Алгоритмический метод повышения точности привода вращения и позиционирования антенны тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.02, кандидат технических наук Васев, Григорий Владимирович

• Васев, Григорий Владимирович
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Васев, Григорий Владимирович

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1 Основные принципы построения синхронного электропривода антенны

1.1 Тенденции развития синхронных приводов радиолокационных

антенн

1.2 Особенности применения синхронных двигателей с постоянными магнитами в приводах антенн

1.3 Обобщённая струрная схема синхронного электропривода антенны

1.4 Обзор существующих способов управления синхронным двигателем

1.5 Обзор и предъявляемые требования к составным частям синхронного привода антенны

1.5.1 Варианты построения автономных инверторов напряжения

1.5.2 Способы определения положения ротора синхронного двигателя

1.5.3 Выбор фазных дросселей

1.5.4 Особенности выбора тормозного резистора

1.6 Обзор технических решений, направленных на повышение

характеристик синхронного привода антенны

Выводы

2 Разработка алгоритмов управления синхронным приводом антенны

2.1 Разработка алгоритма определения скорости антенны

2.2 Разработка алгоритмов скоростного и позиционного контуров привода

2.3 Учет влияния ограничения ускорения в режиме позиционирования

2.4 Математическое обоснование алгоритма регулирования тока

статора синхронного двигателя

2.5 Разработка метода регулирования тока статора синхронного двигателя

2.6 Необходимые условия корректной работы регулятора тока

Выводы

3 Разработка математической модели синхронного привода антенны

3.1 Математическая модель силовой части электропривода и объекта управления

3.1.1 Математическая модель преобразователя частоты

3.1.2 Математическая модель синхронного двигателя

3.1.3 Математическая модель механической передачи и объекта управления

3.2 Математическая модель датчиков и элементов управления

3.2.1 Математическая модель датчика положения ротора СДПМ на базе СКВТ

3.2.2 Математическая модель датчиков тока

3.2.3 Математическая модель датчика положения и скорости антенны

3.2.4 Математическая модель элементов управления

3.3 Проверка достоверности разработанной математической модели

Выводы

4 Исследование характеристик разработанных алгоритмов управления привода антенны

4.1 Особенности разработки машинных моделей регулятора тока

статора СДПМ

4.2 Оценка характеристик разработанного алгоритма определения скорости антенны

4.3 Исследование разработанных алгоритмов позиционного и скоростного контуров

4.4 Оценка характеристик разработанного алгоритма регулирования

тока статора

Выводы

Заключение

Литература

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Алгоритмический метод повышения точности привода вращения и позиционирования антенны»

Введение

Актуальность работы. На сегодняшний момент для управления вращением антенн РЛС применяются гидроприводы, а также приводы постоянного и переменного тока.

В числе известных недостатков гидравлического привода можно выделить низкую надежность и дороговизну обслуживания, высокий уровень шума и низкую стабильность поддержания скорости.

Достоинством приводов постоянного тока является относительная простота реализации и возможность позиционирования антенны. Несмотря на это приводы постоянного тока в новых разработках РЛС не применяются, т.к. имеют большую массу и габариты, низкий КПД, надежность, а вследствие этого и высокие расходы на обслуживание.

В электроприводах антенн с асинхронными двигателями изменение скорости вращения производится с помощью изменения схемы подключения двигателя или с помощью частотного метода управления. Использование частотного управления приводит к снижению мощности на малых скоростях вращения, а смена скорости вращения путем изменения схемы подключения двигателя обуславливает применение специализированных асинхронных двигателей. Помимо этого, для асинхронных приводов масса и габариты остаются достаточно высокими.

К особенностям современных антенн РЛС подвижных объектов относится высокий момент инерции антенны, высокие значения знакопеременного возмущающего момента (ветровая нагрузка), наличие ограничения максимальной скорости и ускорения антенны, возможность позиционирования с любой скорости вращения с высокой точностью за кратчайшее время.

Разработка электроприводов на базе синхронных двигателей с постоянными магнитами позволила повысить надежность РЛС, уменьшить время наведения антенны на заданные углы, расширить диапазон скоростей

вращения антенны, сократить время свертывания для подвижных РЛС, снизить уровень шума и потребляемую мощность оборудования [1]. Это удалось достичь благодаря конструктивным особенностям синхронных двигателей [2, 3].

До недавнего времени движение антенн с большой массой и диапазоном скоростей, как правило, осуществлялось с помощью гидроприводов. Основным сдерживающим фактором внедрения электрических приводов оставалась невозможность осуществления регулирования синхронным двигателем по причине отсутствия высокопроизводительных вычислительных устройств и мощных управляемых ключей, способных работать на большой частоте.

Ситуация изменилась с началом выпуска во второй половине XX века мощных полупроводниковых элементов, в том числе тиристоров и транзисторов [4, 5]. Их появление дало толчок к исследованиям в области управления двигателями переменного тока для построения на их основе управляемых приводов. В настоящее время разработаны алгоритмы векторного управления, из которых наилучшими характеристиками обладает частотно-токовое управление, с помощью которого возможно регулировать момент, развиваемый двигателем, путем формирования направления и величины вектора тока статора.

Применение приводов переменного тока для управления движением антенн позволяет сократить периодичность технического обслуживания, повысить надежность РЛС, уменьшить время наведения антенны на заданные углы, расширить диапазон скоростей вращения антенн, сократить время свертывания для подвижных РЛС, снизить уровень шума и мощность потребления оборудования [6, 7].

В значительной мере развитию современных синхронных приводов с векторным управлением в России способствовали работы Рудакова В.В., Шрейнера Р.Т., Онищенко Г.Б., Москаленко В.В., Архангельского А.Л., Виноградова А.Б., Соколовского Г.Г, Бродовского В.А., Чемоданова Б.К. и др.

Из иностранных авторов можно выделить работы I. Takahashi, F. Blashke, J. Holtz, T.A. Lippo, D.W. Novotny, H. Kubota.

Разработки синхронных приводов на протяжении последних нескольких десятилетий велись коллективом «ВНИИ «Сигнал», наиболее активное участие в которых принимали Зезин В.Г., Друговский А.Ю., Сомов А.И., Новоселов Б.В., Беляев A.A., Орлов C.B., Шаталов В.А., Павлов A.A., Лавров Р.В.

В настоящее время разработку приводов переменного тока с векторным управлением ведут такие предприятия как ФГУП «ЦНИИАГ» (г. Москва), ОАО «СКБПА» (г. Ковров), ГОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина» (г. Иваново), НПЦ электропривода «Вектор» (г. Иваново) и д.р.

При управлении движением радиолокационных антенн, можно выделить следующие особенности:

- переход из режима вращения в режим позиционирования может производиться с любой скорости вращения антенны;

- при изменении скоростей вращения необходимо ограничивать значение максимального ускорения антенны с целью снижения износа механических частей привода (увеличения ресурса работы системы);

- позиционирование антенны должно производиться за кратчайшее время;

- установка датчиков на опорно-поворотное устройство антенны часто сопряжена с конструктивными затруднениями. Поэтому желательно уменьшить количество используемых датчиков, что также уменьшает и стоимость привода.

Учитывая указанные особенности, при проектировании привода антенны необходима разработка алгоритмов позиционирования и регулирования скорости, обеспечивающих требуемые в техническом задании характеристики. Вместе с тем такие характеристики привода, как плавность движения, КПД, диапазон регулируемых скоростей, удельная мощность зависят от метода

управления синхронным двигателем. Достигаемые на данный момент технические характеристики синхронных приводов еще далеки от теоретически возможных, в том числе и из-за недостаточной проработки алгоритмов регулирования фазных токов. Это обусловлено сложностью математического описания синхронного двигателя с учетом всех действующих факторов, а также трудностью или невозможностью прямого регулирования некоторых физических величин двигателя.

Следует отметить, что задача построения алгоритма регулирования фазных токов синхронного двигателя, оптимального по критерию минимальной ошибки тока или максимального КПД привода, до настоящего момента является нерешенной. Данное обстоятельство ставит в число актуальных вопросов дальнейшего развития привода переменного тока совершенствование алгоритмов векторного управления двигателями для достижения лучших характеристик привода.

Цель работы. Целью работы является повышение технических характеристик приводов антенн РЛС за счет совершенствования алгоритмов позиционирования, регулирования скорости вращения антенны, метода регулирования тока синхронного двигателя при частотно-токовом управлении, а также разработка средств имитационного моделирования синхронных электроприводов.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

1. Провести анализ архитектуры современных управляемых синхронных электроприводов движения антенн и определить требования к их составным частям;

2. Разработать алгоритмы позиционного и скоростного контуров привода антенны с учетом свойств объекта управления (антенны) и накладываемых ограничений;

3. Выявить возможные пути повышения технических характеристик регулятора тока статора синхронного двигателя;

4. Разработать метод регулирования тока статора синхронного двигателя, позволяющего повысить энергетические показатели привода;

5. Разработать имитационную модель синхронного привода, отражающую процессы, происходящие в токовом контуре управления, и подтвердить ее достоверность;

6. Определить эффективность разработанных алгоритмов и метода регулирования тока синхронного двигателя с помощью имитационной модели.

Методы исследований.

- математическая модель привода вращения и позиционирования антенны РЛС выполнена на основе уравнений теоретической механики, методов электротехники, элементов теории автоматического управления, матричного и дифференциального исчисления;

- при имитационном моделировании на ЭВМ привода антенны использовались численные методы решения дифференциальных уравнений, методы визуального моделирования;

- достоверность и обоснованность научных результатов работы подтверждается хорошей сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований.

Научная новизна работы. Основные научные результаты, полученные в работе заключаются в:

1. уточнении математической модели преобразователя частоты на основе выявленных зависимостей значений напряжения ЗПТ от потребляемой мощности, а также учета характера изменения напряжения на силовом ключе в зависимости от схемной реализации управления им.

2. обосновании влияния вводимых нелинейностей ПИ-регулятора скорости на значения ошибки скорости и время приведения антенны на заданный угол.

3. определении способа расчета скорости синхронного двигателя с помощью сигналов синусно-косинусного вращающегося трансформатора в условиях низкой частоты работы ЭВМ;

4. доказательстве снижения частоты работы ключей инвертора и общих тепловых потерь в инверторе при использовании разработанного метода регулирования тока статора синхронного двигателя.

