В работе изложен алгоритм, позволяющий осуществлять управление электромагнитным моментом асинхронного двигателя с максимальным коэффициентом мощности. Задача максимизации коэффициента мощности при заданном значении электромагнитного момента решена при помощи метода неопределенных множителей Лагранжа. В основе построения алгоритма управления заложено модифицированное векторное управление, в котором имеется контур управления током намагничивания и контур управления током нагрузки. Определен алгоритм формирования задающих воздействий для контуров управления токами намагничивания и нагрузки, учитывающий насыщение магнитопровода асинхронного двигателя, а также ограничение на относительное значение модуля тока статора. Найдены зависимости задающих воздействий для контуров управления токами намагничивания и нагрузки, а также коэффициента мощности от электромагнитного момента. Выполнено компьютерное моделирование предложенного алгоритма управления, в результате чего получены графики переходных процессов и зависимости коэффициента мощности от электромагнитного момента, верифицирующие теоретические выкладки. Максимизация коэффициента мощности позволяет повысить энергоэффективность управления асинхронным двигателем и электроприводом в целом. Представленный алгоритм управления способствует снижению потерь не только асихронного двигателя, но и силовой электрической части, включая электронно-ключевой преобразователь. Предложенный алгоритм управления может быть применен к системам управления, которые содержат контуры управления токами намагничивания и нагрузки. Работа асинхронного двигателя с максимальным коэффициентом мощности соответствует мировым тенденциям, направленным на снижение потребления ресурсов и энергоэффективности. Предложенный энергоэффективный алгоритм векторного управления электромагнитным моментом может быть применен в системах движения различных судов и на объектах водного транспорта.
An algorithm that allows you to control the electromagnetic torque of an induction motor with a maximum power factor is described in the paper. The problem of maximizing the power factor at a given value of the electromagnetic torque is solved using the method of indefinite Lagrange multipliers. The basis for the construction of the control algorithm is a modified vector control, which has a direct-axis current control loop and a quadrature-axis current control loop. An algorithm for the setting actions formation for the control loops of direct-axis and quadrature-axis currents, taking into account the saturation of the magnetic circuit of the induction motor, as well as the limitation on the relative value of the stator current modulus, is determined. The dependences of the setting actions for the control loops of direct-axis and quadrature-axis the currents, as well as the power factor on the electromagnetic torque are found. Computer simulation of the proposed control algorithm has been carried out, as a result of which graphs of transient processes and the dependences of the power factor on the electromagnetic torque, which verify the theoretical calculations, are obtained. Maximizing the power factor improves the energy efficiency of controlling the induction motor and electric drive in general. The presented control algorithm contributes to reduce losses not only in the asynchronous motor, but also in the power electrical part, including the electronic key converter. The proposed control algorithm can be applied to the control systems that contain control loops for direct-axis and quadrature-axis currents. The operation of the asynchronous motor with the maximum power factor contributes to following the global trends in reducing resource consumption and energy efficiency. The energy-efficient drive meets the requirements that apply to drives of the various ships and objects of the sea and river transport.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.