В ПНИПУ улучшили управление синхронными двигателями при высоких нагрузках
Новую схему работы наблюдателя бездатчиковой системы управления мощными синхронными двигателями с постоянными магнитами, обеспечивающую их стабильную работу, разработали ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), 25 ноября сообщает пресс-служба вуза.
Мощные синхронные двигатели нашли широкое применение в энергетической, промышленной и авиационной отраслях. В настоящее время для управления такими двигателями используют автоматическую бездатчиковую систему с наблюдателем скользящего режима, который рассчитывает в режиме реального времени положение ротора и скорость вращения двигателя по данным о значениях тока и напряжения на обмотках.
Применяемые сейчас такие системы не могут сохранить стабильный контроль над двигателем при резком изменении условий эксплуатации, особенно величины нагрузки, что снижает эффективность его работы. Это происходит потому, что снижается эффективность работы наблюдателя.
Чтобы решить эту проблему, специалисты Пермского Политеха разработали новый алгоритм работы наблюдателя синхронного двигателя, повышающий надежность и точность системы управления в случае изменений внешних условий работы двигателя.
Доцент кафедры «Автоматика и телемеханика» ПНИПУ, кандидат технических наук Сергей Сторожев пояснил:
«Новый алгоритм основан на оценке нагрузки с помощью анализа текущих значений тока на обмотках двигателя. В математическую схему работы двигателя ввели дополнительную переменную — коэффициент адаптации. Таким образом, наблюдатель учитывает характер нагрузки при вычислении оборотов двигателя».
Об исследовании новой схемы рассказал заведующий кафедрой «Автоматика и телемеханика» ПНИПУ, профессор, доктор технических наук Александр Южаков:
«Тестирование адаптивного наблюдателя проводили с помощью компьютерного моделирования с тремя вариантами изменяющейся нагрузки на двигатель. При нормальной нагрузке системы управления наблюдатели работают одинаково. Однако при увеличении нагрузки в 2,5–3 раза не адаптивный наблюдатель уже перестает считывать скорость вращения ротора, в отличие от адаптивного, который продолжает работать стабильно».
Результаты исследования показали, что разработка ученых ПНИПУ обеспечивает высокую точность оценки состояния двигателя при изменении режимов его работы. Таким образом, применение новой схемы наблюдателя гарантирует бесперебойную работу устройств, использующих синхронные двигатели, например, генераторов электростанций, насосов, компрессоров, судоходных винтов.
Результаты работы ученые представили в статьях «Бездатчиковое управление синхронным двигателем с постоянными магнитами на основе прямой компенсации в контуре тока» и «Адаптация наблюдателя скользящего режима к изменяющимся условиям эксплуатации синхронного двигателя с постоянными магнитами», опубликованных в журнале «Электротехника», № 11, 2024 год.