Практическая значимость. Практическая значимость полученных в работе результатов заключается в следующем:

1. Разработанная имитационная модель синхронного электропривода позволяет выполнять расчет статических и динамических характеристик привода с учетом особенностей работы преобразователя частоты со звеном постоянного тока и регулятора тока статора, а также проводить исследования влияния параметров привода на указанные характеристики;

2. Предложенный алгоритм определения скорости вращения ротора синхронного двигателя позволяет отказаться от использования в составе привода датчика скорости;

3. Разработанные алгоритмы позиционного и скоростного контуров позволяют снизить время позиционирования и повысить точность отработки заданной скорости вращения антенны;

4. Разработанный алгоритм регулятора тока статора синхронного двигателя и его программная реализация способствуют повышению качества управления и технических характеристик синхронного привода.

Реализация результатов работы. Полученные при подготовке работы результаты внедрены на ОАО «ВНИИ «Сигнал», ОАО «НПО «ЛЭМЗ», ОАО «ВНИИРТ», что подтверждено соответствующими актами внедрения.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на: заседаниях секции №1 научно-технического совета ОАО "ВНИИ "СИГНАЛ", на смотре-конкурсе научно-технических достижений молодежи ОАО "ВНИИ "СИГНАЛ" (Ковров, 2011 г.), на

Молодежной конференции Московского отделения Международной общественной организации "Академия навигации и управления движением" (Москва, 2009, 2011 гг.), на XII Всероссийской научно-технической конференции "Проблемы проектирования и производства систем и комплексов" (Тула, 2012 г.).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 10 печатных работ, в том числе 5 статей в изданиях, рекомендованных ВАК министерства образования и науки РФ.

1 Основные принципы построения синхронного электропривода

антенны

1.1 Тенденции развития синхронных приводов радиолокационных

антенн

До конца 90-х годов прошлого века в приводах вращения радиолокационных антенн, в основном, применялись гидроприводы или электроприводы на базе асинхронных двигателей и двигателей постоянного тока. Началу применения синхронных приводов в области управления вращением антенн подвижных РЛС послужили следующие причины [8]:

- снижение массы и габаритов элементов привода, что является актуальной задачей в условиях ограничений, накладываемых при проектировании подвижных РЛС;

- повышение КПД привода и, вследствие этого, снижение выделяемого приводом тепла и потребляемой мощности от источника питания;

- уменьшение периодичности технического обслуживания привода антенны;

- желание улучшить технические характеристики управления движением антенны с целью повышения характеристик всего радиолокационного комплекса.

Областью применения приводов, описанных далее является:

- управление движением антеннами военных и гражданских РЛС;

- позиционирование антенн наблюдения за космическим пространством;

- управление движением объектов, характеризующимися большими колебаниями нагрузочных моментов.

В 2000 г. инженеры «ВНИИ «Сигнал» приступили к разработке приводов для зенитного корабельного комплекса ПВО «Каштан» на базе синхронных двигателей [9]. Применение двигателей переменного тока для данного комплекса позволило получить недостижимые ранее быстродействие, точность

слежения, плавность работы, а также была значительно снижена (по сравнению с гидроприводом) масса элементов, расположенных на подвижных частях. В состав зенитного комплекса входит антенна слежения и антенна сопровождения целей. Каждая антенна приводится в движение двумя приводами: привод горизонтального наведения (ПГН) и привод вертикального наведения (ПВН) для антенны слежения, привод угла места (ПУМ) и привод курсового угла (ПКУ) для антенны сопровождения целей. В соответствии с назначением комплекса диапазоны углов наведения для приводов составляют: 0°±150° (ПГН), -25°+85° (ПВН), -0°±12° (ПУМ), -6°+16° (ПКУ). Требование по точности отработки заданных углов для режима слежения 0,34°, для режима позиционирования 0,03°, а для антенны сопровождения 0,17° и 0,03°, соответственно. Переброс антенны приводом ПГН должен осуществляться за время не более Зс на угол 90°, приводом ПВН за время не более 2с на угол 40°, приводом ПУМ за время не более 0,8с на угол 4°, приводом ПКУ за время не более 1с на угол 8°. При этом отсутствует ограничение максимального ускорения антенны. Остальные характеристики приводов, радиолокационных антенн и нагрузочных моментов представлены в таблице 1.1.

Последующие разработки «ВНИИ «Сигнал» отличались тем, что объектами управления являлись радиолокационные антенны подвижных объектов с одной осью вращения, диапазоном углов от 0° до 360° и неограниченным числом оборотов. В числе таких приводов 1РЛ123-ФФ, 5ПФФ, 644ФФ, ЭСП изделия 96Л6 АП. Существенным является тот факт, что управляемые антенны имеют большие массы и габариты, поэтому ветровой момент составляет значительную часть нагрузки двигателей.

Так как данные антенны располагаются на подвижных объектах (боевых машинах), существует необходимость свертывания антенны в походное положение. Вследствие этого привод должен обеспечивать приведение антенны на угол укладки с заданной точностью.

Таблица 1.1- Характеристики синхронных приводов радиолокационных антенн разработки «ВНИИ «Сигнал»

Изделие Тип двигат еля Мощность двигателя, кВт Диапазон скоростей антенны, °/с Точность отработки скорости Передаточ ное число редуктора Точность позиционирова ния, град Время позициониров ания(не более), с Момент инерции антенны, кг-м2 Ветровой момент, Н-м Момент трения (на валу антенны) , Н-м

ЗУ86-1 «Каштан» ПГН ПВII ПКУ ПУМ СДПМ 3,0 3,0 0,75 0,75 <50 <50 <20 <20 350 350 440 440 0,03 0,03 0,03 0,03 1200 200 20 100 650 650 200 200 350 350 220 264

1РЛ123-ФФ (изд. 1РЛ123-Е) СДПМ 2x3,7 36; 60; 120 10% 80-100 1 10 900 3000

5ПФФ (изд. 5П-27) СДПМ 2x3,7 36; 120; 180 10% 90-100 1 10 900 1600

624ФФ (изд. 6442-1) СДПМ 3,7 9; 36 15%, 10% 385 0,25 30 3000 10000 260

ЭСП (изд. 96Л6 АП) СДПМ 2x6,9 1-120 5-15% 120 од 10 3600 3300 1000

Для реализации позиционирования на угол укладки в приводах 1РЛ123-ФФ и 5ПФФ предусмотрены два вспомогательных сигнала. Первый сигнал свидетельствует о приближении антенны к углу укладки, при этом привод замедляется до скорости 6 %. В момент нахождения антенны на угле укладки подается второй сигнал, срабатывают электромеханические стопоры, расположенные в синхронном двигателе, и антенна останавливается, при этом допустимая ошибка позиционирования составляет 1 град.

В состав приводов 644ФФ и ЭСП изд. 96Л6 АП включены датчики абсолютного углового положения антенны. Такое решение позволило расширить функциональные возможности РЛС и повысить ее технические характеристики. Появилась возможность позиционирования антенны на любом угле с высокой точностью. Стоит отметить, что повышение точности позиционирования на угол укладки снижает механические удары при фиксации антенны захватывающим устройством опорно-поворотного устройства.

Электропривод изделия 96Л6 АП в отличие от остальных перечисленных приводов отличается большими значениями момента инерции, возмущающего (ветрового) момента, более широким диапазоном регулируемых скоростей и повышенной точностью позиционирования за короткое время. Более того, наравне с ограничением времени позиционирования, присутствует также ограничение максимального значения ускорения антенны, равное 25 °/с .

Данная работа посвящена разработке алгоритмов синхронного привода антенны, позволяющих повысить его технические и энергетические характеристики. С этой целью необходимо разработать алгоритмы позиционирования и регулирования скорости, а также метод регулирования тока синхронного двигателя с учетом перечисленных особенностей управления антенной.

1.2 Особенности применения синхронных двигателей с постоянными

магнитами в приводах антенн

Большой интерес к синхронным двигателям с постоянными магнитами (СДПМ) и применение их в качестве исполнительных вызван благодаря ряду существенных преимуществ, определяемых их конструктивными особенностями. К числу достоинств СДПМ относятся [10, 11]:

- лучшие удельные массогабаритные показатели:

Высокая удельная мощность СДПМ достигается благодаря двум факторам. Во-первых, применение высококоэрцитивных магнитов увеличивает магнитную индукцию ротора, а как следствие, и развиваемую мощность двигателя. Во-вторых, большая часть тепловых потерь в двигателе - это омические потери в статорных обмотках, что создает благоприятные условия теплоотвода непосредственно от корпуса двигателя [12] и позволяет создавать СДПМ с меньшей массой и габаритами. Это достоинство в ряде случаев оказывает решающее значение при выборе исполнительного двигателя для разрабатываемого ЭП.

- неприхотливость в эксплуатации:

Отсутствие у СДПМ скользящих электрических контактов существенно повышает их ресурс и надежность, а также расширяет диапазон достижимых частот вращения. По данному показателю с СДПМ сравним только асинхронный двигатель. Периодичность технического обслуживания и частота вращения ротора в таких двигателях определяются только используемыми подшипниками. Кроме этого, в связи со спецификой отвода тепла от двигателя, появилась возможность изготовления герметичных двигателей больших мощностей.

- большая перегрузочная способность:

Кратковременно допустимый момент и токи СДПМ могут превышать номинальные значения в 5 и более раз. Ограничение по данному показателю, как правило, связано с типом используемых магнитов ротора.

- высокое быстродействие в переходных процессах по моменту:

В отличие от других типов двигателей, у СДПМ возможно прямое регулирование развиваемого момента путем регулирования фазных токов статора, что обеспечивает максимальное быстродействие СДПМ.

- практически неограниченный диапазон регулирования частоты вращения (1:10000 и более):

В основном, расширение диапазона регулирования частоты вращения происходит за счет снижения минимальных скоростей вращения с сохранением допустимого и максимального моментов. Верхняя граница регулирования скорости вращения ограничена значением напряжения питания двигателя. Повышение напряжения питания для увеличения скорости вращения СДПМ производят с сохранением мощности двигателя. Небольшое повышение скорости вращения (не более 10-15 %) можно достичь за счет применения алгоритма управления фазными токами с ослаблением магнитного поля ротора. Однако, из-за риска размагничивания магнитов, данный способ применяется крайне редко.

- наилучшие энергетические показатели:

В СДПМ отсутствуют потери на возбуждение ротора, вследствие чего они обладают самыми высокими значениями КПД по сравнению со всеми другими видами электрических двигателей. КПД СДПМ превышает 90% и незначительно отклоняется при вариациях нагрузки, в то время как у серийных асинхронных двигателей мощностью до 10 кВт максимальный КПД составляет не более 87,5% и существенно зависит от момента на валу. Так, уже при половинной нагрузке КПД асинхронного двигателя может упасть до 60-70%. В то время как теоретическая граница КПД СДПМ ограничивается омическими потерями в статоре.

