Сравнительный анализ характеристик асинхронных приводов с векторным управлением и прямым управлением моментом

   Активное развитие теории электропривода в последние десятилетия привело к появлению различных методов управления асинхронными трехфазными двигателями, продвигаемых ведущими фирмами-разработчиками приводов, соперничество между которыми неизбежно порождает ложные представления о реальных возможностях и характеристиках этих методов. Кроме того, литературные источники по данной тематике нередко обходят стороной позиционные приводы, управляющие углом поворота, сосредотачивая, в свою очередь, внимание на скоростных приводах, и то же самое можно сказать о предпочтении приводов на основе синхронных двигателей приводам асинхронным. В этом исследовании решается задача комплексного сравнения характеристик следящих приводов, построенных на основе классических схем векторного управления и прямого управления моментом на уровнях теоретического описания математических моделей и компьютерного исследования их функционирования. Для решения этой задачи приведены и проанализированы математические описания и функциональные схемы приводов, построенных на основе асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором с применением указанных систем управления. Также разработаны модели указанных систем в среде Simulink программы MATLAB, учитывающие нежесткость механической передачи и моменты сопротивления различного рода и позволяющие сформировать количественную оценку ключевых для анализа характеристик. Приведены результаты компьютерного исследования на примере привода с конкретным асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором ДМЧЦ 80-2-8ОМ2 для каждого варианта системы в нескольких режимах работы, представляющих интерес для разных вариантов практического применения подобных приводов и выявления отдельных особенностей рассматриваемых методов управления. Сформулированные в результате преимущества и недостатки, а также рекомендации по использованию сравниваемых систем приводов достаточно универсальны и могут быть использованы при проектировании различных приводов как с асинхронными, так и с синхронными исполнительными двигателями переменного тока.

1. Усольцев А. А. Частотное управление асинхронными двигателями : Учеб. пособ. СПб: изд-во ИТМО, 2006. 94 с.

2. Анучин А. С. Системы управления электроприводом : Учеб. для вузов. М.: Издательский дом МЭИ, 2015. 373 с.

3. Анучин А. С. Мифы и легенды современного электропривода [Электронный ресурс]: НПФ Вектор, 2015. URL: https://motorcontrol.ru/wp-content/uploads/2015/11/My1.pdf (дата обращения: 26. 12. 2023).

4. Лепанов М. Г., Розанов Ю. К. Силовая электроника. М.: Юрайт, 2021. 207 с.

5. Терехов В. М., Осипов О. И. Системы управления электроприводов : Учеб. для студ. высш. учеб. заведений. М.: Издательский центр "Академия", 2005. 304 с.

6. Калачев Ю. Н. Векторное регулирование (заметки практика). М.: ЭФО, 2013. 63 с.

7. Mirza A. W. B., Herzog H.-G. Comparison of Field Oriented Control and Direct Torque Control. Technical University of Munich. Technical Report, 2018, 16 p.

8. Garcia X. T., Terlizzi A., Pavlanin R., Salvatore L. Comparison Between FOC and DTC Strategies for Permanent Magnet Synchronous Motors // Advances in Electrical and

9. Electronic Engineering. 2004. N. 4. P. 76—81.

10. Maleki N., Pahlavani M. R. A., Soltani I. A Detailed Comparison between FOC and DTC Methods of a Permanent Magnet Synchronous Motor Drive // The Open Electrical & Electronic Engineering Journal. Bentham Science. 2015. N. 3. P. 92—100.

11. Faraji V., Aghasi M., Khaburi D. A., Kalantar M. Direct Torque Control with Improved Switching for Induction Motor Drive System Fed by Indirect Matrix Converter // National Conference on Electrical, Electronics and Computer Engineering. — Institute of

12. Electrical and Electronics Engineers (IEEE). 2010. N. 4. P. 309—314.

13. Кромм А. А., Симаков Г. М., Топовский В. В. Оптимизация пульсаций момента двигателя в электроприводе с прямым управлением // Доклады Академии наук высшей школы Российской Федерации. Новосибирский государственный технический университет. 2021. № 1(50). С. 41—52.

14. Dinesh L., Manoj V., Alekhya M. Direct Torque Control of Induction Motor Using ANN Technique // International Electrical Engineering Journal (IEEJ). United Arab Emirates IEEJournal. 2012. Vol. 3, N. 3. P. 791—797.

15. Elgbaily M., Anayi F., Alshbib M. M. A Combined Control Scheme of Direct Torque Control and Field-Oriented Control Algorithms for Three-Phase Induction Motor: Experimental

16. Validation // Mathematics. 2022. N. 10. P. 3842—3875.

17. Фираго Б. И., Васильев Д. С. К вопросу векторного управления асинхронными двигателями. // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2015. № 5. С. 5—16.

18. Сенцов Е. В., Мещеряков В. Н. Создание нейросетевого наблюдателя скорости для повышения динамической стабильности системы векторного бездатчикового управления // Электротехнические системы и комплексы. 2022. № 2(55). С. 18—24.

19. Ho S., Brandstetter P., Palacky P., Kuchar M. Current Sensorless Method Based on Field-Oriented Control in Induction Motor Drive // Journal of Electrical Systems. 2023. N. 1(17). P. 62—76.