Стійкість систем векторного керування напругою асинхронного генератора

Abstract

Проаналізовано властивості стійкості типових структур систем векторного керування асинхронними генераторами з лінійними пропорційно-інтегральними регуляторами струмів і напруги ланки постійного струму. Дослідження базується на розгляді математичної моделі асинхронної машини з урахуванням кривої намагнічування, що дало можливість модифікувати типовий алгоритм векторно-го керування напругою та модулем вектора потокозчеплення шляхом врахування насичення. Проблемою в доведенні стійкості системи генерування на основі асинхронного генератора є те, що його математична модель є нелінійною та немінімально-фазовою, а динаміка напруги ланки постійного струму є нелінійною навіть для постійного потокозчеплення та швидкості через наявність нелінійних компонент, які пропорційні активним втратам. З використанням теорії сингулярно-вироджених систем в роботі встановлено умови, за яких можливо розглядати систему керування напругою асинхронного генератора зниженого порядку, та доведено властивості локальної асимптотичної стійкості системи генерування у разі дії типових алгоритмів векторного керування. Показано, що локальна асимптотична стійкість забезпечується за умови розділення у часі процесів регулювання напруги і моментоутворювальної компоненти струму статора, яке досягається за рахунок спеціального, запропонованого в роботі налаштування коефіцієнтів регуляторів напруги та струму. Модифікований алгоритм векторного керування асинхронним генератором досліджено методом математичного моделювання та на експериментальній установці. На першому етапі досліджено динаміку системи, коли підсистема потокозчеплення знаходиться у стані рівноваги. В результаті підтверджено можливість розгляду системи зниженого порядку для аналізу та синтезу підсистеми регулювання напруги. На другому етапі експериментально досліджено динамічну поведінку контуру регулювання напруги для різних налаштувань регуляторів та показано, що запропоноване в роботі налаштування алгоритму керування напругою забезпечує розділення у часі процесів регулювання струму і напруги, а також їх квазірозв’язання.