Разработка электропривода по системе 12-пульсный НПЧ-АД с программным формированием напряжения

• Автор: Маколов, Владимир Николаевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Магнитогорск
• Количество страниц: 165 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБОСНОВАНИЕ КОНЦЕПЦИИ СТУПЕНЧАТОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ДЛЯ ЗАДАЧ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ НА БАЗЕ
НГТЧ-АД
1Л. Анализ способов реализации задач энергосбережения на промышленных предприятиях
1.2. Современные п'ускорегулирующие средства для электроприводов переменного тока
1.3. Анализ состояния систем НПЧ-АД и определение области их применения в энергосберегающем электроприводе
1.4. Регулировочные возможности систем асинхронных электроприводов на базе НПЧ с программным формированием напряжения
1.5. Обобщение основных результатов исследований систем 6-пульсный НПЧ-АД с программным формированием напряжения и постановка
задач
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ НПЧ-АД
2.1. Общие положения по разработке математических моделей АД .
2.2. Математическое описание АД как электромеханического преобразователя энергии
2.3. Разработка развернутой структурной схемы АД для моделирования основных режимов работы
2.4. Анализ подходов к созданию моделей НПЧ
2.5. Основные допущения при разработке моделей НПЧ и их оценка
2.6. Разработка математической модели 6-пульсного НПЧ с программным формированием напряжения
2.7. Математическая модель 12-пульсного НПЧ и расчет основных
энергетических характеристик
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ НА МОДЕЛИ СИСТЕМЫ НПЧ-АД ПРИ ПРОГРАММНОМ ФОРМИРОВАНИИ НАПРЯЖЕНИЯ
3.1. Моделирование системы 6-пульсный НПЧ-АД
3.2. Разработка алгоритмов программного формирования различных ступеней частоты напряжения на базе 12-пульсного НПЧ и их исследования на модели с пассивной нагрузкой
3.2.1. Общие положения
3.2.2. Разработка алгоритмов программного управления вентилями 12-пульсного НПЧ и их исследование в системе с Я-нагрузкой
3.2.3. Исследование алгоритмов программного формирования напряжения в системе 12-пульсный НПЧ - ЛЬ-нагрузка .
3.3. Исследование системы 12-пульсный НПЧ-АД
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 4. ОПТИМИЗАЦИЯ РАБОТЫ СИСТЕМЫ НПЧ-АД В СТАЦИОНАРНОМ РЕЖИМЕ
4.1. Обоснование подхода к решению задачи
4.2. Анализ известных в теории электропривода подходов к минимизации тока статора
4.3. Вывод основных соотношений для определения условий минимизации тока статора
4.4. Разработка замкнутой системы программного формирования
напряжения
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
На основании анализа состояния электроприводов переменного тока проведенного на примере крупнейшего в мире металлургического предприятия ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» установлено, что на долю электроприводов переменного тока приходится свыше 30 % установленной мощности, а около 90 % (по совокупной мощности) этих электроприводов остаются в настоящее время нерегулируемыми. Значительная доля электропотребления приходится на электроприводы турбомеханизмов, что в масштабе ММК составляет около 200 МВт, в том числе 40 МВт приходится на асинхронные двигатели напряжением 380 В с короткозамкнутым ротором. Отсутствие возможности регулирования скорости таких механизмов не позволяет обеспечить режим рационального энергопотребления при снижении технологических нагрузок. В этой связи появилась острая необходимость в реконструкции электроприводов переменного тока с нагрузкой вентиляторного типа.
При реализации-программы энергосбережения в ОАО «ММК», учитывая высокую стоимость модернизации электроприводов, было выделено три уровня регулировочных возможностей электроприводов переменного тока с нагрузкой вентиляторного типа:
1. Возможность реализации управляемого пуска (“мягкий пуск”) с ограничением динамических моментов и пусковых токов, что позволяет производить отключения в результате вынужденных и плановых простоев любого временного интервала.
2. Возможность создания управляемого пуска и ступенчатого регулирования скорости с реализацией экономичных режимов работы.
3. Плавное регулирование частоты вращения двигателя с высокой точностью и в широком диапазоне.
В настоящее время в основе концепции перехода к регулируемому электроприводу переменного тока в условиях действующего производства ОАО “ММК” лежит внедрение регулировочных возможностей первых двух

При формировании завышенного значения напряжения в системе электропривода возникают колебания и появляются заметные броски тока. В связи с этим, в установившемся режиме необходимо обеспечивать работу системы НПЧ-АД с высоким значением cos(cpAp), что достигается приложением пониженного напряжения.
По результатам исследований разомкнутой системы было установлено влияние момента нагрузки на валу двигателя на характер изменения тока статора при неизменном угле управления а. Для ряда значений угла а на рис. 1.9 построены зависимости, характеризующие изменение первой гармоники тока статора от момента Др = f(M) при частоте 25 Гц. Указанные зависимости имеют экстремальный характер. Отдельно следует обратить внимание на характер изменения напряжения на выходе преобразователя при изменении нагрузки на двигателе. На рис. 1.10 построены зависимости U(i) — /((рлд) Для различных значений угла управления а. Приведенные зависимости показывают, что по мере уменьшения фазового угла <рАД (увеличения момента нагрузки на валу двигателя), напряжение в системе НПЧ-АД падает.
Рис.1.9. Зависимости 1(1)=/(М). Рис.1.10. Зависимости иП)=/(<рАд).
Обеспечение работы электропривода на различных- ступенях частоты питающего напряжения с поддержанием минимума тока является одной из важных задач оптимального управления при частотном регулировании АД. Известные законы частотного управления АД не обеспечивают работу в этом режиме, так как они базируются на целом ряде допущений. Существуют ряд