Preview

Vestnik Gosudarstvennogo universiteta morskogo i rechnogo flota imeni admirala S. O. Makarova

Advanced search

ALGORITHM FOR ASYNCHRONOUS ELECTRIC DRIVE VECTOR CONTROL WITH ROTOR RESISTANCE ESTIMATION

https://doi.org/10.21821/2309-5180-2021-13-3-419-429

Abstract

To implement the vector control by the asynchronous motor, it is necessary to have information about the resistance of the rotor winding, which can be significantly changed during the operation of the engine. The main reason for changing the resistance of the electrical machine windings is their heating. In addition, a priori information about the resistance of the rotor is unreliable. An error in estimating the impedance of the rotor winding leads to a decrease in the quality of control. Reducing the quality of the control consists in changing the value of the electromagnetic moment and reducing the speed control range. To solve this problem, an algorithm for identifying the impedance of rotary winding of the asynchronous motor, which allows to assess it, without resorting to complex algorithms and calculations. The basis for the implementation of the proposed algorithm is a modified vector control that uses special differential equations of the vector control. The presence of discrepancy in stationary vector control equations indicates errors in a priori resistance assessment. The special differential equations of stress residuals, which allow dynamically adjusting a priori information about the rotor resistance, as well as taking into account its temperature fluctuations during operation, are proposed in the paper. To implement this algorithm, it is necessary to obtain information about the currents occurring in the phase windings of the stator and the speed of rotation of the asynchronous motor rotor. A computer modeling, confirming the performance of the algorithm presented is completed in the paper. The rendered algorithm for estimating the rotor resistance is fairly simple in implementation and does not require large computational costs, which highlights it among other well-known algorithms. This algorithm is recommended for use in vector systems of asynchronous engines management, including powerful propulsion motors on the water transport facilities.

About the Authors

V. F. Samoseiko
Admiral Makarov State University of Maritime and Inland Shipping
Russian Federation


V. O. Guskov
Electrosila Plant - branch of JSC “Power machines”
Russian Federation


References

1. Белоусов И. В. Широтно-импульсные преобразователи электрической энергии: моногр. / И. В. Белоусов [и др.]. - СПб.: ФГУП «Крыловский государственный научный центр», 2019. - 231 с.

2. Емельянов А. П. Скалярное управление асинхронным короткозамкнутым двигателем по активной составляющей тока статора/ А. П. Емельянов, Б. А. Чуркин // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. - 2014. - Т. 14. - № 3. - С. 85-90.

3. Григорьев А. В. Обзор вариантов прямого управления моментом асинхронных электродвигателей (часть 1) / А. В. Григорьев // Вестник Кузбасского государственного технического университета. - 2012. - № 2 (90). - С. 53-58.

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

5. Виноградов А. Б. Адаптивная система векторного управления асинхронным электроприводом / А. Б. Виноградов, В. Л. Чистосердов, А. Н. Сибирцев // Электротехника. - 2003. - № 7. - С. 7-17.

6. Самосейко В. Ф. Адаптивный алгоритм векторного управления электроприводами с асинхронными электродвигателями / В. Ф. Самосейко // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2019. - Т. 11. - № 1. - С. 156-168. DOI: 10.21821/2309-5180-2019-11-1-156-168.

7. Matsuo T. A rotor parameter identification scheme for vector-controlled induction motor drives / T. Matsuo, T. A. Lipo // IEEE Transactions on Industry Applications. - 1985. - Vol. IA-21. - Is. 3. - Pp. 624-632. DOI: 10.1109/TIA.1985.349719.

8. Wade S. A new method of rotor resistance estimation for vector-controlled induction machines / S. Wade, W. Dunnigan, B. W. Williams // IEEE Transactions on Industrial Electronics. - 1997. - Vol. 44. - Is. 2. - Pp. 247-257. DOI: 10.1109/41.564164.

9. Luenberger D. G. Introduction to Dynamic Systems: Theory, Models, and Applications / D. G. Luenberger. - 1st Edition. - N. Y.: Wiley, 1979. - 464 p.

10. Laroche E. Methodological insights for online estimation of induction motor parameters / E. Laroche, E. Sedda, C. Durieu // IEEE transactions on control systems technology. - 2008. - Vol. 16. - Is. 5. - Pp. 1021-1028. DOI: 10.1109/TCST.2007.916317.

11. Campbell M. L. Speed sensorless identification of the rotor time constant in induction machines / L. Campbell, J. Chiasson, M. Bodson, L. Tolbert // IEEE transactions on automatic control. - 2007. - Vol. 52. - Is. 4. - Pp. 758-763. DOI: 10.1109/TAC.2007.894548.

12. Хлопенко Н. Я. Структурный синтез стабилизирующего робастного регулятора потокосцепления ротора / Н. Я. Хлопенко, И. Н. Хлопенко // Электротехника и электромеханика. - 2017. - № 1. - С. 21-25. DOI: 10.20998/2074-272X.2017.1.04.

13. Базылев Д. Н. Метод идентификации сопротивлений статора и ротора асинхронного двигателя / Д. Н. Базылев, А. А. Бобцов, А. А. Пыркин, Р. Ортега // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. - 2017. - Т. 60. - № 9. - С. 807-811. DOI: 10.17586/0021-3454-2017-60-9-807-811.

14. Терехин А. А. Обзор способов идентификации параметров асинхронного электропривода / А. А. Терехин, Д. А. Даденков // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления. - 2017. - № 22. - С. 55-66.

15. Самосейко В. Ф. Алгоритмы управления электрическими машинами. Том 1. Алгоритмы управления асинхронной электрической машиной: моногр. / В. Ф. Самосейко [и др.]. - СПб.: ФГУП «Крыловский государственный научный центр», 2020. - 116 с.

16. Самосейко В. Ф. Теоретические основы управления электроприводом / В. Ф. Самосейко. - СПб.: Элмор, 2007. - 464 c.


Review

For citations:


Samoseiko V.F., Guskov V.O. ALGORITHM FOR ASYNCHRONOUS ELECTRIC DRIVE VECTOR CONTROL WITH ROTOR RESISTANCE ESTIMATION. Vestnik Gosudarstvennogo universiteta morskogo i rechnogo flota imeni admirala S. O. Makarova. 2021;13(3):419-429. (In Russ.) https://doi.org/10.21821/2309-5180-2021-13-3-419-429

Views: 254


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2309-5180 (Print)
ISSN 2500-0551 (Online)