Моделирование системы управления в скользящем режиме активным преобразователем тока


https://doi.org/10.15217/issnl684-8853.2018.2.49

Полный текст:


Аннотация

Постановка проблемы: традиционные алгоритмы широтно-импульсной модуляции и прогнозирующего релейно-векторного управления активными преобразователями тока не в полной мере отвечают требованиям практического применения. Так, например, при использовании в векторных системах регулирования первые алгоритмы характеризуются существенной колебательностью сетевых и выходного токов, а вторые излишне сложны. Совместить простоту реализации системы автоматического управления с обеспечением ее робастности и устойчивости позволяет принцип разрывного управления в скользящем режиме. Цель: разработка единого алгоритма разрывного управления в скользящем режиме фазовым сдвигом сетевых токов относительно сетевых напряжений, сетевыми и выходным токами трехфазного активного преобразователя тока, работающего в режимах активного выпрямителя тока и сетевого инвертора тока, а также синтез его системы управления и моделирование динамических режимов работы этой системы. Результаты: на основании предложенного алгоритма управления для трехфазного мостового активного преобразователя тока разработана функциональная схема системы с разрывным управлением в скользящем режиме, благодаря которой унифицированы ее регуляторы и упрощена структура системы автоматического управления. В среде MatLab/Simulink создана моделирующая программа, позволяющая анализировать динамические показатели функционирования синтезированной системы автоматического управления активного преобразователя тока, работающего в режимах активного выпрямителя и сетевого инвертора тока. Математическое моделирование показало, что разработанный алгоритм управления обеспечивает динамические показатели работы синтезированной системы автоматического управления, не уступающие традиционным алгоритмам, существенное уменьшение реактивных элементов активного преобразователя тока и значительное улучшение формы сетевых токов. Использование в активном преобразователе тока единого алгоритма разрывного управления в скользящем режиме вместо алгоритмов широтно-импульсной модуляции и прогнозирующего релейно-векторного управления упрощает структуру системы автоматического управления и обеспечивает ее робастность. Практическая значимость: разработанная процедура синтеза единого разрывного регулятора сетевых и выходного токов является простой, хорошо адаптированной для микропроцессорной реализации. Активный преобразователь тока может успешно применяться для модернизации традиционных тиристорных электроприводов постоянного тока в целях повышения их динамических показателей путем замены в них тиристорных выпрямителей с системами импульсно-фазового управления на активные преобразователи.

Об авторе

А. А. Ефимов
Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения
Россия


Список литературы

1. Ефимов А. А., Шрейнер Р. Т. Активные преобразователи в регулируемых электроприводах переменного тока. - Новоуральск: Изд-во НГТИ, 2001. - 250 с.

2. Шрейнер Р. Т., Ефимов А. А., Калыгин А. И. Математическое описание и алгоритмы ШИМ активных выпрямителей тока // Электротехника. 2000. № 10. С. 42-49.

3. Shreiner R. T., Efimov A. A., Kalygin A. I. Active Current Converter Mathematical Model // Proc. of 9th Intern. Conf. and Exhibition on Power Electronics and Motion Control (EPE PEMC-2000), Kosice, Slovakia, September 5-7, 2000. Vol. 2. P. 2-1882-193.

4. Doval-Gandoy J., Castro C., Penalver C. M. Dynamic and Steady - State Analysis of a Three Phase Buck Rectifier // Proc. of 9th Intern. Conf. and Exhibition on Power Electronics and Motion Control (EPE PEMC-2000), Kosice, Slovakia, September 5-7, 2000. Vol. 2. P. 2-134-2-137.

5. Pires V. E., Fernando Silva J. Sliding Mode Current Controller for Three - Phase Single - State AC/DC Buck - Boost Converters // Proc. of 9th Intern. Conf. and Exhibition on Power Electronics and Motion Control (EPE PEMC-2000), Kosice, Slovakia, September 5-7, 2000. Vol. 2. P. 1-151-1-156. № 2, 2018 X ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮШИЕ СИСТЕМЫ X 57 У МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ И ПРОЦЕССОВ У

6. Шрейнер Р. Т., Ефимов А. А., Зиновьев Г. С., Корюков К. Н., Мухаматшин И. А., Калыгин А. И. Прогнозирующее релейно-векторное управление активными преобразователями частоты в системах электропривода переменного тока // Электротехника. 2004. № 10. С. 43-50.

