+7 (800) 505-67-97

Проектирование наблюдателя полного порядка в составе векторной системы rnуправления синхронным приводом с постоянными магнитами

Бесплатно
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0
Омаров, Амир Казиевич Отделение автоматизации и робототехники (ОАР)
Бесплатно
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Целью работы является изучение принципов управления синхронной машиной и разработка системы бездатчикового управления, которая обеспечивала бы необходимые показатели качества. Основным критерием энергоэффективности выбрана минимизация тока статора.
В процессе исследования разработана методика моделирования бездатчиковой системы управления синхронным двигателем с постоянными магнитами.
Степень внедрения: пройдены испытания на площадке ООО «ВЕЗА».
Результатом работы являются модель системы в среде MATLAB, модель наблюдателя состояния, а так же испытания разработанной системы на площадке компании ООО «НПФ Мехатроника – ПРО» с использованием опытного образца контроллера EC-F 2200.

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ ………………………………………………………… 15
ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………………………………………… 16
1 Методы управления синхронной машиной …………………………………………….. 18
1.1 Современные методы управления СДПМ …………………………………….. 18
1.2 Математическая модель СДПМ …………………………………………………… 22
2 Разработка системы векторного управления синхронным двигателем с
постоянными магнитами ………………………………………………………………………….. 28
2.1 Метод векторной ШИМ ………………………………………………………………. 28
2.2 Векторная диаграмма СДПМ ……………………………………………………….. 35
2.3 Синтез систем векторного управления СДПМ ……………………………… 39
2.3.1 Синтез системы векторного управления СДПМ с ДПР ………. 39
2.3.2 Синтез системы бездатчикового управления СДПМ …………… 43
2.4 Наблюдатель состояния……………………………………………………………….. 44
3 Моделирование и исследование эффективности систем векторного
управления синхронным двигателем с постоянными магнитами……………….. 51
3.1 Моделирование СДПМ………………………………………………………………… 51
3.2 Моделирование векторного модулятора ………………………………………. 51
3.3 Моделирование систем управления с ДПР …………………………………… 54
3.4 Моделирование системы управления с ДПР и АИН ……………………… 57
3.5 Моделирование системы с наблюдателем состояния и АИН ………… 59
4 Разработка ПО для адаптации наблюдателя в системе бездатчикового
управления СДПМ …………………………………………………………………………………… 64
4.1 Описание опытного образца ………………………………………………………… 64
4.2 Модернизация алгоритма бездатчикового управления …………………. 64
4.3 Алгоритм вычисление сопротивления статора для температурной
компенсации сопротивления с целью стабилизации частоты вращения при
нагреве двигателя …………………………………………………………………………………….. 68
5 Разработка методики испытаний ПЧ для мощности 3 кВт………………………. 74
6 Проведение испытаний ПЧ 3 кВт …………………………………………………………… 75
6.1 Определение полосы пропускания……………………………………………….. 75
6.2 Определение диапазона регулирования по скорости при
бездатчиковом регулировании ………………………………………………………………….. 76
6.3 Определение диапазона регулирования по скорости при датчиковом
управлении ………………………………………………………………………………………………. 78
6.4 Энергетические испытания ………………………………………………………….. 80
6.5 Корректировка технической документации ПЧ 3 кВт …………………… 83
6.6 Отладка программного обеспечения ПЧ 3 кВт……………………………… 84
7 Социальная ответственность …………………………………………………………………. 85
7.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности . 86
7.1.1 Специальные правовые нормы трудового законодательства.. 86
7.1.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны
………………………………………………………………………………………………………………… 87
7.1.2.1 Эргономические требования к рабочему месту ………… 87
7.1.2.2 Окраска и коэффициенты отражения ……………………….. 89
7.2 Профессиональная социальная безопасность ……………………………….. 89
7.2.1 Анализ факторов рабочей среды и производственного
процесса…………………………………………………………………………………………………… 89
7.2.1.1 Отклонение показателей микроклимата …………………… 91
7.2.1.2 Недостаточная освещённость рабочей зоны……………… 92
7.2.1.3 Превышение уровня шума и вибраций …………………….. 94
7.2.1.4 Электромагнитное и электростатическое излучения …. 96
7.3 Экологическая безопасность………………………………………………………… 98
7.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях……………………………………… 99
8 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение . 103
8.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения
научных исследований с позиции ресурсоэффективности……………………….. 103
8.1.2 Потенциальные потребители результатов исследования …… 103
8.1.3 Анализ конкуретных технических решений ……………………… 104
8.1.4 SWOT-анализ…………………………………………………………………… 106
8.2 Планирование научно-исследовательских работ ………………………… 107
8.2.1 Структура работ в рамках научного исследования ……………. 107
8.2.2 Разработкаграфикапроведениянаучногоисследования ………. 108
8.3 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) ……………………. 113
8.3.1 Расчет материальных затрат НТИ …………………………………….. 113
8.3.2 Расчет стоимости основных средств для научного
исследования ………………………………………………………………………………………….. 114
8.3.3 Основная заработная плата исполнителей темы ……………….. 115
8.3.4 Дополнительная заработная плата ……………………………………. 117
8.3.5 Отчисления во внебюджетные фонды ………………………………. 117
8.3.6 Научные и производственные командировки ……………………. 118
8.3.7 Накладные расходы …………………………………………………………. 119
8.3.8 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского
проекта…………………………………………………………………………………………………… 120
8.3.9 Определение ресурсной, финансовой и экономической
эффективности исследования …………………………………………………………………. 121
8.3.10 Оценка абсолютной эффективности исследования …………. 124
8.3.11 Расчет чистой текущей стоимости ………………………………….. 125
8.3.12 Дисконтированный срок окупаемости ……………………………. 126
8.3.13 Внутренняя ставка доходности (IRR) ……………………………… 127
8.3.14 Индекс доходности (рентабельности) инвестиций ………….. 128
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………………………………………………………………… 130
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ……………………………………….. 131
Приложение А. Функциональная схема системы векторного управления
СДПМ ……………………………………………………………………………………………………. 136
Приложение Б. Структурная схема контура тока по оси d ……………………….. 137
Приложение В. Структурная схема контура скорости……………………………… 138
Приложение Г. Функциональная схема системы бездатчикового управления
СДПМ ……………………………………………………………………………………………………. 139
Приложение Д. Структура моделей статора и адаптивного наблюдателя…. 140
Приложение Е. Модель СДПМ ……………………………………………………………….. 141
Приложение Ж. Подсистема для определения параметров вектора
эквивалентного напряжения …………………………………………………………………… 142
Приложение И. Подсистема для выбора текущего сектора ……………………… 143
Приложение К. Подсистема для определения угла поворота вектора
относительно сектора……………………………………………………………………………… 144
Приложение Л. Подсистема для расчёта продолжительностей включения
базовых векторов ……………………………………………………………………………………. 145
Приложение М. Подсистема для получения импульсных сигналов
управления …………………………………………………………………………………………….. 146
Приложение Н. Подсистема для распределения сигналов управления по
ключам АИН ………………………………………………………………………………………….. 147
Приложение П. Модель системы управления СДПМ с ДПР ……………………. 148
Приложение Р. Модель АИН ………………………………………………………………….. 149
Приложение С. Модель системы векторного управления СДПМ с ДПР и
АИН ………………………………………………………………………………………………………. 150
Приложение Т. Модель адаптивного наблюдателя скорости …………………… 151
Приложение У. Модель системы бездатчикового управления CДПМ ……… 152
Приложение Ф. Функциональная схема силовой части …………………………… 153
Приложение Х. Функциональная часть силовой и процессорной части …… 154
Приложение Ц. Первый процессор …………………………………………………………. 155
Приложение Ш. Второй процессор …………………………………………………………. 156
Приложение Щ. Чертёж оснастки для крепления двигателя с крыльчаткой 157
Приложение Э. Methods of controlling a synchronous machine. The development
of a system of vector control synchronous motor with permanent magnets …….. 158
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

