Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Сравнительный анализ систем управления четырехквадрантными асинхронными электроприводами 11
1.1. Четырехквадрантный асинхронный электропривод 11
1.2. Системы управления асинхронного электропривода в двигательном режиме 13
1.3. Системы управления асинхронного электропривода в генераторном режиме 20
1.4. Структура разрабатываемой системы управления 26
Выводы по главе 1 28
Глава 2. Синтез системы управления асинхронным двигателем, обеспечивающей двигательный режим работы 29
2.1. Математическое описание объекта управления 29
2.2. Базовый алгоритм синтеза динамического цифрового управления непрерывным техническим объектом на основе его дискретного модельного представления 38
Выводы по главе 2 47
Глава 3. Синтез системы управления асинхронным двигателем, обеспечивающей двигательный режим работы в условиях информационной неопределенности 48
3.1. Построение наблюдателя 50
3.2. Построение динамического цифрового управления непрерывным техническим объектом в условиях информационной неопределенности 59
Выводы по главе 3 66
Глава 4. Синтез системы управления асинхронным двигателем, обеспечивающей генераторный режим работы
4.1. Математическое описание объекта управления 69
4.2. Базовый алгоритм синтеза динамического цифрового управления непрерывным техническим объектом на основе его модельного представления 73
4.3. Система управления активным кондиционером силовой электросети 85
Выводы по главе 4 94
Глава 5. Система управления четырехквадрантным асинхронным электроприводом и описание макетного образца 95
5.1. Система управления четырехквадрантным асинхронным электроприводом 95
5.2. Описание макетного образца 100
5.3. Описание программного обеспечения 104
5.4. Результаты экспериментов на макетном образце 114
Выводы по главе 5 120
Заключение 121
Литература 123
Приложение 1 130
Приложение 2 135
Приложение 3 137
- Четырехквадрантный асинхронный электропривод
- Математическое описание объекта управления
- Построение динамического цифрового управления непрерывным техническим объектом в условиях информационной неопределенности
- Базовый алгоритм синтеза динамического цифрового управления непрерывным техническим объектом на основе его модельного представления
Введение к работе
В настоящее время частотно-регулируемые электроприводы переменного тока, по единому мнению специалистов, не уступают электроприводам постоянного тока практически по всем основным технико-экономическим показателям, а по некоторым показателям статических и динамических характеристик и превосходят его. Такое положение стало возможным благодаря успехам, достигнутым в последние десятилетия в области создания мощных запираемых силовых полупроводниковых приборов с высокими динамическими параметрами и быстродействующих микропроцессорных средств управления. Поскольку среди широко используемых в промышленности электродвигателей наибольшей простотой и надежностью при минимальных массогабаритных показателях и стоимости характеризуется асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, именно частотно-регулируемый асинхронный электропривод стал главным типом регулируемого промышленного электропривода, серийно выпускаемого всеми ведущими электротехническими фирмами мира.
Исследования в электроприводе, являющемся силовой основой современной промышленности, определяют перспективу дальнейшего развития практически всех отраслей хозяйственной деятельности человечества. Общеизвестен факт, что электропривод перерабатывает порядка двух третей вырабатываемой электроэнергии, а его доля в приводе механизмов превышает девяносто процентов. Особенно роль электропривода проявилась в последние десятилетия, когда в полный рост встала проблема энергосбережения [4,33]. Это привело к тому, что наряду с традиционными отраслями промышленности, где применялся регулируемый электропривод в силу требований технологического процесса (металлорежущие станки, робототехнические комплексы, металлургическое производство и т.п.), составляющим порядка десяти процентов, стал внедряться регулируемый электропривод в те сферы производства, где применялся нерегулируемый асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.
Тема диссертационных исследований под названием "Синтез алгоритмов управления частотно-регулируемым электроприводом в условиях информационной неопределенности" подсказана необходимостью соединения в едином проблемном модуле возможностей нынешнего состояния теории и практики разработки систем управления четырех-квадрантными асинхронными электроприводами с достижениями современной теории управления в области цифровых динамических систем.
