Оптимальный магнитный поток и уменьшение минимального времени цикла в задачах энергоэффективного управления электрической машиной

В этой работе выполнен анализ возможных вариантов формирования законов управления тока (магнитного потока) электрической машины с учетом заранее известных ограничений на сложность (реализуемость). Важной особенностью предложенного в работе решения, является возможность применения предложенного закона в современных быстродействующих электромеханических системах, работающих преимущественно в переходных режимах, не предусматривая дополнительных требований к цифровой части. Применяется динамическая модель в пространстве состояний в рамках минимизирующего мощность потерь управления электрической машиной переменного тока. Основываясь на функции потерь, которая учитывает статический и динамический режимы работы привода, предложен подход к использованию метода нахождения, минимизирующего значения магнитного потока на каждом шаге дискретизации. Используемый метод не требует чрезмерных вычислительных мощностей и быстро сходится к искомому значению. Показано, что при соответствующем управлении скоростью изменения магнитного потока потери за полный рабочий цикл при изменениях крутящего момента могут быть уменьшены по сравнению с классическим подходом. Потери в установившемся режиме значительно уменьшаются в сравнении с удержанием магнитного потока на номинальном уровне при варьировании нагрузки в широком диапазоне, что характерно для электромеханических систем с переменным моментом инерции, к которым одновременно выдвигаются требования по точности (позиционирования). В повторно-кратковременном режиме работы двигателя с электрическим торможением и влиянием пусковых процессов при скважности 60% метод сохраняет свою работоспособность. Представленные результаты для случая известной наперед траектории изменения электрического момента двигателя дают возможность дополнительного снижения мощности потерь в сравнении со случаем неизвестных наперед значений. Это в свою очередь приводит к уменьшению минимально возможного времени цикла работы в повторно-кратковременном режиме, при котором сохраняется целесообразность использования методов энергоэффективного управления.