- минимальные токи холостого хода, что связано с отсутствием обмотки возбуждения и эффекта скольжения двигателя.

- возможность построения высокоточных и динамичных электроприводов:

Ротор СДПМ имеет относительно небольшой момент инерции, поэтому синхронные приводы имеют более высокие собственные частоты. Это позволяет создавать ЭСП с высокими динамическими характеристиками.

Приведенные в таблице 1.2 характеристики двигателей постоянного и переменного тока позволяют оценить перечисленные преимущества СДПМ.

Таблица 1.2 - Сравнительные характеристики двигателей различных типов.

Обозначение двигателя (производитель) Номи нальн ая мощн ость, кВт Номинальная (максимальная) скорость вращения, об/мин Момент инерции ротора, кг-м2 КПД, % Масса, кг Номиналь ный (максимал ьный) момент, Н-м

Л вигатели постоянного тока

МРШБЬ (ОтаАМО) 7,5 2200(3000) 0,05 86 32.6

МР132МС (БУКАМО) 22 2800(2800) 0,157 168 75

БМЯ 112 8]Ч-47СТ (АВВ) 22,6 3200 (3900) 0.05 89,7 100 67,4

Асинхронные двигатели

М2АА132 5В 30АА131 002 (АВВ) 7,5 2855 0,016 87 42 25

М2АА180М ЗОАА181 111 (АВВ) 22 2925 0.06 91.5 111 72

5АМХ112М2 (ВЭМЗ) 7,5 2895 0,0131 87,5 48,5 24,7

5АМХ18082 (ВЭМЗ) 22 2930 0,063 90,5 140 72

СДПМ с пассивным охлаждением

MS4889 (ABB) 7,5 2000 (3000) 0,0057 21 35,8 (89,5)

1FT6132-6SF7 (SIEMENS) 28.3 3000 0.043 91 90

СДМ12-5,5-220 (ОАО «ВНИИ «Сигнал») 6,9 5500 0,0016 95 24 12(48)

СДМ24-6,0-220 (ОАО «ВНИИ «Сигнал») 15 6000 0,00544 95 45 24(96)

Однако, реализация вышеперечисленных преимуществ СДПМ возможна при выполнении определенных условий, среди которых: определение требований и выбор составных частей ЭП, глубокая проработка алгоритмов скоростного, позиционного и токового контуров привода и обеспечение высокоточного и динамичного регулирования фазных токов статора [13]. Последнее является наиболее сложной задачей, в силу того, что реализация современных алгоритмов управления СДПМ приводит к необходимости выполнения большого объема вычислений в быстродействующих контурах ЭП.

Таким образом, применение СДПМ в ЭП позволяет существенно повысить характеристики конечных изделий. В настоящее время в гражданской и военной технике прослеживается тенденция к замене гидравлических приводов на электрические, что связано со сложностями при эксплуатации гидропривода [14]. И именно преимущества СДПМ делают синхронный привод наиболее перспективным.

1.3 Обобщённая схема синхронного электропривода антенны.

На сегодняшний день известно множество схем реализации ЭП на основе СДПМ [15, 16], отличающихся составом привода, типом выбранных элементов, принципами управления и преобразования энергии и т.п.

Однако среди разработчиков подобных приводов сложились определенные общепринятые правила их построения [17, 18]. Это, прежде всего, связано с направлениями развития силовой и микропроцессорной электроники. Типовая схема построения синхронного ЭП антенны представлена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1- Функциональная схема синхронного электропривода: ЗПТ -звено постоянного тока; ТР - тормозной резистор; АИН - автономный инвертор напряжения; ПЧ - преобразователь частоты; ДТ1, ДТ2 - датчики тока; Ь1, Ь2, ЬЗ - фазные дроссели; ДПР - датчик положения ротора; Р -редуктор; ОУ - объект управления (антенна); ДС - датчик скорости; ДП -

датчик положения. Условно в составе ЭП можно выделить силовую и управляющую части. Силовая часть содержит преобразователь частоты (конвертор со звеном постоянного тока и автономный инвертор напряжения), рекуператор (или

тормозной резистор), фазные дроссели, а также исполнительный двигатель ИД с редуктором или без него. Управляющая часть состоит из управляющего устройства и датчиков (датчик положения и/или скорости объекта управления, датчики фазных токов статора С ДИМ, датчик положения ротора).

На основании приведенной структурной схемы возможно создавать приводы с различными характеристиками, в зависимости от заданных требований к антенной системе. Стоит отметить, что достаточно часто те или иные датчики замещаются идентификаторами с цифровыми алгоритмами [1922]. Это позволяет снизить стоимость конечных изделий, однако отрицательно сказывается на технических характеристиках привода.

Достоинство современных ЭП переменного тока заключается в возможности унификации их составных частей. Так, например, на сегодняшний день множество фирм серийно выпускают не только двигатели, как законченный элемент ЭП, но и ПЧ, включающие устройство управления и способные реализовать несколько алгоритмов управления, в зависимости от настроек и приборного состава ЭП [23, 24]. При этом зачастую именно реализация алгоритмов управляющей части определяет результирующие характеристики привода.

Управление двигателем в представленной схеме, осуществляется следующим образом: конвертер преобразует переменное напряжение питания в постоянное до уровня, необходимого для питания двигателя. АИН переключает фазы ИД, подключенные через фазные дроссели, к полюсам ЗПТ в соответствии с сигналами управления. В генераторном режиме работы двигателя происходит заряд емкости ЗПТ. При достижении установленного уровня напряжения ЗПТ, включается схема разряда конденсаторов через тормозной резистор или схема рекуперации излишней энергии в сеть.

В отличие от рекуперации, которая позволяет возвращать энергию, запасенную в виде энергии кинетического движения, обратно в сеть, рассеивание этой энергии на тормозном резисторе снижает КПД привода.

Принцип рекуперативного торможения широко используется в гибридных автомобилях, электромобилях, электровозах, современных троллейбусах и трамваях, промышленных электроприводах и позволяет экономить большое количество энергии [25, 26]. Реализация данного принципа зачастую возможна только при наличии аккумуляторных батарей и осуществляется с использованием весьма сложных алгоритмов управления. Так торможение гибридного или электрического автомобиля происходит не только электрическим генератором, но одновременно с этим фрикционной системой тормозов. Во многих случаях от рекуперации отказываются для недопущения аварийных ситуаций не только данного ЭП, но и других систем, питающихся от того же источника напряжения.

Для построения АИН все большее применение находят биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT). Это связано с бурным развитием силовой электроники, повышением рабочих токов и напряжений силовых полупроводниковых элементов. При работе IGBT есть два основных вида тепловых потерь: потери на коммутацию и статические потери. Для ЭП большой мощности тепловыделение в АИН может достигать тысяч Ватт. Статические потери зависят от типа выбранных силовых модулей. Динамические потери, кроме этого, увеличиваются с повышением частоты коммутации, поэтому для снижения тепловых потерь в АИН необходимо строить управление ключами таким образом, чтобы минимизировать количество переключений при заданной точности регулирования токов в фазных цепях двигателя.

Управляющая часть ЭП, реализующая контуры замыкания (токовый, скоростной и позиционный), может быть построена на базе цифровой ЭВМ, аналоговой схемы или их комбинации. Основная трудность использования цифровой ЭВМ - это необходимость расчета токового контура управления с большой частотой. Поэтому, на сегодняшний день, широко применяются программируемые логические интегральные схемы ПЛИС, позволяющие

производить расчет сложных алгоритмов с частотой до нескольких сот мегагерц.

Необходимость обеспечения работы токового контура на большой частоте требует высокой точности определения положения ротора на скоростях вращения вала СД11М. Целью работы токового контура является регулирование фазных токов, что отражается на выходных характеристиках ЭП: КПД, точности отработки скорости и/или положения, плавности хода. Поэтому, одна из важнейших задач при проектировании синхронного ЭП -разработка и реализация алгоритма регулирования тока статора.

1.4 Обзор существующих способов управления синхронным

двигателем

До появления в 70-80-х годах XX века мощных силовых полупроводниковых приборов (транзисторов, тиристоров) управляемые ЭП строились исключительно на базе двигателей постоянного тока. Развитие регулируемого привода переменного тока сопровождалось появлением различных способов управления асинхронными и синхронными двигателями. Высокая производительность современных микропроцессоров [27] дала толчок к совершенствованию способов управления, были разработаны новые алгоритмы управления.

Любой способ управления электродвигателем основан на эффекте электромагнитного взаимодействия ротора и статора. Однако в СД11М, в отличие от асинхронного двигателя и двигателя постоянного тока, отсутствует естественное регулирование взаимного расположения потоков ротора и статора. Поэтому, основное отличие в управлении СД11М от управления другими типами двигателей - это необходимость принудительного ориентирования вектора магнитного потока ротора относительно вектора

щ

магнитного потока статора. Данное обстоятельство требует установки дополнительных датчиков для определения их взаимного расположения.

На сегодняшний день разработано несколько способов управления, позволяющих использовать СДПМ в приводах регулирования скорости и положения объектов [28, 29]:

- частотное управление;

- управление ориентированным вектором напряжения;

- частотно-токовое управление.

При частотном управлении производится изменение амплитуды и частоты питающих напряжений двигателя по некоторому закону в зависимости от управляющего воздействия. Электроприводы с частотным управлением широко распространены, так как обеспечивают необходимые характеристики регулирования скорости наибольшего числа механизмов (насосы, вентиляторы, лебедки и т.д.). Недостатком частотного управления является отсутствие возможности построения привода с большим диапазоном регулирования скорости, так как на малых скоростях может произойти выпадение из синхронизма СДПМ [30, 31].

СДПМ, управляемый с помощью ориентированного вектора напряжения, представляет собой аналог двигателя постоянного тока, в котором роль коллекторно-щеточного механизма играет коммутатор, жестко соединенный с валом двигателя и управляющий переключением силовых ключей, служащий для ориентации вектора напряжения статора относительно вектора магнитного потока ротора [32-35]. Однако, характеристики двигателя при данном управлении близки к характеристикам двигателя постоянного тока, и двигатель используется не оптимально.

Появление высокопроизводительных микропроцессоров и мощных управляемых полупроводниковых элементов дало толчок к совершенствованию алгоритмов управления двигателями переменного тока. Были разработаны алгоритмы управления СДПМ с формированием

направления и величины вектора тока статора, получившие общее название частотно-токового управления [36, 37]. В литературе встречаются такие названия данного типа управления, как векторное управление, прямое управление моментом (DTC - direct torque control) и т.п. [38-43]. Появление различной терминологии продиктовано не только различными научными школами, занимавшихся проблемами управления двигателями переменного тока, но и стремлением фирм разработчиков и производителей приводной техники закрепить свои права на продукцию патентами или НОУ-ХАУ. Приведенное выше определение частотно-токового управления в определенной степени объединяет все подобные методы управления.