Диссертационные исследования проводились в рамках договора ОАО "НИИ Точной механики" с ГУЛ "Петербургский метрополитен", направленного на решение важной народнохозяйственной задачи: "Разработка комплексной микропроцессорной системы управления эскалаторным наклоном метрополитена с асинхронными тяговыми приводами". На соискателя возлагалась задача разработки алгоритмов цифрового управления асинхронным двигателем в условиях невозможности измерения механических величин и устройством рекуперации при компенсации помех в силовой электросети от нелинейных потребителей. Результаты проведенных диссертационных исследований позволили научной группе сектора управляемого электропривода разработать опытный макетный образец четырех-квадрантного асинхронного электропривода с векторными частотно-токовыми системами управления и автономными инверторами напряжения с синусоидальной широтно-импульсной модуляцией на базе IGBT модулей мощностью 200 кВт.
При получении теоретических результатов использовались метод пространства состояний применительно к задачам цифрового управления, метод векторного управления, построение нелинейных стохастических наблюдателей, подчиненное регулирование, линеаризация в малом в окрестности точки номинального режима, настройка стандартных регуляторов. Математический аппарат поддерживается программной и модельной оболочкой Matlab последних версий. Соискатель при построении текста диссертации структурировал его с помощью рубрик: концепция, модельное представление, алгоритм синтеза системы управления, проверка, результаты. Структурно диссертация состоит из введения, перечня используемых сокращений и обозначений, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений.
В первой главе диссертации проведен сравнительный анализ методов управления четырех-квадрантными асинхронными электроприводами в зависимости от постановки задачи управления. Рассмотрены методы построения современных систем управления для асинхронного двигателя и активного выпрямителя. Затрагиваются вопросы оптимального управления, а также положительные и отрицательные стороны применяемых алгоритмов.
Во второй главе диссертационной работы рассматриваются алгоритмические проблемы синтеза системы управления асинхронным двигателем, обеспечивающей двигательный режим работы, при наличии датчика положения ротора на основе возможностей векторного управления и подчиненного регулирования. В этой связи принята системалогия решения поставленной задачи, реализуемая в несколько этапов. На первом этапе формируется математическая модель асинхронного двигателя с детальностью, необходимой для решения поставленных задач. На втором этапе строится базовый алгоритм синтеза векторного управления асинхронным двигателем с автономным инвертором. На третьем этапе производится дискретизация и моделирование системы управления с учетом преобразований координат и запаздываний в канале измерения.
В третьей главе диссертационной работы рассматриваются алгоритмические проблемы синтеза системы управления асинхронным двигателем, обеспечивающей двигательный режим работы, в условиях информационной неопределенности на основе возможностей векторного управления и подчиненного регулирования. Строится алгоритм синтеза векторного управления асинхронным двигателем на основе его дискретного модельного представления, дополненного динамическим цифровым наблюдающим устройством, позволяющим осуществлять динамическое цифровое управление в условиях неполной доступности измерения компонентов вектора состояния асинхронного двигателя, частично снимающим проблему сигнальной неопределенности.
В четвертой главе диссертационной работы рассматриваются алгоритмические проблемы синтеза системы управления асинхронным двигателем, обеспечивающей генераторный режим работы, в условиях сигнальной и параметрической неопределенности на основе возможностей векторного управления и подчиненного регулирования. Решение поставленной задачи, также реализуется в несколько этапов. На первом этапе формируется математическое описание для активного выпрямителя в связке с силовой электрической сетью. На втором этапе строится алгоритм синтеза векторного управления устройством рекуперации на основе его дискретного модельного представления, при этом рассматривается построение блока синхронизации с сетью, обеспечивающим ориентацию системы координат в пространстве. На следующем этапе рассматривается алгоритмические проблемы синтеза системы управления устройства рекуперации, выступающего в качестве активного кондиционера силовой сети. Производится анализ гармонического состава силовой сети, предложен способ преобразования её гармонического спектра. На основе анализа и преобразования была разработана система управления фильтрации помех, искажающих силовую сеть, со стороны потребителя.
Пятая глава посвящена интеграции синтезированных в предыдущих главах систем управления в единую систему управления четырех-квадрантным электроприводом. Производится дополнительная оптимизация управления путем их согласования между собой. Приводятся данные и результаты реализации приведенной системы.
В заключение диссертационной работы автор в сжатой форме излагает основные теоретические и технические результаты проведенных диссертационных исследований, указывает пути их возможного развития. Отмечает проблемы, которые в рамках диссертационных исследований не удалось решить.
В приложениях приводятся уравнения координатных преобразований, формулы для приведения законов управления к дискретному виду, справочные данные по объектам управления и листинги .т-файлов, построенных в программной оболочке Matlab, методики расчета коэффициентов настроек регуляторов и параметров наблюдателя для полученной структуры системы управления четырех-квадрантным электроприводом мощностью до 200кВт.