В данной работе используются следующие сокращения:
АД – асинхронный двигатель
АИН – автономный инвертор напряжения
ДПР – датчик положения ротора
ДПТ – двигатель постоянного тока
КПД – коэффициент полезного действия
П-регулятор – пропорциональный регулятор
ПИ-регулятор – пропорционально-интегральный регулятор
ПИД-регулятор – пропорционально-интегрально-дифференциальный
регулятор
ПЧ – преобразователь частоты
СДПМ – синхронный двигатель с постоянными магнитами
ШИМ – широтно-импульсная модуляция
ЭДС – электродвижущая сила
IGBT – Insulated Gate Bipolar Transistor (биполярный транзистор с
изолированным затвором)
PWM – Pulse Width Modulation (широтно-импульсная модуляция)

Области применения синхронного двигателя с постоянными
магнитами (СДПМ) расширяются в связи с высоким КПД и отношением
полезной мощности к массе по сравнению с другими типами двигателей
аналогичной мощности. В связи с этим можно считать исследования в
данной области актуальными.
Самым распространённым типом управления СДПМ является
векторное управление. С помощью векторного управления возможно решать
все необходимые задачи управления движением СДПМ.
Целью данной работы является построение системы бездатчикового
векторного управления СДПМ.
К задачам работы относятся следующие пункты:
— построение математической модели СДПМ;
— разработка модели автономного инвертора напряжения (АИН);
— разработка модели наблюдателя состояния СДПМ;
— синтез системы бездатчикового векторного управления СДПМ;
— исследование эффективности разработанной системы.
В первой главе рассматриваются возможные варианты управления
СДПМ, а также построение его математической модели.
Во второй главе выполняется разработка модели АИН с алгоритмом
векторной широтно-импульсной модуляции (ШИМ), разрабатывается
система управления с датчиком положения ротора (ДПР), а также
разрабатывается алгоритм работы наблюдателя состояния.
В третьей главе разработанная система управления моделируется в
среде MALAB, а также исследуется её эффективность.
В четвёртой главе производится проверка разработанной системы на
реальном оборудовании, предоставленном компанией ООО «НПФ
Мехатроника – ПРО».
В пятой главе рассматривается процесс разработки методики
испытаний полученной системы.
В шестой главе производится обзор полученных результатов
испытаний.
1 Методы управления синхронной машиной

