Optimization of static modes traction asynchronous electric drive with frequency-current control
Authors: Ермилина О.В. , Семенов А.Д. 
Published: July 2024

Для повышения энергетических показателей предлагается режим работы асинхронного электропривода с частотно-токовым управлением, работающем при критическом скольжении на вентиляторную нагрузку. Предлагается структура асинхронного электропривода постоянной мощности с частотно-токовым управлением, работающем при критическом скольжении. Теоретически рабочая точка электропривода, в которой скольжение равно больше или равно критическому будет точкой неустойчивого равновесия. В разомкнутой системе регулирования координат электропривода обеспечить его устойчивую работу на критическом скольжении невозможно из-за неконтролируемых возмущений. Поэтому было предложено использовать замкнутую систему управления с подчинённым регулированием основных координат. В качестве таких координат были выбраны ток статора и частота вращения. Особенность данной структуры является алгоритм управления преобразователем частоты, заключающийся в том, что напряжение вычисляется системой подчинённого регулирования координат из условия поддержания постоянной мощности. Была разработана модель такого электропривода в Simulink и проедено моделирование его работы. Предлагаемое решение асинхронного электропривода с частотно-токовым управлением обеспечивает устойчивую работу при критическом скольжении и при этом достигается минимальное потребление тока статора. Поскольку параметры асинхронного электродвигателя непостоянны и могут меняться в процессе эксплуатации, то для вычисления необходимой добавки скорости целесообразно использовать экстремальное регулирование этой добавки добиваясь такого её значения при котором обеспечивается минимум потребляемого тока.

To increase the energy performance an asynchronous electric drive operating mode with frequency-current control is proposed operating at a critical slip on the fan load. The structure of asynchronous electric drive of constant power with frequency-current control is proposed operating at critical slip. Theoretically the operating point of the electric drive in which the slip is equal to or equal to the critical one will be a point of unstable equilibrium. In an open-loop control system of the coordinates of an electric drive, it is impossible to ensure its stable operation on a critical slip due to uncontrolled disturbances. Therefore, it was proposed to use a closed-loop control system with subordinate regulation of the main coordinates. The stator current and rotation frequency were chosen as such coordinates. The peculiarity of this structure is the control algorithm of the frequency converter, which consists in the fact that the voltage is calculated by the subordinate coordinate control system from the condition of maintaining constant power. A model of such an electric drive was developed in Simulink and its operation was simulated. The proposed solution of an asynchronous electric drive with frequency-current control ensures stable operation at critical slip and at the same time minimizes the stator current consumption. Since the parameters of an asynchronous electric motor are not constant and can change during operation, then to calculate the required speed addition, it is advisable to use extreme regulation of this additive, achieving such a value at which the minimum current consumption is ensured. Keywords: electric traction, induction motor, a critical slip resistance, stability, stator current.