В Перми оптимизировали работу синхронного двигателя для повышения эффективности при высоких нагрузках.

Исследование опубликовано в журнале «Электротехника». Оно выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».

Для управления синхронным двигателем с постоянными магнитами необходимо получать информацию о позиции его вращающегося центра – ротора. Это требует использования специальных датчиков, что увеличивает стоимость и снижает надежность системы. В настоящее время вместо них применяются бездатчиковые системы с наблюдателем скользящего режима (специальный математический алгоритм системы автоматического управления, позволяющий вычислить данные о положении ротора двигателя через измерение токов и напряжений на обмотках).

Известно, что эффективность наблюдателя скользящего режима снижается при изменении внешних условий, особенно нагрузки. В таких случаях он перестает выполнять свою функцию – отслеживать скорость вращения ротора, что может привести к нестабильной работе двигателя.

Ученые Пермского Политеха разработали адаптивную оригинальную схему работы наблюдателя, которая поддерживает стабильность системы управления даже при изменениях условий эксплуатации.

«Новый алгоритм основан на оценке нагрузки через анализ текущих значений тока на обмотках двигателя. В математическую модель работы двигателя добавили дополнительную переменную – коэффициент адаптации. Таким образом, наблюдатель учитывает характер нагрузки при вычислении оборотов двигателя”, – поясняет Сергей Сторожев, доцент кафедры «Автоматика и телемеханика» ПНИПУ, кандидат технических наук.

“Тестирование адаптивного наблюдателя проводили с помощью компьютерного моделирования с тремя вариантами изменяющейся нагрузки на двигатель. При нормальной нагрузке системы управления наблюдатели функционируют одинаково. Однако при увеличении нагрузки в 2,5-3 раза неадаптивный наблюдатель перестает считывать скорость вращения ротора, в отличие от адаптивного, который продолжает работать стабильно,” – комментирует Александр Южаков, заведующий кафедрой «Автоматика и телемеханика» ПНИПУ, профессор, доктор технических наук.

Разработка ученых Пермского Политеха обеспечивает высокую точность оценки состояния двигателя при различных режимах работы, что гарантирует бесперебойное функционирование устройств, использующих синхронные двигатели, таких как генераторы электростанций, насосы, компрессоры и судоходные винты.