Частотно-токовое управление требует определения мгновенных значений электромагнитных и механических переменных состояния С ДИМ и реализации более сложных алгоритмов обработки данных, но способно обеспечить глубокое регулирование скорости, высокую точность позиционирования и регулирования скорости, а также высокое значение КПД синхронного двигателя и привода в целом. Значительное удешевление вычислительных устройств за последние десятилетия обусловило широчайшее применение частотно-токового управления во вновь разрабатываемых приводах различных ценовых категорий [44].

С точки зрения структуры токового контура СДПМ, можно выделить два типа частотно-токового управления - с регуляторами тока в неподвижных осях статора и с регуляторами тока в подвижных осях ротора.

Приведенная на рисунке 1.2 схема с регуляторами тока в неподвижных осях статора/и g является наиболее простой в реализации [45].

и V V/

ВОВ «

(ппр)=

Рисунок 1.2 -Схема частотно-токового управления с регуляторами тока в

Управление моментом С ДИМ происходит подачей сигналов щ и гз0 -активной и реактивной составляющих заданного тока во вращающейся системе координат двигателя. Как правило, при управлении СДПМ считается, что реактивная составляющая тока должна быть равной нулю для минимизации тепловых потерь в приводе. Однако, в некоторых случаях управляющий сигнал /Зс> устанавливают не равным нулю. Это производится для ослабления магнитного поля ротора и таким образом увеличения максимальной скорости вращения двигателя. Второй случай изменения реактивной составляющей по некоторому закону обусловлен представлением СДПМ как сочетания идеального синхронного двигателя и синхронного реактивного двигателя.

Для получения проекций заданного тока /3/ и в неподвижных ортогональных осях статора / и § используются проекции нормированного вектора положения магнитного потока ротора Щ и Л^, получаемые с помощью ДПР и вычислителя опорного вектора (ВОВ):

неподвижных осях статора/и

iзg = iзDNg />

Перевод заданных значений тока из ортогональной системы координат в естественную трехфазную систему двигателя осуществляется с помощью обратного преобразования Кларка (ОПК).

В данной схеме регуляторы тока (РТ) могут быть двух видов: релейные элементы с гистерезисом или линейные регуляторы с формирователем импульсов. Выработанные регуляторами тока сигналы управления поступают на вход АИН.

В случае с релейным регулятором тока, полученные заданные значения фазных токов 1зА, гзВ, ¡Зс поступают в усилители тока УТ, где под воздействием отрицательной обратной связи и гистерезисного регулятора тока возникают автоколебания. Регулирование тока обеспечивается за счет широтно-импульсной модуляции напряжения в УН с частотой автоколебаний.

При использовании линейного РТ формирователь импульсов позволяет принудительно регулировать частоту коммутации силовых ключей, однако, максимальное значение прямого коэффициента регулятора ограничивается уровнем помех в сигналах датчиков тока.

Кроме простоты реализации, достоинством данной схемы является также достижение максимального быстродействия регулирования тока, которое ограничивается только индуктивностью фазных цепей и напряжением питания АИН. С другой стороны, недостатком релейного регулятора является высокий уровень пульсаций фазных токов, приводящих к увеличению тепловых и электромагнитных потерь в электроприводе. Для снижения потерь, в публикациях [46, 47] предлагаются алгоритмы регуляторов, позволяющие снизить частоту коммутации силовых ключей АИН при заданном значении фазных ошибок тока путем включения векторов напряжения статора, обеспечивающих минимальные скорости изменения тока.

На структурной схеме частотно-токового управления с регуляторами тока во вращающейся системе координат ротора (рисунок 1.3), в качестве обратных связей по току используются рассчитанные с помощью прямого преобразования Кларка (ППК) значения токов в осях D и Q.

Рисунок 1.3 -Схема частотно-токового управления с линейными регуляторами тока во вращающихся осях ротора D и Q.

Так как сигналы ioco, iOCQ не содержат переменной составляющей от вращения ротора, то передаточные функции WID, WIQ могут содержать интегральную часть, что значительно повышает точность регулирования токов.

В данной схеме дополнительно содержатся блоки прямого преобразования Кларка ППК и преобразователь координат из неподвижной системы координат статора во вращающуюся систему ротора в соответствии с уравнениями:

locD =IfNf+IgNg>

iocQ=IgNf-IfNg.

Из недостатков приведенной схемы можно выделить меньшее быстродействие и большую сложность из-за наличия дополнительных блоков.

Несмотря на это, такое построение контура регулирования тока получило большое распространение при управлении двигателями переменного тока [4853].

Основным направлением развития алгоритмов управления СДПМ в настоящее время является постепенный отказ от ДПР и использование расчетного значения вектора магнитного потока ротора. Такое решение значительно удешевляет привод и повышает его надежность. В то же время с помощью ДПР возможно оценить положение ротора, а не собственно вектора магнитного потока, хотя реальный СДПМ представляет из себя комбинацию идеального синхронного двигателя и синхронного реактивного двигателя. С этой точки зрения задание нулевого значения реактивной составляющей тока не является оптимальным решением.

При отказе от использования ДПР оценка состояний СДПМ производится с помощью математических моделей [54] (идентификаторов состояния), в основе которых лежит уравнение напряжений в неподвижной системе координат статора:

т Ж Л * Л

где Ьт - взаимная индуктивность статора и ротора; Ф - магнитный поток ротора; и - напряжение, наводимое в статоре; 13 - ток статора; -

активное сопротивление и индуктивность статора.

Широкое применение получили алгоритмы с использованием наблюдателей состояния, расширенного фильтра Калмана, систем с переменной структурой, нейронных сетей, нечеткой логики [37, 55-57]. Недостатками существующих алгоритмов управления с идентификаторами состояния являются сложность определения начального состояния и

невозможность достичь большого диапазона регулирования скорости привода, который ограничивается значениями 1:150...200.

Параметрами, характеризующими существующие алгоритмы управления, являются:

- величина пульсаций тока в фазах двигателя (ошибка регулирования тока);

- частота коммутаций (средняя и максимальная) силовых ключей;

- степень симметрии напряжения в фазах двигателя;

- коэффициент использования источника питания по напряжению.

Эти характеристики контура регулирования током напрямую влияют на характеристики ЭП (ошибку отработки задающего воздействия, долговечность и КПД). По этой причине, при проектировании синхронного ЭП, одной из важнейших задач является определение алгоритма работы контура тока. От выбранного алгоритма также зависит и состав будущего привода.

Анализ современной литературы указывает на следующие тенденции развития алгоритмов управления СД11М:

- повышение точности определения переменных состояния синхронного привода и точности отработки заданного момента путем учета дополнительных параметров, таких как насыщение железа, изменение активного сопротивления и индуктивности СД11М, задержки переключения силовых ключей, неравномерности магнитного потока ротора и т.п.;

- повышение робастности управления СДПМ;

- разработка алгоритмов управления, нечувствительных к изменяемым параметрам СДПМ, с высокими энергетическими характеристиками;

- оптимизация алгоритмов по критерию минимизации потерь как в самом СДПМ, так и в АИН [58];

- использование в максимальной степени источника питания по напряжению;

- снижение вычислительной нагрузки на устройства управления.

1.5 Обзор и предъявляемые требования к составным частям синхронного привода антенны

Как правило, проектирование ЭП начинается с выбора исполнительного электродвигателя. Тип двигателя и его мощность выбираются на основании технических требований к разрабатываемому приводу, а также типового энергетического расчета. Кроме этого, большое значение имеет расчет требуемых перегрузочных моментов и фазных токов в особых режимах работы. При этом необходимо строго соблюдать тепловые режимы работы двигателя, так как нарушение температурных режимов СД11М может привести не только к нарушению изоляции обмоток статора, но и к частичному размагничиванию постоянных магнитов ротора.

Необходимо учитывать, что СДПМ может иметь значительную неравномерность момента в зависимости от угла положения ротора, что обуславливается конструктивными особенностями конкретного двигателя. Такую неравномерность момента достаточно сложно скомпенсировать впоследствии, поэтому при проектировании высокоточного привода с широким диапазоном скоростей вращения, следует уделять этому особое внимание.

Исходя из определенной структуры и назначения привода, выбираются необходимые датчики объекта управления. В большинстве случаев датчиками объекта управления являются датчики скорости и угла поворота (положения), а критериями выбора служат: точность, допустимые скорости изменения выходных величин, конструкция, тип датчика и т.д.

Для организации структуры обработки сигналов датчиков и выработки управляющих воздействий возможно применение цифровых и аналоговых схем. В настоящее время при проектировании приводов для упрощения и унификации электрических схем, снижения трудоемкости изготовления,

упрощения корректировки алгоритмов и т.п., стараются использовать цифровые устройства обработки сигналов.

Далее остановимся более подробно на рассмотрении характерных узлов ЭП с СДПМ.

1.5.1 Варианты построения автономных инверторов напряжения

Автономный инвертор напряжения - это устройство, предназначенное для преобразования постоянного напряжения в импульсное напряжение постоянной или меняющейся частоты.

От выбранной схемы АИН зависит возможность реализации того или иного алгоритма регулирования тока статора СДПМ. Так как в современных высокоточных и динамичных синхронных ЭП в основном используется частотно-токовое управление, то это обуславливает применение АМН на полностью управляемых полупроводниковых элементах. Рассмотрим наиболее распространенные и перспективные схемы АИН для ЭП с трехфазным СДПМ [48, 59, 60].

Наибольшее распространение получила схема трехфазного АИН, представленная на рисунке 1.4 [61-64].

Достоинством данной схемы является ее простота, минимальное количество используемых силовых элементов и относительно простые алгоритмы управления для формирования фазных напряжений. Наиболее часто схема реализуется на основе полевых транзисторов или ЮВТ модулей, конструктивно выполненных в виде полумостов или трехфазных мостов.

При использовании приведенной схемы и реализации частотно-токового управления с релейными регуляторами тока в неподвижных осях статора fиg, возможно формирование восьми комбинаций включения ключей АИН, образующих шесть значащих (ненулевых) и два нулевых базовых вектора напряжения статора, показанных в естественных осях статора на рисунке 1.5.

