Инвариантность наблюдателей вектора потокосцепления ротора при прямом векторном управлении асинхронными двигателями

Abstract

Представлен метод синтеза инвариантных к вариациям активного сопротивления роторной цепи наблюдателей со скользящим режимом, оценивающих вектор потокосцепления ротора и позволяющих создавать инвариантные алгоритмы прямого векторного управления асинхронными двигателями. Доказано, что при известном активном сопротивлении ротора наблюдатель является глобально экспоненциально устойчивым, а при ограниченных вариациях данного параметра - локально экспоненциально устойчивым и инвариантным к этим возмущениям. Результаты экспериментального тестирования системы прямого векторного управления с синтезированным наблюдателем продемонстрировали сильные свойства робастности к рассматриваемому возмущению. Показано, что в отличие от существующих робастных алгоритмов данное свойство сохраняется во всем рабочем диапазоне скоростей вращения, включая нулевую.

Представлено метод синтезу інваріантних до варіацій активного опору роторного кола спостерігачів з ковзним режимом, що оцінюють вектор потокозчеплення ротора і дозволяють створювати інваріантні алгоритми прямого векторного керування асинхронними двигунами. Доведено, що при відомому активному опорі ротора спостерігач є глобально експоненціально стійким, а при обмежених варіаціях цього параметру – локально експоненціально стійким і інваріантним до цих збурень. Результати експериментального тестування системи прямого векторного керування з синтезованим спостерігачем продемонстрували сильні властивості робастності по відношенню до збурення, що розглядається. Показано, що на відміну від існуючих робастних алгоритмів дана властивість зберігається у всьому робочому діапазоні швидкостей обертання, включаючи нульову.

A new design method of sliding mode flux observers which are invariant with respect to rotor resistance variations is presented. The observers allow designing the direct field-oriented control algorithms of induction motors with invariance properties and therefore improved dynamic performance and energy efficiency. It is proved that observer is globally exponentially stable under accurate rotor resistance information and locally exponentially stable under limited parameter variations. Experimentally shown, that in comparison with existing robust vector control algorithms, the proposed solution allows achieving strong robustness properties with respect to rotor parameter variations. The improved robustness properties are guaranteed in full motor operating range, including zero speed.