а також адекватність запропонованої математичної моделі асинхронної машини та систем керування.