На защиту выносится комплексное решение задачи разработки алгоритмов цифрового управления четырех-квадрантным асинхронным электроприводом в условиях информационной неопределенности, состоящее в: алгоритме оценивания вектора состояния асинхронного двигателя в условиях информационной неопределенностей стохастической природы, цифровой системе управления асинхронным двигателем без датчика положения ротора алгоритмах управления активным выпрямителем без учета и с учетом компенсации токовых гармонических искажений в силовой сети. оптимизации работы систем управления асинхронным двигателем и активным выпрямителем по напряжению в звене постоянного тока, результатах применительной практики с анализом особенностей построения программного обеспечения системы управления четырех-квадрантным электроприводом.
Четырехквадрантный асинхронный электропривод
В настоящее время вопрос экономии электроэнергии играет важную роль в народном хозяйстве. Одним из основных путей решения проблемы энергосбережения является использование управляемых электроприводов, особенно приводов с асинхронными двигателями (АД), потребляющих до 70% электроэнергии, используемой в промышленности [4,33].
Сфера применения электрического привода в промышленности, на транспорте и в быту постоянно расширяется. Следовательно, эффективность технологических процессов в значительной мере определяется эффективностью работы электропривода. Разработка и внедрение высокопроизводительных, компактных и экономичных управляемых электроприводов является одним из приоритетных направлений развития современной техники в области регулируемого электропривода.
Современный асинхронный электропривод состоит из электромеханического преобразователя энергии (электрической машины), полупроводникового преобразователя частоты и устройства управления. Можно выделить два основных режима преобразования энергии:
1. Двигательный режим - когда электрическая энергия преобразуется в механическую. Поступающая из силовой сети электрическая мощность Рс в основном преобразуется в механическую Рмех и частично рассеивается в виде тепла в меди и стали машины и силовых элементах преобразователя частоты.
2. Генераторный режим работы - когда меланическая энергия преобразуется в электрическую. Механическая мощность на валу Рмех преобразуется в электрическую Рс и частично рассеивается в виде тепла в меди и стали машины и силовых элементах преобразователя частоты.
В большинстве случаев двигательный режим работы является основным режимом работы асинхронного двигателя. В зависимости от применения, к электроприводу могут предъявляться различные требования, такие как точность вращения ротора двигателя, электромагнитная совместимость, возможность упрощения конструкции и т.п. Требования, предъявляемые к электроприводу, оказывают сильное влияние на выбор системы управления и структуры силового преобразователя. (ЗИ) формирует медленно нарастающий входной сигнал, необходимый для плавного нарастания частоты вращения ротора асинхронного коротко-замкнутого двигателя без колебаний момента и тока.
Данный принцип является наиболее простым способом реализации частотного управления и, благодаря относительно низкой стоимости, широко используется для привода механизмов, не предъявляющих высоких требований к качеству регулирования частоты вращения ротора. В первую очередь это относится к электроприводам насосов, вентиляторов, компрессоров. Данный класс механизмов обладает широкими потенциальными возможностями энерго- и ресурсосбережения, которые успешно реализуются при внедрении указанного типа систем.
Для получения высокого качества управления электроприводом в статических и динамических режимах в широком диапазоне регулирования частоты вращения применяются векторные способы управления, которые позволяют обеспечить управление моментом электродвигателя [28,31]. Эти свойства системы достигаются за счет разделения каналов регулирования потоко-сцепления и момента на валу вращения электродвигателя, не достижимого при использовании скалярного управления. При построении указанных систем используется векторное представление электромагнитных переменных.
Разделить переменные удается путем перевода модели в систему координат, ориентированную по вектору потокосцепления ротора двигателя. В этом случае модуль вектора потокосцепления ротора двигателя определяется проекцией вектора тока статора на ось, связанную с вектором потокосцепления ротора, а электромагнитный момент двигателя - произведением модуля вектора потокосцепления ротора на вторую (ортогональную) составляющую вектора тока статора. В такой системе координат можно построить двухканальную систему регулирования электроприводом с независимым управлением потокосцеплением ротора и электромагнитным моментом асинхронного двигателя [29] (см. рисунок 1.3). Каждый из каналов регулирования строится по принципу подчиненного регулирования [2]. При этом структура каждого канала может быть различной в зависимости от
Управление активным выпрямителем позволяет достичь энергосбережения энергии и уменьшения уровня возмущений на сеть со стороны работающего электропривода.