Рисунок 1.5 - Базовые векторы напряжения статора СДПМ при использовании релейного регулятора тока статора. Базовые векторы расположены с шагом 60° вдоль фазных осей статора А, В, С. Их амплитуда, при условии симметрии статорных обмоток двигателя, равна:

Однако, при изменении алгоритма управления АИН с возможностью закрытия обоих ключей в каждой стойке инвертора, количество базовых

векторов напряжения увеличивается до 27 (рисунок 1.6) [65]. Дополнительные значащие векторы образуются при полном отключении одной из фаз и включении верхнего и нижнего ключей в двух других фазах. В этом случае базовые векторы располагаются через каждые 30°.

Рисунок 1.6 -Базовые векторы напряжения в естественных осях статора СДПМ при использовании АИН с возможностью полного отключения фазы

Таким образом, приведенная на рисунке 1.4 схема АИН позволяет формировать двенадцать значащих базовых векторов напряжения и пятнадцать нулевых.

В большинстве случаев применение инвертора напряжения, соответствующего описываемой схеме, позволяет построить синхронный привод, удовлетворяющий предъявленным к нему требованиям по точности и плавности. Однако, при проектировании прецизионных приводов, а также приводов, имеющих большой диапазон регулирования скорости, дискретность формирования базовых векторов напряжения становится сдерживающим фактором дальнейшего повышения характеристик привода, из-за наличия пульсаций регулируемого тока статора. Для снижения пульсаций тока и

А и,

т

и,

формирования синусоидальных токов необходимо формировать большее количество базовых векторов напряжения. Для этой цели разработчиками электроприводов предлагаются различные схемы инверторов [66-68]. Большую популярность в литературе получили схемы инверторов, использующие не одно значение выпрямленного напряжения 11зпт, а два и более. На рисунке 1.7 приведены схемы силовых инверторов, в которых используется два уровня напряжения звена постоянного тока - и^т и 11зп^2, полученного путем деления с помощью конденсаторов.

а) б)

Рисунок 1.7 - Схемы двухуровневых трехфазных автономных инверторов

напряжения

Различие схем состоит в том, что в схеме на рисунке 1.7 а применены силовые ключи У7-У9, способные проводить ток в обоих направлениях. В зависимости от управляющих сигналов, напряжение на фазе нагрузки может составлять 0, С/дяг или изПТ/2 или же фаза СД11М может быть полностью отключена. Таким образом, возможно формировать 64 базовых вектора

напряжения, что дает возможность снизить пульсации напряжения и тока в статорных обмотках двигателя. Отрицательной стороной увеличения количества используемых базовых векторов является усложнение алгоритма их переключения и увеличение количества полупроводниковых элементов.

Кроме схем силовых инверторов со звеном постоянного тока, перспективным является матричный преобразователь частоты (МПЧ), схема которого изображена на рисунке 1.8 [69].

и,

и,

и

и

I.г

¿3

С1

сз-

С2 -

/

VI

/

У2

-у

и

VI

т

\У7

\У8

V/

Рисунок 1.8 - Схема матричного преобразователя частоты

В отличие от предыдущих схем в МПЧ не используется промежуточное преобразование энергии в ЗПТ, а питание происходит непосредственно от трехфазной сети через ЬС-фильтр, сглаживающий высокочастотные пульсации. Это позволяет исключить силовой выпрямитель и конденсаторы большой ёмкости, однако требует использование большего числа силовых ключей. В составе МПЧ девять двунаправленных силовых ключей. Использование МПЧ так же, как и в схемах инверторов, требует запрещения комбинаций открытых ключей, при которых возникают токи короткого замыкания. Отсутствие ЗПТ, приводит к ситуации, когда значение входного напряжения зависит от момента времени, в который произошла коммутация инвертора, что сильно усложняет

алгоритм управления МПЧ. Современные алгоритмы управления МПЧ основываются на векторном представлении переменных или на сравнении модулирующего и несущего сигналов [70]. Расчет требуемых состояний включенных ключей, как правило, не производится в режиме реального времени, а используются заранее рассчитанные таблицы, исходя из исходных данных. В целом же, стратегия управления МПЧ изучена недостаточно, что объясняется множеством выходных состояний и многообразием состояний силовых ключей.

Преимущества и недостатки описанных силовых преобразователей вызывают необходимость внимательного рассмотрения возможности их применения на этапе разработки структурной схемы электропривода.

1.5.2 Способы определения положения ротора синхронного двигателя

Как уже говорилось, в СДПМ отсутствует саморегулирование взаимного положения векторов магнитного потока ротора и статора, что приводит к необходимости построения системы определения положения вектора магнитного потока ротора. Так как магнитный поток ротора образуется расположенными на нем постоянными магнитами, то задача определения направления вектора обычно сводится к определению положения самого ротора относительно фазных осей статора.

Основными критериями выбора датчика положения ротора служат:

- необходимая точность измерения угла;

- задержки при измерении угла;

- максимальная скорость работы ДПР;

- интерфейс сопряжения датчика с аппаратурой управления;

- конструктивные особенности датчика (возможность установки в СДПМ);

- принцип работы (оптический, магнитный, резистивный и т.п.);

- цена выбранного ДПР;

Рассмотрим наиболее распространенные на сегодняшний день виды датчиков, пригодных для определения угла поворота ротора СД11М.

Определение угла с помощью датчиков Холла

Использование датчиков Холла позволяет непосредственно измерять магнитное поле ротора. Датчики Холла имеют малые размеры, и могут устанавливаться в любой С ДИМ, что является их неоспоримым преимуществом [71, 72]. Однако серьезным недостатком датчиков Холла является прямая зависимость точности измерений от стабильности используемого источника тока, точности установки датчиков в статоре двигателя, диапазона рабочих температур, помех, наводимых на линиях передачи сигналов и других факторов. Поэтому применение датчиков Холла в ЭСП с высокими техническими характеристиками является затруднительным.

Определение угла с помощью дополнительных измерительных обмоток статора.

Измерение вектора магнитного потока ротора возможно производить путем интегрирования значения наводимой ротором ЭДС. Для этого симметрично фазным обмоткам ротора укладываются дополнительные -измерительные обмотки, по которым производится вычисление магнитного потока. Главным недостатком метода является отсутствие наводимой ЭДС при нулевой скорости вращения. Это ставит задачу определения положения ротора в начальный момент и ограничивает нижний диапазон регулирования скоростей. Хотя при увеличении скорости двигателя увеличивается амплитуда наводимых ЭДС, что позволяет повысить точность измерений в этих режимах.

Определение угла по сигналам синусно-косинусного вращающегося трансформатора (СКВТ)

Достаточно часто, особенно в изделиях спецтехники, для определения угла поворота ротора С ДИМ применяются СКВТ. Технология изготовления СКВТ хорошо отработана, и они легко встраиваются в двигатели, имея приемлемые массогабаритные показатели [73]. Точность определения угла

поворота определяется структурой схемы запитывания и обработки выходных сигналов датчика. Использование СКВТ может быть сопряжено с такой трудностью, как неравномерность амплитуд выходных сигналов в пределах оборота ротора СКВТ, связанной с погрешностью установки датчика, износом и биениями подшипников СДПМ, изменениями поперечной нагрузки на вал двигателя и т.п. Это приводит к необходимости использования дополнительных мер для минимизации возникающих погрешностей [74].

Другим фактором, влияющим на эксплуатационные показатели СКВТ, является ограничение частоты питающего напряжения, что снижает точность измерений при увеличении скоростей вращения, из-за наличия фильтрации в алгоритмах обработки сигналов датчиков.

Определение угла с помощью преобразователя угол-код (энкодер)

В настоящее время разработчиками синхронных приводов наиболее часто применяются преобразователи угол-код. Это связано с неоспоримыми преимуществами подобных датчиков перед другими типами: простота сопряжения с цифровыми схемами, высокая точность (разрешающая способность) и скорость передачи цифровых сигналов, высокая помехозащищенность. Основным недостатком энкодеров является их высокая стоимость.

Энкодеры бывают инкрементальные (импульсные датчики) и абсолютные (абсолютные датчики) и могут быть основаны на оптическом [75] или магнитном эффекте. Инкрементальные энкодеры, в отличие от абсолютных, не позволяют определить угол поворота ротора СДПМ сразу после включения аппаратуры. При их применении необходимы специальные алгоритмы для определения угла в начальный момент времени. Однако, это не вызывает больших трудностей при подключении энкодеров к цифровым устройствам управления, в которых реализация подобных алгоритмов не является большой проблемой.

Бездатчиковый метод определения угла

В последнее время наметилась тенденция к разработке и использованию приводов переменного тока, в том числе и синхронных, без использования датчиков скорости и положения (бездатчиковый электропривод). Вместо использования датчиков, установленных на валу двигателя, в структуре электропривода используется специальный алгоритм - наблюдатель состояния [15, 76]. Входными данными для наблюдателя состояния могут служить только фазные токи и напряжения фаз двигателя. Таким образом, все датчики устанавливаются в силовом преобразователе, что повышает эксплуатационные характеристики электропривода (простота подключения, настройки и эксплуатации, увеличение срока службы привода). Существенным является также то обстоятельство, что отсутствие датчика положения ротора снижает конечную стоимость привода.

Сдерживающим фактором использования бездатчиковых электроприводов является невозможность обеспечить высокие технические характеристики привода. В большинстве случаев полоса пропускания по скорости составляет 57 Гц, а диапазон регулирования скорости не более 1:200. Кроме этого, наименьшая скорость вращения ограничена некоторым значением в связи с малыми значениями наводимых в двигателе ЭДС. Поэтому, необходимость работы при неподвижном роторе и малых скоростях вынуждает к применению алгоритмов с более низкими показателями качества. Перечисленные недостатки не позволяют проектировать высокоточные бездатчиковые синхронные ЭП.

1.5.3 Выбор фазных дросселей.

Использование фазных дросселей не являются обязательным. Их применяют в тех случаях, когда нет возможности снизить частоту коммутаций силовых ключей (или же ошибку регулирования фазных токов) другими способами, например, с помощью алгоритма регулятора тока статора СД11М.