7. Wiseman J. C., Wu B. Active Damping Control of a High-Power PWM Current-Source Rectifier for Line-Current THD Reduction // IEEE Transactions on Industrial Electronics. June 2005. Vol. 52. Iss. 3. P. 758-764.

8. Ефимов А. А., Мухаматшин И. А. Управление активными преобразователями в системах электроснабжения и электропривода // Изв. РАН. Энергетика. 2005. № 4. С. 91-112.

9. Шрейнер Р. Т., Ефимов А. А., Мухаматшин И. А. Релейное управление активными токовыми преобразователями частоты // Электротехника. 2005. № 9. С. 47-53.

10. Adzic M. S., Adzic E. M., Katic V. A. Space Vector Modulated Three-Phase Current Source Converter for DC Motor Drive // 14th Intern. Power Electronics and Motion Control Conference (EPE-PEMS 2010), Macedonia, 2010. P. T5-52-T5-59.

11. Ефимов А. А. Управление активными преобразователями в составе электромеханических систем // Изв. ГУАП. Аэрокосмическое приборостроение. Вып. 2. СПб.: ГУАП, 2012. С. 58-67.

12. Ефимов А. А., Косулин В. Д., Мельников С. Ю. Прогнозирующее релейно-векторное управление активными токовыми преобразователями // Информационно-управляющие системы. 2014. № 4. С. 48-53.

13. Ефимов А. А. Управление активными преобразователями тока // Завалишинские чтения: cб. докл. СПб.: ГУАП, 2014. С. 61-67.

14. Волков А. Г. Многозонные электронные конверторы для автономных систем генерирования электрической энергии: автореф. дис.. канд. техн. наук. - Новосибирск: НГТУ, 2016. - 21 с.

15. Ефимов А. А., Мельников С. Ю. Управление активным однофазным выпрямителем тока // Завалишинские чтения: сб. докл. СПб.: ГУАП, 2017. С. 157162.

16. Michalik Jan, Molnar Jan, Peroutka Zdenek. Optimal Control of Traction Single-Phase Current-Source Active Rectifier // 14th Intern. Power Electronics and Motion Control Conf. (EPE-PEMS 2010), Macedonia, 2010. P. T9-82-T9-88.

17. Choi D. Dynamic Performance Improvement of AC/ DC Converter Using Model Predictive Direct Power Control with Finite Control Set // IEEE Trans. Ind. Electron. 2015. Vol. 62. N 2. P. 757-767.

18. Zhang Y. Performance Improvement of Two Vectors Based Model Predictive Control of PWM Rectifier // IEEE Trans. Power Electron. 2016. Vol. 31. N 8. P. 6016-6030.

19. Kwak S. Model-Predictive Direct Power Control with Vector Preselection Technique for Highly Efficient Active Rectifiers // IEEE Transactions on Industrial Informatics. 2015. Vol. 11. N 1. P. 44-52.

20. Tingting He, Li Li, Jianguo Zhu, Linfeng Zheng. A Novel Model Predictive Sliding Mode Control for AC/DC Converters with Output Voltage and Load Resistance Variations // IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE). 2016. P. 422-431.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Ефимов А.А. Моделирование системы управления в скользящем режиме активным преобразователем тока. Информационно-управляющие системы. 2018;93(2):49-59. https://doi.org/10.15217/issnl684-8853.2018.2.49

For citation: Efimov A.A. Simulation of Sliding Mode Control System for Active Current Converter. Information and Control Systems. 2018;93(2):49-59. (In Russ.) https://doi.org/10.15217/issnl684-8853.2018.2.49

Просмотров: 57


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1684-8853 (Print)
ISSN 2541-8610 (Online)