Блоки преобразования координат предназначены для преобразования значений физических величин из трехфазной системы координат ОаЪс в двухфазную О а/3, и наоборот, а также для преобразования из неподвижной относительно статора системы координат ОаР во вращающеюся с синхронной частотой Оху, и наоборот. Описание координатных преобразований приведено в Приложении 1.1. Блок расчета пространственного угла необходим для определения угла поворота вращающейся системы координат относительно неподвижной, т.е. для правильной работы блоков преобразования координат из О aft в Оху и Оху в О а/3.
Данные системы управления имеют сравнительно более высокую стоимость и применяются в механизмах с повышенными требованиями к качеству регулирования частоты вращения, например, приводы в станках, лифтах, кранах, подачи или производства ленточного материала.
Следует отметить, что для управления фазой тока, а значит, и фазой магнитного поля статора относительно вращающегося ротора, необходимо знать точное положение ротора в любой момент времени. В данной системе эта задача может быть решена с использованием датчика положения ротора. Такое решение обеспечивает качество регулирование, сопоставимое с качеством приводов постоянного тока. Но в составе большинства стандартных электродвигателей переменного тока встроенные датчики положения ротора отсутствуют, поскольку их введение неизбежно ведет к усложнению конструкции двигателя и существенному повышению его стоимости. В этом случае возможно применение векторного управления без датчика обратной связи по положению ротора, в котором частота вращения ротора восстанавливается в наблюдателе (см. рисунок 1.4). При данном управлении измерению подлежат лишь токи и напряжения статора АД. Наблюдатель представляет собой некоторую алгоритмическую среду, описываемую системой дифференциальных уравнений, решаемых в реальном времени. Неизвестными функциями времени в этой системе являются векторы потокосцеплений ротора и частоты вращения ротора. Для устойчивой работы наблюдателя применяется непрерывная коррекция решений системы на основе невязок (разностей измеренных и вычисленных значений токов статора).
При использовании современной технологии векторного управления без датчика обратной связи по положению ротора система получает ряд преимуществ по сравнению с приводами, имеющими в своем составе датчики механических величин. К основным преимуществам относятся: снижение стоимости, упрощение конструкции электропривода, возможность замены существующих систем нерегулируемого электропривода с целью повышения эксплутационных характеристик (срок службы, экономия ресурсов и т. д.) без затрат на покупку и установку датчиков. Основными недостатками таких систем являются сложность алгоритмической реализации, в связи с большими объемами вычислений, и рост погрешности по мере уменьшения частоты вращения ротора двигателя.
Математическое описание объекта управления
При математическом описании асинхронной машины используются общепринятые допущения и ограничения [29], а именно: - магнитная система машины не насыщена; - потери в стали отсутствуют; - фазные обмотки машины симметричны и сдвинуты строго на 120 (для трехфазных машин); - магнитодвижущие силы обмоток и магнитные поля распределены вдоль окружности воздушного зазора по синусоидальному закону; - величина воздушного зазора постоянна; - ротор машины симметричен; - реальная распределенная обмотка заменена эквивалентной сосредоточенной, создающей ту же магнитодвижущую силу. Обобщенная асинхронная машина содержит трехфазную обмотку на статоре и трехфазную обмотку на роторе. Обмотки статора и ротора подключены к симметричным трехфазным источникам напряжения [24]. Математическое описание такой машины базируется на известных законах.
Данные симметричные уравнения для определения потокосцеплений показывают, что потокосцепление каждой обмотки зависит от токов во всех обмотках; эти зависимости проявляются через взаимоиндукцию. В уравнениях (2.2) LAA , LBB , LCc Laa , Ььь , Lcc являются собственными индуктив-ностями соответствующих обмоток, все остальные — взаимоиндуктив-ностями между соответствующими обмотками.
Третьим законом, лежащим в основе анализа, является второй закон Ньютона — закон равновесия моментов на валу машины: J L=M-MH, (2.3) at где J (кг-м2) — момент инерции на валу машины, учитывающий инерционность как самой машины, так и приведенной к валу инерционности рабочего механизма и редуктора, а т (1/рад) — угловая частоты вращения вала машины, Ми (Нм) — момент рабочего механизма, приведенный к валу. Наконец, четвертым и последним законом, лежащим в основе анализа машины, является закон, сформулированный Ленцем, как правило левой руки. Этот закон связывает векторные величины момента, потокосцепления и тока: M=k(yxi). (2.4) Следует сразу подчеркнуть, что, несмотря на полное и строгое математическое описание, использование уравнений (2.1) - (2.4) для исследования машины встречает серьезные трудности.