При использовании дросселей, для сохранения симметрии фаз, дроссели выбираются одинаковыми для всех фаз. Существующие методики [11, 77] позволяют с высокой точностью рассчитать дроссель, исходя из предъявленных к нему требований. В числе требований к дросселям можно выделить следующие:

- величина индуктивности определяется, исходя из необходимой точности регулирования тока статора СДПМ и максимальной частоты коммутации силовых ключей. Поэтому индуктивность дросселя может превышать индуктивность двигателя в несколько раз. Увеличение суммарной индуктивности дросселей и фазных обмоток статора двигателя снижает скорость нарастания тока в них при коммутации напряжения, за счет чего снижается частота коммутации силовых ключей при заданной ошибке тока. Максимальное значение индуктивности ограничивается требованиями к динамике привода (скорости отработки заданного значения тока статора);

- токи насыщения дросселей определяются рабочими токами двигателя с учетом допустимых перегрузок. Насыщение дросселей может привести к резкому возрастанию токовой ошибки и/или частоты коммутации силовых ключей из-за резкого снижения индуктивности. Кроме того, насыщение дросселей приведет к повышенному нагреву сердечника вследствие возникновения больших вихревых токов;

- не допустим перегрев дросселей, способный привести к его повреждению или изменению характеристик;

- для снижения массы и габаритов фазного дросселя силового электропривода, целесообразно выбирать разрезные сердечники с большими индукциями насыщения.

Стоит также отметить, что разработчиками могут применяться различные дроссели, в том числе и насыщающиеся. Возможны варианты установки двух или более дросселей в одну фазу.

Использование фазных дросселей позволяет повысить технические характеристики привода за счет:

- снижения ошибки регулирования токов фаз двигателя (или частоты коммутации силовых ключей);

- уменьшения тепловых потерь в АИН за счет снижения частоты коммутации;

- уменьшения тепловых потерь на омическом сопротивлении в обмотках статора и подводящих проводов вследствие уменьшения эффекта поверхностного вытеснения тока при снижении частоты коммутации ключей АИН;

- повышения КПД двигателя за счет снижении ошибки регулирования фазных токов;

- увеличения ресурса работы двигателя при снижении частоты коммутации силового напряжения, так как высокая частота напряжения и тока вызывает ускоренное старение изоляции.

Несмотря на это, применение фазных дросселей, приводит к увеличению стоимости, массы и габаритов конечных изделий, а также наличию тепловых потерь в самих дросселях. Поэтому, конечное решение о применении дросселей разработчик делает после проведения соответствующих расчетов или основываясь на практических результатах работы.

1.5.4 Особенности выбора тормозного резистора

ТР необходим для рассеяния излишней энергии, накопленной в звене постоянного тока при работе привода в генераторном режиме, т.е. в режимах торможения антенны или при воздействии внешнего разгоняющего момента (например, при ветровых нагрузках на объект управления). При превышении некоторого значения напряжения ЗПТ срабатывает схема подключения ТР для разряда конденсаторов.

Выбор номинала и мощности резистора обуславливается режимами и условиями работы привода антенны. Максимально допустимое сопротивление ТР выбирается, исходя из того, что мгновенная мощность, выделяющаяся в ТР Ртртах должна быть равной или большей максимальной мощности торможения антенны Ртор тах\

^ГРтах - Ртор гпах-

Мгновенная мощность, рассеиваемая на ТР при достижении максимального напряжения, вычисляется по формуле:

и2

р. _ итах

*ТР шах

ЯТР

где имах - максимальное напряжение заряда конденсаторов ЗПТ; ЯТр -сопротивление ТР.

Мощность торможения рассчитывается, исходя из механической мощности торможения антенны:

Ртор шах = Мтор тах^тах >

где Мтортах - максимальный момент торможения; сотах - максимальная скорость вращения антенны.

Исходя из этого, получаем условие для выбора номинала ТР:

и2

Заключение диссертации по теме «Машиноведение, системы приводов и детали машин», Васев, Григорий Владимирович

Выводы

1. Проведенное моделирование и исследование опытного образца привода подтвердило возможность отказа от использования датчика скорости антенны, а текущее значение скорости получать расчетным путем.

2. Применение усовершенствованного алгоритма позиционного и скоростного контуров привода антенны позволяет по сравнению с классическим ПИД-регулированием снизить ошибку скорости не менее, чем в два раза, сократить время позиционирования антенны на 2 секунды и уменьшить перерегулирования в переходных режимах работы.

3. Проведенное исследование разработанного метода регулирования тока СДПМ свидетельствует о том, что применение данного метода уменьшает тепловые потери за счет снижения рабочей частоты силовых ключей во всем диапазоне рабочих скоростей и нагрузок.

4. В рассматриваемом приводе снижение тепловых потерь в инверторе напряжения за счет применения разработанного метода регулирования тока СДПМ составляет от 5 до 15 % в зависимости от режима работы.

Заключение

Данная работа посвящена разработке алгоритмов управления синхронным двигателем с постоянными магнитами привода антенны, включающих алгоритм позиционного, скоростного и токового контуров, и основанных на выявленных особенностях управления движением антенн. Проделанный объем работы позволяет сделать следующие выводы:

1. Анализ структурных схем синхронных электроприводов, используемых для управления антеннами РЛС, а также существующих способов управления СДПМ показывает, что дальнейшее повышение технических характеристик данных приводов целесообразно производить путем совершенствования алгоритмов управления привода.

2. Для решения задачи повышения технических характеристик привода антенны разработано более подробное, по сравнению с известными, математическое описание преобразователя частоты со звеном постоянного тока. В математическую модель вновь введено изменение напряжения звена постоянного тока в зависимости от режима работы привода, а также описан характер изменения напряжения на силовом ключе автономного инвертора напряжения при его коммутации.

3. Для повышения точности поддержания скорости вращения при воздействии знакопеременного возмущающего момента и сокращения времени приведения антенны на заданные углы предложено ввести нелинейности в ПИ-регулятор скорости. Отклонение фактической скорости от заданной уменьшилось с 7 % до 3 % при заданной скорости 120 % и возмущающем моменте амплитудой 12 Нм. Время позиционирования до ошибки 6 угл. мин. уменьшилось с 11,2 с до 7,6 с.

4.Для снижения выделяемой тепловой энергии в автономном инверторе напряжения предложен метод управления синхронным двигателем с помощью дополнительных состояний инвертора, позволяющих уменьшить количество коммутаций ключей. Снижение количества выделяемой тепловой энергии сокращается на величину до 15%.

5. С целью исключения из состава привода датчика скорости антенны предложен алгоритм определения скорости антенны с помощью сигналов с ФЧВ вращающегося трансформатора, установленного на валу СДПМ.

Разработанные в диссертации метод, алгоритмы и программное обеспечение используются в разработанных ОАО «ВНИИ «Сигнал» приводах с номинальными мощностями 7 кВт и 13 кВт, предназначенных для вращения и позиционирования антенн в составе мобильных антенных комплексов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Васев, Григорий Владимирович, 2013 год

Литература

1. Новоселов, Б.В. Электроприводы переменного тока разработки ФГУП «ВНИИ «Сигнал»/ Б.В. Новоселов, В.Г. Зезин // Проектирование и технология электронных средств. - 2003. - № 1. - С. 68-74.

2. Афонин, В.И. Исследование синхронного электропривода лифта в замкнутой системе регулирования / В.И. Афонин, Р.В. Родионов // Электротехника. - 2009. -№4.-С. 13-17.

3. Зезин, В.Г. Синхронные электродвигатели серии С ДМ для систем наведения и стабилизации / В.Г. Зезин, С.Ф. Корнилов, Ю.А. Маклаков, Б.В. Новоселов // Оборонная техника. - 2001. -№ 5. - С. 35-36.

4. Каган, В.Г. Электропривод и мехатроника. Заметки об истории и перспективах. / В.Г. Каган // Приводная техника. - 2009. - № 1. - С. 53-53.

5. Воронин, П. А. Силовые полупроводниковые ключи: семейства, характеристики, применение. - М.: Издательский дом «Додека-ХХ1», 2001. -384 с.

6. Новоселов, Б.В. Регулируемые электроприводы переменного тока на базе синхронных и асинхронных электрических машин / Б.В. Новоселов, В.Г. Зезин // Оборонная техника. - 2005. - № 2-3. - С. 59-63.

7. Дронов, Е.А. Системы наведения и стабилизации объектов вооружения, построенные с использованием электрических машин переменного тока / Е.А. Дронов, Г.Н. Зинин, Б.В. Новоселов, В.Г. Зезин // Оборонная техника. - 2000. -№ 10.-С. 24-26.

8. Новоселов, Б.В. Основные направления развития приводов вооружения зенитных самоходных комплексов ближнего рубежа / Б.В. Новоселов, H.H. Кокошкин, В.И. Платанный, В.Г. Зезин, П.И. Валиков, В.Я. Николаев // Оборонная техника. - 2005. - № 2-3. - С. 28-32.

9. Дронов, Е.А. Три поколения приводов переменного тока для зенитных корабельных комплексов /Е.А. Дронов, Б.В. Новоселов, В.Г. Зезин, A.A.

Беляев, А.Ю. Друговский, И.А. Сомов // Оборонная техника. - 2006. - № 8. - С. 32-44.

10. Синхронные машины: Учебное пособие по курсу «Электромеханика» / А.Л. Кислицын. - Ульяновск: УлГТУ, 2000. - 108 с.

11. Б.Ю. Семенов. Силовая электроника: от простого к сложному. - М.: СОЛОН-Пресс, 2005. - 416 е.: ил. (Серия «Библиотека инженера»).

12. Вентильные электрические двигатели и привод на их основе (малая и средняя мощность) / И.Е. Овчинников : Курс лекций.-СПб.: КОРОНА-Век, 2006.-336с.: ил.

13. Малафеев, С.И. Исследование потерь в асинхронном двигателе с частотным регулированием при переходных процессах / С.И. Малафеев, A.B. Захаров // Электротехника. - 2008. - № 7. - С. 2-5.

14. Колпаков, А. Перспективы развития электропривода / А. Колпаков // Силовая электроника. - 2004. - № 1. - С. 46-48.

15. Виноградов, А.Б. Бездатчиковый электропривод подъемно-транспортных механизмов/ А.Б. Виноградов, А.Н. Сибирцев, С.В. Журавлев // Силовая электроника. - 2007.-№1.-С. 74-84.

16. Электрический привод : учебник для студ. высш. учеб. заведений /В.В. Москаленко. - М. : Издательский центр «Академия», 2007.-368 с.

17. Онищенко, Г.Б. Состояния и перспективы развития электропривода для станкостроения / Г.Б. Онищенко, М.А. Босинзон, Ю.Н. Калачев // Приводная техника. - 2003. - № 6. - С. 15-21.

18. Карлов, Б. Современные преобразователи частоты: методы управления и аппаратная реализация / Б. Карлов, Е. Есин // Силовая электроника. - 2004. -№ 1.-С. 50-54.

19. Зюзев, A.M. Асинхронный «бездатчиковый» тиристорный электропривод / A.M. Зюзев, К.Е. Нестеров // Электротехника. - 2007. - № 11.-С. 58-62.

