Оbservers of Rotation Frequency of an Asynchronous Motor on the Principle of Detecting Slot Current Harmonics

Abstract

Определение скорости вращения асинхронного двигателя путем косвенных измерений возможно за счет использования специальных алгоритмов-наблюдателей. Входными величинами наблюдателей являются, как правило, мгновенные значения токов и напряжений статора. При этом становится возможным исключение из состава электропривода датчика частоты вращения, что уменьшает его стоимость и увеличивает надежность. Для реализации рассмотренных в статье методов косвенного определения скорости должны быть известны только основные конструктивные параметры машины - число пазов статора и ротора, число пар полюсов. Исследованы наблюдатели частоты вращения, использующие для работы эффект появления пазовых гармоник тока - высших гармоник, вызванных различием значений магнитной индукции в воздушном зазоре напротив пазов и зубцов ротора. Эта периодическая модуляция магнитного потока создает высшие гармоники ЭДС и тока статора, частота которых зависит от скорости вращения. Недостатком данного метода является то, что амплитуды пазовых гармоник уменьшаются при уменьшении скорости вращения. Второй метод основан на выявлении пазовых гармоник тока статора при одновременном добавлении высокочастотного сигнала питающего напряжения. За счет этого образуются симметричные боковые пазовые гармоники слева и справа от ВЧ составляющей спектра. Исследован амплитудно-частотный спектр тока статора при наличии высокочастотной составляющей питающего напряжения. Разработаны программы для наблюдения частоты вращения с помощью быстрого преобразования Фурье тока статора, использующие оба описанных метода. Приведены такие характеристики работы наблюдателей скорости вращения, как точность в статическом и динамическом режимах, полоса пропускания, помехоустойчивость.