Перечислим основные: - в уравнениях (2.3 и 2.4) фигурируют векторные величины, а в уравнениях (2.1 и 2.2) скалярные; - количество взаимосвязанных уравнений равно 16, а количество коэффициентов — 44; - коэффициенты взаимоиндукции между обмотками статора и ротора в уравнениях (2.2) являются функцией угла поворота ротора относительно статора, то есть уравнения (2.2) являются уравнениями с переменными коэффициентами; - уравнение (2.4) является нелинейным, так как в нем перемножаются переменные. На пути упрощения математического описания асинхронной машины воспользуемся методом преобразования пространственного вектора [25], который позволяет существенно упростить и сократить вышеприведенную систему уравнений; метод позволяет связать уравнения (2.1-2.4) в единую систему с векторными переменными состояния. Суть метода состоит в том, что мгновенные значения симметричных трехфазных переменных состояния (напряжения, токи, потокосцепления) можно математически преобразовать так, чтобы они были представлены одним пространственным вектором [6]. Переменные коэффициенты взаимной индукции в уравнениях для потокосцеплений (2.5) являются результатом того, что уравнения равновесия эдс для статора записаны в неподвижной системе координат, связанной со статором, а уравнения равновесия эдс для ротора записаны во вращающейся системе координат, связанной с ротором. Метод преобразования пространственного вектора позволяет записать эти уравнения в единой системе координат, вращающейся с произвольной частотой со к. В уравнениях (2.6) все коэффициенты являются величинами постоянными, имеют четкий физический смысл и могут быть определены по паспортным данным двигателя, либо экспериментально.
Построение динамического цифрового управления непрерывным техническим объектом в условиях информационной неопределенности
В связи с тем, что система управления функционирует во вращающейся системе координат Оху, а наблюдатель работает в неподвижной системе координат Oafi, то, как и раньше, необходимо осуществлять переход из неподвижной во вращающеюся систему координат. Для этого необходимо знать угол поворота системы координат, вращающейся относительно неподвижной, который может быть вычислен следующими способами: - как и раньше через частоту вращения ротора и скольжение: - через потокосцепление ротора:
Второй метод имеет явные преимущества перед первым: - в первом методе используется интегрирование, которое может приводить к накоплению ошибок оценки частоты вращения ротора, - во втором методе угол поворота получается уже в синусно-косинусном виде, что уменьшает количество расчетов.
В связи с тем, что наблюдатель оценивает вектор потокосцепления ротора, то для улучшения управления введем дополнительный контур регулирования модуля потокосцепления ротора /?„, с ПИ-регулятором РП.
Блок dSAY - система управления, настройка и дискретизация регуляторов которой была произведена в главах 2 и 3. Внутреннее представление данного блока показано на рисунке 3.4.
Блок AKZ - модель асинхронного короткозамкнутого двигателя в неподвижной системе координат. Описание модели приведено в главе 2. Внутреннее представление данного блока показано на рисунке 2.1
Блок EKF - фильтр Калмана (наблюдатель). Описание наблюдателя приведено в данной главе. Внутреннее представление данного блока показано на рисунке 3.3. Блоки Park и InvPark - Прямое и Обратное преобразования Парка. Описание преобразований приведено в Приложение 1.1.
Блок Y - Передаточная функция, описывающая свойства полупроводникового преобразователя частоты. Блок Theta - Блок расчета пространственного угла 0, необходимого для определения угла поворота вращающейся системы координат относительно неподвижной по формуле (3.22). Результаты моделирования, с учетом замкнутых обратных связей через наблюдатель, приведены на рисунке 3.7. На рисунке 3.8 приведены результаты моделирования в статическом режиме поддержания заданной частоты вращения ротора и на рисунке 3.9 тот же эксперимент, но при наличии помех в тракте измерения. Из результатов моделирования видно, что дискретная система управления позволяет с необходимой точностью и динамикой управлять асинхронным двигателем без обратной связи по положению ротора. 1. На основе рассмотренных возможных вариантов построения динамических наблюдателей для оценки частоты вращения ротора асинхронного двигателя был выбран фильтр Калмана, позволяющий оценить вектор состояния системы в условиях информационной неопределенности стохастической природы.
2. Дополнительный контур регулирования потокосцеплением ротора позволяет улучшить динамику системы и стабильность поддержания заданного уровня потокосцепления ротора.