20. Панкратов, В.В. Синтез и исследование одной структуры бездатчикового асинхронного электропривода с векторным управлением / В.В. Панкратов, М.О. Маслов // Электротехника. - 2007. - № 9. - С. 9-14.

21. Мищенко, В.А. Фазовый принцип векторного управления динамикой асинхронного электропривода / В.А. Мищенко // Электротехника. - 2008. -№ 1.-С.2-9.

22. Воротнев, П.В. Метод определения скорости и ускорения вала с помощью датчика угла / П.В. Воротнев, А.А. Беляев, C.B. Орлов // Вопросы оборонной техники. Сер. 9. Специальные системы управления, следящие приводы и их элементы. М.: ФГУП «НТЦ «Информтехника», 2011. Вып. 3(248)-4(249), С. 58-62.

23. Электродвигатели асинхронные / В.Л. Лихачев. - М.: СОЛОН-Р, 2002. -304 с.

24. Виноградов, А. Новое поколение преобразователей частоты для управления электроприводом / А. Виноградов, А. Сибирцев, В. Матисов, В. Степанов, Т. Михайлова // Силовая электроника. - 2006. - № 2. - С. 64-66.

25. Осава, M. NE Train - первый в мире рельсовый автобус с комбинированным приводом / М. Осава // Rail International. - 2004. - № 4. -p. 16-23.

26. Тетяев, Е. Частотно-регулируемый электропривод подъемно-транспортных механизмов / Е. Тетяев, А. Волегов, А. Таран // Силовая электроника. - 2007. - № 4. - С. 40-42.

27. Козаченко, В.Ф. Перспективная серия микроконтроллеров фирмы Texas Instruments '240х для систем цифрового управления двигателями // В.Ф. Козаченко, С.Я. Грибачев // Chip News. - 1999. - № 9. - С. 7-14.

28. Асинхронные электроприводы с векторным управлением / В.В. Рудаков, И.М. Столяров, В.А. Дартау. - Л.: Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ние, 1987.- 136 с.

29. Васев, Г.В. Обзор алгоритмов управления синхронными двигателями с постоянными магнитами / Г.В. Васев // Современные проблемы проектирования, производства и эксплуатации радиотехнических систем: сборник научных трудов. Восьмой выпуск. - Ульяновск: УлГТУ, 2012. - С. 184 - 190.

30. Коршунов, А. Частотный пуск синхронного двигателя с постоянными магнитами на роторе / А. Коршунов // Силовая электроника. - 2007. - № 1. - С. 58-64.

31. Теория электропривода: учебник для вузов /В .И. Ключев. - М. : Энергоатомиздат, 1985. - 560 с.

32. Система управления электроприводов / В.М. Терехов, О.И. Осипов. -М.: Издательский центр «Академия», 2005.-300 с.

33. Кочергин, В.В. Коррекция механической характеристики синхронного вентильного двигателя / В.В. Кочергин // Электротехника. - 2007. - № 6. - С. 61-63.

34. Электрический привод: учебник для вузов /Г.Б. Онищенко - М.: РАСХН. 2003. - З20.ил.

35. Кропачев, Г.Ф. Синхронный вентильный электропривод / Г.Ф. Кропачев, С.С. Амирова, Е.В. Тумаева, В.Г. Макаров, И.И. Сашинский // Приводная техника. - 2003. - № 3. - С. 47-51.

36. Следящие приводы: В 3 т. / Под ред. Б.К. Чемоданова. Т. 2: Электрические следящие приводы / Е.С. Блейз, В.Н. Бродовский, В.А. Введенский и др. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003 - 880с.

37. Волков, A.B. Регулирование скорости в асинхронных электроприводах с релейным частотно-токовым управлением / A.B. Волков // Электротехника. -2005. -№ 1.-С. 20-29.

38. Виноградов А.Б. Векторное управление электроприводами переменного тока / ГОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина». - Иваново, 2008. - 298 с.

39. Козярук, А.Е. Математическая модель системы прямого управления моментом асинхронного электропривода / А.Е. Козярук, В.В. Рудаков // Электротехника. - 2005. - № 9. - С. 8-14.

40. Induction motor control stratégies: past and present. Ogbonnaya I., M.U. Agu. The paciflc journal of science and technology Vol. 6 (2005). № 1, p. 6474.

41. MRAS and luenberger observer based sensorless indirect vector control of induction motors. M. Messaoudi, L. Sbita, M. Ben Hamed, H. Kraiem. Asian journal of information technology, vol. 7 (2008), № 5, p. 232-239.

42. Современное и перспективное алгоритмическое обеспечение частотно-регулируемых электроприводов / А.Е. Козярук, В.В. Рудаков - СПб.:Санкт-Петербургская электротехническая компания, 2004. - 127 с.

43. Усольцев А.А. Частотное управления асинхронными двигателями / Учебное пособие. СПб: СПбГУ ИТМО, 2006, - 94 с.

44. Шрейнер, Р.Т. Новое поколение промышленных энергосберегающих регулируемых электроприводов переменного тока / Р.Т. Шрейнер, В.К. Кривовяз, А.И. Калыгин, С.И. Шилин // Приводная техника. - 2008. - № 1. - С. 41-45.

45. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием: учебник для студ. высш. учеб. заведений/ Г.Г. Соколовский. - М.: Издательский центр "Академия", 2006.

46. Архангельский, И.Л. Контур тока асинхронного электропривода с улучшенными регулировочными и энергетическими характеристиками / И.Л. Архангельский, А.Б. Виноградов // Электротехника. - 1997. - № 4. - С. 611.

47. Воротнев П.В. Построение алгоритма управления двигателем переменного тока / П.В. Воротнев, А.А. Беляев, С.В. Орлов // Актуальные проблемы защиты и безопасности. Труды десятой Всероссийской научно-практической конференции. - СПб. - Т.4. - Военно-морской флот России. -2007. - С.317-323.

48. A High Performance PWM Inverter Voltage-Fed Induction Machines Drive with an Alternative Strategy for Speed Control. M. Bounadjal, A. Mellakhi, B. Belmadani, Serbian journal of electrical engineering Vol. 4, No. 1, June 2007, p. 3549.

49. A robust sensorless direct torque control of induction motor based on

MRAS and extended kalman filter. Mustapha Messaoudi, Habib Kraiem,

Mouna Ben Hamed, Lassaad Sbita, Mohamed Naceur Abdelkrim. Leonardo Journal of Sciences, Issue 12, January-June 2008, p. 35-56.

50. Fast speed response field-orientation control of induction motor drive with adaptive neural integrator, Md. Abdur Rafiq, Mohammed Golam Sarwer, В. C. Ghosh. Istanbul university - journal of electrical & electronics engineering, 2006, Vol. 6, №2, p. 229-235.

51. Robust sliding mode speed controller for hybrid SVPWM based direct torque control of induction motor, T.Brahmananda Reddy, D.Subbarayudu ,J.Amarnath. ISSN 1746-7233, England, UK, World Journal of Modelling and Simulation, Vol.3 (2007), № 3, p. 180-188.

52. Кропачев, Г.Ф. Векторное управление синхронным вентильным двигателем / Г.Ф. Кропачев, С.С. Амирова, Е.В. Тумаева, В.Г. Макаров, И.И. Сашинский // Приводная техника. - 2003. - №6. - С. 49-55.

53. Потапенко, Е.М. Робастное управление электроприводом с вентильным двигателем / Е.М. Потапенко, Д.В. Корельский, Е.В. Васильева // Радиоэлектроника. Информатика. Управление. - 2000. - №1. - С. 161-166.

54. Шетат, Б. Адаптивное управление в асинхронном электроприводе на базе искусственной нейронной сети с вычислением потока ротора / Б. Шетат, Н. Кабаш, А.Н. Ладыгин // Электротехника. - 2007. - № 6. - С. 43-50.

55. Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов: учебник для студ. высш. учеб. заведений / М.П. Белов, В.А. Новиков, Л.Н. Рассудов. - 3-е изд., испр. - М.: Издательский центр «Академия», 2007. - 576 с.

56. Корельский, Д.В. Обзор современных методов управления синхронными двигателями с постоянными магнитами / Д.В. Корельский, Е.М. Потапенко, Е.В. Васильева // Радиоэлектроника. Информатика. Управление. -2001.-№2-С. 155-159.

57. Альтшуллер, М.И. Нечеткое прямое управление моментом асинхронного двигателя / М.И. Альтшуллер, В.И. Вишневский, С.А. Лазарев // Приводная техника. - 2008. - № 1. - С. 35-40.

58. Коськин, Ю.П. О необходимости учета высокочастотных электромагнитных процессов при разработке транзисторных электроприводов с ШИМ / Ю.П. Коськин, М.В. Пронин // Приводная техника. - 2008. - № 1. - С. 31-34.

59. Дробкин, Б.З. Развитие устройств силовой электроники для регулируемых электроприводов / Б.З. Дробкин, М.В. Пронин, А.А. Ефимов // Приводная техника. - 2008. - № 1. - С. 23-30.

60. Шрейнер, Р.Т. Концепция построения двухзвенных непосредственных преобразователей частоты для электроприводов переменного тока / Р.Т. Шрейнер, А.А. Ефимов, А.И. Калыгин, К.Н. Корюков, И.А. Мухаматшин // Электротехника. - 2002. - № 12. - С. 30-39.

61. Зиновьев Г. С. Основы силовой электроники: Учебник. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1999. 4.1. - 199 с.

62. Буховцев, И.А. Использование трехфазного АИН с ШИМ для управления асинхронным исполнительным двигателем / И.А. Буховцев // Электротехника. - 2008. - № 6. - С. 45-51.

63. Остриров, В.И. Опыт создания преобразовательной техники для регулируемых приводов / В.Н. Остриров // Приводная техника. - 2007. - № 5. -С. 9-13.

64. Волков, A.B. Асинхронный электропривод на основе автономного инвертора тока на запираемых тиристорах с прогнозирующим релейно-векторным регулированием статорного тока / A.B. Волков, И.А. Косенко // Электротехника. - 2008. - № 10. - С. 6-17.

65. Горячев, О.В. Векторное управление асинхронными трехфазными двигателями / О.В. Горячев, Е.А. Ерошкин // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. - 1999. - № 4. - С. 30-34.

66. Остриров, В. Рациональные схемы преобразователей частоты для мощных синхронных индукторных электроприводов / В. Остриров, К. Мильский // Электронные компоненты. - 2008. - № 11. - С. 26-31.

67. Шрейнер, Р.Т. Энергосберегающий промышленный регулируемый электропривод нового поколения / Р.Т. Шрейнер, В.К. Кривовяз, А.И. Калыгин, С.И. Шилин // Электротехника. - 2007. - № 11. - С. 52-57.

68. Воронцов, А.Г. Высокочастотные электромагнитные процессы в электрических машинах при широтно-импульсной модуляции напряжения / А.Г. Воронцов, Дюан Ань Туан, Ю.П. Коськин, М.В. Пронин // Электротехника. - 2008. - № 3. - С. 36-44.

69. Шрейнер, Р.Т. Развитие высоковольтных каскадных преобразователей частоты для электропривода / Р.Т. Шрейнер, В.К. Кривовяз, А.И. Калыгин // Приводная техника. - 2008. - № 1. - С. 46-50.

70. Виноградов, А.Б. Синтез алгоритмов пространственно-векторного управления матричным преобразователем частоты / А.Б. Виноградов // Приводная техника. - 2007. - № 5. - С. 20-35.

71. Датчики (перспективные направления развития) / Под ред. М.П. Цапенко / А.Ф. Алейников, В.А. Гридчин, М.П. Цапенко - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2001 -176 с.

72. Современные датчики. Справочник / Дж. Фрайден - М.:Техносфера, 2005 - 592 с.

73. Балковой, А.П. Блок управления прецизионным электроприводом. Опыт разработки / А.П. Балковой, Г.А. Сливинская, Г.М. Тяпкин, В.К. Цаценкин // Приводная техника. - 2008. - № 2. - С. 25-34.

74. Воротнёв П.В. Определение направления потокосцепления ротора высокооборотного синхронного двигателя с возбуждением постоянными высококоэрцитивными магнитами в изделиях спецтехники / Материалы X международной научно-технической конференции «Кибернетика и высокие технологии XXI века». - Т.2. - Воронеж: ООО НПФ «САКВОЕЕ», 2009. -С.902-910.

75. Датчики измерительных систем: В 2 книгах. Кн. 1. /Ж. Аш, П. Андре, Ж. Бофрон - М.: Мир, 1992. - 480 с.

76. Виноградов, А. Адаптивно-векторная система управления бездатчикового асинхронного электропривода серии ЭПВ / А. Виноградов, А. Сибирцев, И. Колодин // Силовая электроника. - 2006. - № 3. - С. 50-55.

77. Под ред. Г.В. Буткевича. Учеб. пособие для электротехнич. специальностей вузов. М., «Высшая школа», 1970. 600 с. с илл.

78. Глазунов, С.Д. Алгоритм выделения сигнала скорости из сигналов СКВТ / С.Д. Глазунов, Г.В. Васев, А.Н. Коробов // Современные проблемы проектирования, производства и эксплуатации радиотехнических систем: сборник научных трудов. Выпуск 6. - Ульяновск: УлГТУ, 2008. - С. 127 - 131.

79. Васев, Г.В. Алгоритм определения скорости по сигналам СКВТ / Г.В. Васев, А.Н. Коробов // Вопросы оборонной техники. Сер. 9. Специальные системы управления, следящие приводы и их элементы. - М.: ФГУП «НТЦ «Информатика». 2013. - № 6 (258). - С. 27-29.

80. Лей Э. Цифровая обработка сигналов для инженеров и технических специалистов: Практическое рук-во: Пер. с англ. - М.: ООО "Группа ИДТ", 2007.-336 с.

81. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. М.: Изд-во «Наука», 1975.

82. Лей Э. Цифровая обработка сигналов для инженеров и технических специалистов: Практическое рук-во: Пер. с англ. - М.: ООО "Группа ИДТ", 2007.-336 с.

83. Цифровые фильтры и их применение: Пер. с англ./В. Каппелини, А.Дж. Константинидис, П. Эмилиани. -М.: Энергоатомиздат, 1983.-360с.

84. Цвенгер, И.Г. Стабилизация мгновенной скорости вращения в вентильном электроприводе / И.Г. Цвенгер, В.Г. Макаров, И.Р. Хайруллин // Приводная техника. - 2007. - № 5. - С. 50-53.

85. Денисенко В.В. ПИД-регуляторы: принципы построения и модификации // Современные технологии автоматизации. 2006. № 4. С. 66-74.

86. Денисенко В.В. ПИД-регуляторы: вопросы реализации // Современные технологии автоматизации. 2007. № 4. С. 86-97.

87. Коробов, А.Н. Усовершенствованный цифровой алгоритм позиционирования и стабилизации скорости электропривода для антенны станции обнаружения цели / А.Н. Коробов, Г.В. Васев // Труды МИТ. Научно-технический сборник. Том 12. Часть 1. - М.: ОАО «Корпорация МИТ». 2012. -С. 222-227.

88. Коробов, А.Н. Разработка алгоритма позиционирования привода антенной системы в условиях ограничения ускорения / А.Н. Коробов, Г.В. Васев // Известия ТулГУ. Технические науки. Вып. 11. Ч. 1. Тула: Изд-во ТулГУ, 2012. - С. 228 - 234.

89. Архангельский, А.Л. Новые алгоритмы в управлении асинхронным электроприводом / А.Л. Архангельский, Б.С. Курнышев, А.Б. Виноградов // Электротехника. - 1990. - № 10. - С. 9-13.

90. Васев, Г.В. Способ снижения мощности потерь в контуре тока синхронного двигателя / Г.В. Васев, А.Н. Коробов // Материалы X научно-технической конференции "Кибернетика и высокие технологии 21 века". Т.2, -Воронеж: ООО НПФ «САКВОЕЕ», 2009. - С. 911-917.

91. Глазунов, С.Д. Принцип управления силовым инвертором синхронного привода / С.Д. Глазунов, Г.В. Васев, А.Н. Коробов, J1.B. Морозова // Вопросы оборонной техники. Сер. 9. Специальные системы управления, следящие приводы и их элементы. - М.: ФГУП «НТЦ «Информатика». 2009. - С. 22 - 26.

92. Виноградов, А.Б. Адаптивная система векторного управления асинхронным электроприводом / А.Б. Виноградов, B.JI. Чистосердов, А.Н. Сибирцев // Электротехника. - 2003. - № 7. - С. 7-17.

93. Васев, Г.В. Усовершенствованный алгоритм регулирования тока статора синхронного двигателя / Г.В. Васев, А.Н. Коробов // Известия ТулГУ. Технические науки. Вып. 11. Ч. 1. Тула: Изд-во ТулГУ, 2012. - С. 180 - 186.

94. Васев, Г.В. Метод снижения тепловых потерь в инверторе напряжения привода переменного тока / Г.В. Васев // Оборонная техника. - 2013. - № 1-2. -С. 40-43.

95. Direct torque control of induction motor using sophisticated lookup tables based on neural networks. Y.V.Siva, M.Vijayakumar, T. Brahmananda. AIML Journal, Vol.7 (2007), № 1, p. 9-15.

96. Воротнёв, П.В. Улучшение энергетических характеристик контура тока синхронного регулируемого электропривода / П.В. Воротнёв, C.B. Орлов // Приводная техника. - 2010. - №1. - С. 24-29.

97. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: В 3-х томах: Т. 1. Пер. с англ.-4-e изд. перераб. и доп.-М.: Мир, 1993.-413 е., ил.

98. Шрейнер Р.Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты. Екатеринбург: УРО РАН, 2000, 654 с.

99. Дьяконов, В. Побистор или IGBT и имитационное моделирование устройств на них / В. Дьяконов // Силовая электроника. - 2010. - № 5. - С. 2432.

100. Васев, Г.В. Уточнение математической модели преобразователя привода переменного тока / Г.В. Васев // Современные проблемы проектирования, производства и эксплуатации радиотехнических систем: сборник научных трудов. Восьмой выпуск. - Ульяновск: УлГТУ, 2012. - С. 190 -195.

101. В.И. Мелешин Транзисторная преобразовательная техника М.: Техносфера, 2005.-632 с.

102. Схемотехника и применение мощных импульсных устройств / Хансиоахим Блум ; пер. с англ. Рабодзея A.M. - М.: Додэка-ХХ1, 2008. - 352 е.: ил. (Серия «Силовая электроника»)

103. Винокуров, С.А. Анализ и синтез математической модели электромеханической системы с бесконтактным двигателем постоянного тока при динамическом управлении / С.А. Винокуров // Приборы и системы. Управление. Контроль. Диагностика. - 2008. - № 11. - С. 24-28.

104. Электрические машины. В 2-х т. Том 1: Учебник для вузов. / Иванов-Смоленский A.B. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Издательство МЭИ, 2004. -656 с.

105. Волков, A.B. Оптимальное по минимуму общих потерь мощности управление частотно-регулируемым асинхронным электроприводом с АИН-ШИМ / A.B. Волков, Ю.С. Скалько // Электротехника. - 2008. - № 9. - С. 2133.

106. Копылов, И.П. Развитие методов и средств макромоделирования электрических машин / И.П. Копылов, Т.Т. Амбарцумова // Электротехника. -2007.-№8.-С. 19-24.

107. ГОСТ 27430-87

108. Коршунов, А Управление током статора синхронного двигателя с возбуждением постоянными магнитами при частотном пуске / А. Коршунов // Силовая электроника. - 2007. - № 3. - С. 50-57.

109. Коршунов, А Непрерывная модель трехфазного контура регулирования тока синхронного электродвигателя с постоянными магнитами на роторе / А. Коршунов // Силовая электроника. - 2007. - № 4. - С. 65-72.

110. Коршунов, А Упрощенная математическая модель синхронного электродвигателя с возбуждением постоянными магнитами / А. Коршунов // Силовая электроника. - 2008. - № 2. - С. 48-52.

111. Черных И.В. Моделирование электротехнических устройств в MatLab, SimPowreSystems и Simulink. -М.: ДМК Пресс; СПб.: Питер, 2008. -288 с.

112. Герман-Галкин С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MatLab 6.0: Учебное пособие. - СПб.: КОРОНА принт, 2001.-320 с.

113. Алексеев В.В. Электрические машины. Моделирование электрических машин приводов горного оборудования: Учебное пособие / В.В. Алексеев, А.Е. Козярук, Э.А. Загривный. Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет). СПб, 2006, 58 с.

114. Глазунов, В.Ф. Системный подход к оценке потерь в синхронном микроэлектроприводе / В.Ф. Глазунов, В.В. Пикунов, A.C. Митрофанов // Электротехника. 2005. - № 11. - С. 52-55.

115. Сергиенко, A.B. MATLAB и преобразование Фурье / А.Б. Сергиенко // Exponenta Pro. - 2003. - № 3(3). - С. 84-86.

116. Новиков JI.B. Основы вейвлет-анализа сигналов. Учебное пособие. 1999. 152 е.: ил.