Математические модели и программные средства для исследования электромагнитной совместимости регулируемых асинхронных электроприводов

• Автор: Фомин, Павел Александрович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 187 с. : ил.

ГЛАВА 1. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ
"ПРЕОБРАЗОВА'1 ЕЛЬ ЧАСТОТЫ - ДВИГАТЕЛЬНЫЙ ФИЛЫ Р
ДВИГА ГЕЛЬНЫЙ КАБЕЛЬ - АСИНХРОННЫЙ ДВИГА'1 ЕЛЬ"
1.1. Обоснование математической модели электрического кабеля
1.2. Разработка математической модели двигательного кабеля
как электрической цепи с распределенными параметрами
1.3. Разработка математической модели эквивалента нагрузки
1.4. Математическая модель преобразователя частоты
1.5. Выводы по главе
ГЛАВА 2. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В СИСТЕМЕ "ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ - ДВИГАТЕЛЬНЫЙ ФИЛЬТР -ДВИГАТЕЛЬНЫЙ КАБЕЛЬ - АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ"
2.1. Переходные процессы при скачкообразном изменении
входного напряжения
2.2. Переходные процессы при изменении длины кабеля
2.3. Процессы в системе при несогласованной нагрузке
2.4. Переходные процессы при линейно изменяющемся напряжении
на входе двигательного кабеля
2.5. Чувствительность переходных процессов в кабеле
к вариации его параметров
2.6. Исследование переходных процессов в системе "Преобразователь частоты - двигательный фильтр -двигательный кабель - асинхронный двигатель"
2.7. Выводы по главе
ГЛАВА 3. АНАЛИЗ ФОРМЫ ФАЗНОГО ТОКА,
ПОТРЕБЛЯЕМОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ
3.1. Исходные понятия и допущения

3.2. Разработка математических моделей и программ расчета квазиустановившегося режима работы преобразователя
3.3. Гармонический анализ кривой тока,
потребляемого преобразователем
3.4. Методика определения индуктивности реакторов
по стандарту падения напряжения
3.5. Методика определения индуктивности реакторов
по величине падения напряжения на конденсаторе фильтра
3.6. Выводы по главе
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В СЕТИ
4.1. Анализ типов, спектра и
контуров распространения электромагнитных помех в сети
4.2. Разработка расчетных схем
4.3. Разработка базовой математической модели
для расчета переходных процессов в сети переменного тока
4.4. Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

Актуальность темы. Широкое внедрение в промышленность регулируемых асинхронных электроприводов [1-25] с преобразователями частоты связано с проблемой электромагнитной совместимости (ЭМС) [26,27].
Преобразователи частоты таких электроприводов работают в режиме широтно-импульсной модуляции с частотой переключений транзисторов в диапазоне от 3 кГц до 16 кГц в зависимости от мощности преобразователя [28,29]. При этом мощность современных преобразователей, выпускаемых промышленностью, находится в пределах от единиц киловатт до сотен киловатт. Каждое переключение транзисторов в преобразователях вызывает мощный импульс кондуктивных помех в двигательном и сетевом кабелях. Поскольку современные транзисторы, применяемые в преобразователях частоты, обладают способностью переключаться за время порядка 0,1мкс[30], то спектр частот, возникающих в результате каждого переключения, составляет от сотен до десятков тысяч и более килогерц. При этом электрические кабели, соединяющие преобразователь с сетью переменного тока и с двигателем, становятся как бы антеннами, излучающими в пространство электромагнитную энергию (индуктивные помехи) значительной мощности.
Таким образом, каждый работающий преобразователь представляет собой источник кондуктивных и индуктивных помех. Эти помехи оказывают значительное воздействие на собственную нагрузку преобразователя (двигатель и двигательный кабель) и на другое электрооборудование. Поэтому действующие стандарты МЭК и Российские стандарты [31-42] регламентируют достаточно жесткие требования к уровню кондуктивных и индуктивных помех. В частности, по этим стандартам синфазные помехи в электроприводах переменного тока с преобразователями частоты должны быть снижены от уровня в сотни вольт (в системах без фильтров) до уровня в несколько десятков милливольт (в системах с применением фильтров).
Для защиты электрооборудования от электромагнитных помех применяют устройства, работающие на принципах фильтров пассивного типа, содержащих реакторы, конденсаторы и резисторы (фильтры ЭМС) [43-45]. Однако структура и

2.1. Переходные процессы при скачкообразном изменении входного напряжения
Программа для расчета переходных процессов в среде МаЛСАО содержит следующие разделы:
а) исходные данные
Рда =3 - поирюсть оои^атеп, нВт
и _ =380 - линейное НЭЛОЯчеНЦе, В

созф =0 65 - косинус ф
1Д0П =5 - допустимая плотность тока А
р =0 017 - удельное сопсотисление материала проводника, Ом fwм не) / ч
б) расчет тока двигателя

• токфа:и, А
в) задание тока нагрузки кабеля
- ток ча'руш А
г) определение сечения жил кабеля
Б= - сечение гооеодникз, ‘ЗИЧ
д) параметры кабеля
- зчгивное сопротивление, отнесенное к единице длины грсеоднила Оч/и
10 =1 10'
- инду1тиеность отнесенная к единица длины прсесонта, Гн'м
С о =5010’12 - емкость, отнесенная г единице длины пооеоднига, Ф/м
§0 =0110'
- проводимость, отнесенная г единице длины лосесдни^а См/ч