3. Предложен более естественный способ нахождения ориентации вращающейся системы координат относительно неподвижной.
4. Произведен анализ временных и динамических показателей синтезированной системы в условиях, наиболее приближенных к реальности, с учетом задержки и искажений в измерительном тракте микроконтроллера, формирующего сигнал управления.
Базовый алгоритм синтеза динамического цифрового управления непрерывным техническим объектом на основе его модельного представления
Такое построение силовой системы позволяет электроприводу работать длительное время в генераторном режиме, отдавая при этом в силовую сеть синусоидальный ток. В двигательном режиме работы привод потребляет синусоидальный ток из силовой сети. Это существенно снижает отрицательное воздействие привода на промышленную сеть переменного тока по сравнению с аналогичными тиристорными устройствами, ведомыми сетью, и неуправляемыми диодными выпрямителями [7]. Поэтому, в настоящее время, предпочтительными оказываются более дорогие системы с IGBT модулями [9], что связано с заметно возросшими требованиями к качеству возвращаемой электрической энергии и к минимизации влияния возмущающего воздействия на качество потребляемой энергии [10,40,57].
Как было показано в главе 2, в основе системы управления асинхронным электродвигателем лежит векторный способ формирования момента машины во вращающейся с частотой электромагнитного поля системе координат. Такой способ управления пригоден и для устройств рекуперации. Действительно, в системе координат, вращающейся с частотой силовой сети, где одна из осей совпадает с вектором напряжения, можно прямым образом разделить управление процессами, связанными с активной и реактивной составляющими мощности. В этом случае имеется возможность не только обеспечить требуемое напряжение в звене постоянного тока (ЗПТ), но и компенсировать реактивную мощность в сети переменного тока в рамках энергетических возможностей устройства за счет управления двумя взаимно перпендикулярными составляющими тока [53]. В данной главе рассматриваются вопросы синтеза и моделирования системы управления в соответствии с поставленной в главе 1 задачей. Система управления, функциональная схема которой приведена на рисунке 1.6, базируется на векторном способе управления. Для успешной настройки регуляторов необходимо иметь детальное математическое описание объекта управления, т.е. силовой питающей сети с входным LC-фильтром в различных системах координат, которое и приводится в следующем параграфе.
Инвертор рекуперации нагружен через LC-фильтр на силовую сеть и является источником питания для инвертора электропривода (см. рисунок 4.1). LC-фильтр предназначен для преобразования импульсного напряжения UR на выходе инвертора в непрерывный ток is в силовой сети. Конденсаторы относительно небольшой емкости С на выходе фильтра позволяют свести к минимуму пульсации от высших гармонических составляющих выходного сигнала инвертора, связанных с активно-индуктивным характером импеданса соединительных проводов и силовых вводов. Ток силовой сети is контролируется падением напряжения на индуктивности L, которое определяется разностью между напряжением силовой сети щ и напряжением, формируемым активным выпрямителем UR. Произведем настройку регуляторов в соответствии с предложенной на рисунке 1.6, системой управления и математическим описанием объекта управления (4.5, 4.6). Как видно, система управления активным выпрямителем также как и система управления асинхронным двигателем строится по принципу подчиненного регулирования, позволяя осуществлять регулирование процессами в соответствии с их быстродействием. Система регулирования состоит из трех регуляторов тока (при этом регуляторы тока по осям х и у идентичны) и регулятор поддержания требуемого напряжения в звене постоянного тока, который вырабатывает сигнал управления для регулятора активной составляющей вектора тока (по оси х). Система ФАПЧ, как следует из её названия, является системой автоматического регулирования, частота настройки которой определяется частотой управляющего сигнала, а сигналом рассогласования является разность фаз управляющего сигнала и сигнала обратной связи. В связи с тем, что настройка осуществляется по разности фаз, система является астатической по отношению к частоте: в установившемся режиме частота настройки точно равна частоте управляющего сигнала. Наряду с основным свойством автоподстройки система ФАПЧ обладает свойством фильтрации и ведёт себя независимо от функционального назначения как следящий полиномиальный фильтр. Основное требование, предъявляемое к наблюдателю напряжений[42], корректная оценка напряжений в условиях дисбаланса силовой сети и при наличии гармонических искажений. Напряжение может вычисляться как сумма напряжения, создаваемого активным выпрямителем, и напряжения на индуктивности 1]. Главным недостатком этого способа является то, что при вычислении падения напряжения на индуктивности, используется операция дифференцирование тока, которая приводит к значительному увеличению шумов.
