Новотроицкий филиал НИТУ «МИСиС», Новотроицк, Россия:

А. В. Цуканов, студент, эл. почта: 03-06-2000@mail.ru

Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет), Челябинск,
Россия:
К. В. Лицин, доцент, канд. техн. наук, эл. почта: k.litsin@rambler.ru
С. Н. Басков, доцент, канд. техн. наук, эл. почта: baskovsn@susu.ru

Рассмотрена актуальная в настоящее время проблема использования оборудования с асинхронным двигателем на металлургических предприятиях. На производстве используется достаточно большое количество оборудования, где установка датчика скорости на вал двигателя невозможна по условиям эксплуатации, технологическим, экономическим и другим ограничениям. Поэтому актуальным направлением развития электропривода является использование систем с наблюдателем скорости или угла положения ротора. Выполнен сравнительный анализ различных бездатчиковых систем в асинхронном электроприводе. Представлена целесообразность использования наблюдателей в асинхронных двигателях вместо датчиков скорости. Сформулированы общие требования к бездатчиковому электроприводу. Определены основные преимущества и недостатки каждого из методов. Выявлена необходимость разработки новой модели, отвечающей всем предъявляемым требованиям. Полученная модель способна косвенно определить параметры установки с использованием только ее статорных переменных, а также может работать на малых скоростях, близких к нулю. Это обеспечивает данной модели преимущества перед имеющимися методами. Приведен вывод зависимости на основе базовой модели электропривода. На основе полученных уравнений разработана математическая модель асинхронного бездатчикового электропривода в программе Matlab. Выполнен сравнительный анализ результатов определения величины реальной и оцениваемой скоростей. Полученный результат удовлетворяет выдвинутым ранее требованиям. Разработанная система может быть использована в цехах металлургического производства, в частности листопрокатном цехе в условиях работы прокатного стана.

1. Лицин К. В., Цуканов А. В. Разработка автоматизированного электропривода системы управления двухкоординатным станком сварки // Известия вузов. Черная металлургия. 2021. Т. 64. № 5. С. 382–388.
2. Doan P. T., Bui T. L., Kim H. K., Kim S. B. Sliding-mode observer design for sensorless vector control of AC induction motor // 9^th Asian Control Conference (ASCC). 2013. P. 1–5.
3. Ключев В. И. Теория электропривода : Учеб. для вузов. — 2-е изд. перераб. и доп. — М. : Энергоавтомиздат, 1998. — 704 с.
4. Setareh M., Parniani M., Aminifar F. An analytic methodology to determine generators redispatch for proactive damping of critical electromechanical oscillations // International Journal of Electrical Power and Energy Systems. 2020. Vol. 2. P. 301–304.
5. Sames W. J., List F. A ., Pannala S., Dehoff R. R., Babu S. S. The metallurgy and processing science of metal additive manufacturing // International Materials Reviews. 2016. Vol. 61, Iss. 5. P. 315–360.
6. Виноградов А., Сибирцев А., Колодин И. Адаптивно-векторная система управления бездатчикового асинхронного электропривода серии ЭПВ // Силовая электроника. 2006. № 3. С. 46–51.
7. Gong L., Zhu Z. Q. Saliency investigation of PM brushless AC motors for high-frequency carrier signal injection-based sensorless control // The 17^th International Conference on Automation and Computing. 2011. P. 86–91.
8. Xu D., Wang B., Zhang G., Wang G., Yu Y. A review of sensorless control methods for AC motor drives // CES Transactions on Electrical Machines and Systems. 2018. Vol. 2, Iss. 1. P. 104–115.
9. Yin Z., Gao F., Zhang Y., Du C., Li G., Sun X. A review of nonlinear Kalman filter appling to sensorless control for AC motor drives // CES Transactions on Electrical Machines and Systems. 2019. Vol. 3, Iss. 4. P. 351–362.
10. Усынин Ю. С., Козина Т. А., Валов А. В., Лохов С. П. Определение начального углового положения ротора в бездатчиковой системе импульсно-векторного управления асинхронным двигателем с фазным ротором // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2012. № 17. С. 111–115.
11. Исаков А. С., Ушаков А. В. Реализация наблюдателя состояний асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в бездатчиковой системе векторного управления // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2007. № 4(38). С. 280–286.
12. Цуканов А. В., Лицин К. В. Обзор способов определения скорости двигателей переменного тока // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования. Тезисы докладов 79-й международной научно-технической конференции. — Магнитогорск, 2021. Т. 1. С. 254.
13. Глазырин А. С. Бездатчиковое управление асинхронным электроприводом с синергетическим регулятором // Известия Томского политехнического университета. 2012. Т. 321. № 4: Энергетика. С. 107–111.
14. Однолько Д. С. Математическое имитационное моделирование системы бездатчикового векторного управления асинхронным двигателем в условиях параметрических возмущений // Системный анализ и прикладная информатика. 2015. № 2. С. 31–35.
15. Басков С. Н., Лицин К. В., Радионов А. А. Определение углового положения ротора синхронного двигателя в режиме векторно-импульсного пуска // Вести высших учебных заведений Черноземья. 2014. № 4. С. 3–8.
16. Mao H., Xiao J. Real-Time Conflict Resolution of Task-Constrained Manipulator Motion in Unforeseen Dynamic Environments // IEEE Transactions on Robotics. 2019. Vol. 35, Iss. 5. P. 1276–1283.
17. Лысенко О. А. Наблюдатель момента нагрузки асинхронного двигателя с двойной беличьей клеткой ротора // Омский научный вестник. Сер. Приборы, машины и технологии. 2016. № 5(149). С. 85–89.
18. Куксин А. В., Романов А. В. Математическая модель адаптивно-векторной системы управления бездатчикового асинхронного электропривода // Вестник ВГТУ. Серия «Вычислительные и информационно-
телекоммуникационные системы». 2009. Т. 5. № 2. С. 38–44.
19. Yang J., Hu A., Li Y., Chandra Saha D., Yu Z. Heat input, intermetallic compounds and mechanical properties of Al/steel cold metal transfer joints // Journal of Materials Processing Technology. 2019. Vol. 272. P. 40–46.
20. Лицин К. В., Гусев А. А., Ковальчук Т. В. Исследование электропривода системы подачи шлакообразующей смеси в кристаллизатор машины непрерывного литья заготовок // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2018. Т. 61. № 5. С. 38–43.
21. Wu Q., Xu W., Zhang L. Machining of particulate-reinforced metal matrix composites: An investigation into the chip formation and subsurface damage // Journal of Materials Processing Technology. 2019. Vol. 274. P. 116315.
22. Fidele M. M. Extraction of tellurium from lead and copper bearing feed materials and interim metallurgical products // Minerals Engineering. 2018. Vol. 115. P. 79–87.
23. Baskov S. N., Litsin K. V. Determination of the angular position of the rotor of asynchronous motor by connecting a high-frequency signal in the excitation winding // Proceedings of 2015 International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON), 2015. DOI: 10.1109/SIBCON.2015.7146993.
24. Zhou L., Tokekar P. Sensor Assignment Algorithms to Improve Observability while Tracking Targets // IEEE Transactions on Robotics. 2019. Vol. 35, Iss. 5. P. 1206–1219.
25. Афанасьев А. Ю., Макаров В. Г., Яковлев Ю. А., Ханнанова В. Н. Устройство идентификации параметров трехфазного асинхронного двигателя // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2015. № 5–6. С. 107–119.
26. BoomBox user manual [Электронный доступ]. URL: https://imperix.com/wp-content/uploads/2018/06/User-Manual-BoomBox.pdf (дата обращения : 01.12.2021).