В данной работе были решены следующие задачи:
— составлена математическая модель СДПМ;
— разработана модель векторного модулятора;
— разработана модель адаптивного наблюдателя скорости СДПМ;
— разработаны модели в соответствии с принятой методикой
проектирования системы бездатчикогово управления СДПМ;
— выполнено исследование эффективности разработанных систем
векторного управления.
— проведены испытания на площадке компании ООО «НПФ
Мехатроника-Про» с использованием опытного образца контроллера EC-F
2200.
На основании сравнения переходных процессов скорости можно
сделать вывод, что итоговая система бездатчикового управления не уступает
системам с ДПР по динамическим характеристикам.
Таким образом, полученные результаты подтверждают достоверность
и эффективность рассмотренной методики построения бездатчиковой
системы векторного управления СДПМ.
Была выполнена переработка макетного образца EC-F для повышения
технологичности и дополнительных улучшений. Выполнено изготовление
опытного образцов ПЧ мощностью 3 кВт.
Проведены испытания ПЧ EC-F, по результатам которых были
выявлена необходимость корректировки технической документации и
программного обеспечения. Испытания показали, что разработанный ПЧ
формирует заданную скорость вращения для синхронного двигателя серии
ДСМ, производства Инициатора, при различных режимах работы и
воздействия различных возмущающих факторов.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Читать «Проектирование наблюдателя полного порядка в составе векторной системы rnуправления синхронным приводом с постоянными магнитами»

    Последние выполненные заказы

    Глава 3 Совершенствование рекламной и PR деятельности спортивных клубов на примере АО ПФК ЦСКА
    Автор не первый раз выручает, очень нравится скорость и качество выполнения р...
    Фискальная деятельность таможенной службы. (на примере ООО Fortwine)
    Замечательно, как всегда. Спасибо за Вашу работу!
    Социальная защита детей-сирот и детей, оставшихся без попечения родителей, в РФ, как социальном государстве
    Работа выполнена в соответствии с требованиями учебного заведения и точно в с...
    Новое задание по технологическим машинам и оборудованию
    Автор отлично выполняет работу
    Особенности обучения РКИ в условиях отсутствия языковой среды (уровень А1)
    Получилась замечательная работа. Спасибо эксперту, оченгь быстро и квалифицир...
    Составление плана и введения в магистерскую диссертацию
    Отличный эксперт! Рекомендую обращаться к данному автору! 10/10/10
    Синтаксические ошибки школьников приоднородных членах предложения
    Автор хороший, вежливый. Работу выполняет быстро, на сообщения отвечает быстро.
    Индикаторное исследование на казахском месторождении
    Отлично выполненная работа, автор всегда на связи - принимает мои уточнения и...
    Взаимосвязь особенностей базисных убеждений и склонности к манипулированию в юношеском возрасте
    Доволен работой автора

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Татьяна П.
    4.2 (6 отзывов)
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки ... Читать все
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки в одном из крупнейших университетов Германии.
    #Кандидатские #Магистерские
    9 Выполненных работ
    Ксения М. Курганский Государственный Университет 2009, Юридический...
    4.8 (105 отзывов)
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитыв... Читать все
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитывать все требования и пожелания.
    #Кандидатские #Магистерские
    213 Выполненных работ
    Шагали Е. УрГЭУ 2007, Экономика, преподаватель
    4.4 (59 отзывов)
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и... Читать все
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и диссертаций, Есть любимые темы - они дешевле обойдутся, ибо в радость)
    #Кандидатские #Магистерские
    76 Выполненных работ
    Мария М. УГНТУ 2017, ТФ, преподаватель
    5 (14 отзывов)
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ... Читать все
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ. Большой опыт в написании курсовых, дипломов, диссертаций.
    #Кандидатские #Магистерские
    27 Выполненных работ
    Андрей С. Тверской государственный университет 2011, математический...
    4.7 (82 отзыва)
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на... Читать все
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на продолжение диссертационной работы... Всегда готов помочь! ;)
    #Кандидатские #Магистерские
    164 Выполненных работы
    Яна К. ТюмГУ 2004, ГМУ, выпускник
    5 (8 отзывов)
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соот... Читать все
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соответствии с Вашими требованиями.
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ
    Анна В. Инжэкон, студент, кандидат наук
    5 (21 отзыв)
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссе... Читать все
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссертаций. Работала в маркетинге. Практикующий бизнес-консультант.
    #Кандидатские #Магистерские
    31 Выполненная работа
    Сергей Н.
    4.8 (40 отзывов)
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных с... Читать все
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных статей в области экономики.
    #Кандидатские #Магистерские
    56 Выполненных работ
    Екатерина С. кандидат наук, доцент
    4.6 (522 отзыва)
    Практически всегда онлайн, доработки делаю бесплатно. Дипломные работы и Магистерские диссертации сопровождаю до защиты.
    Практически всегда онлайн, доработки делаю бесплатно. Дипломные работы и Магистерские диссертации сопровождаю до защиты.
    #Кандидатские #Магистерские
    1077 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету