Метод проектирования системы частотного управления асинхронным двигателем с широтно-импульсным регулированием

• Автор: Глинкин, Михаил Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 155 с. : ил.

1. ИНФОРМАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ

1.1. Развитие систем управления приводом

1.2. Информационный анализ развития привода

1.3. Программно управляемый электропривод

Выводы

2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

2.1. Трехфазный мостовой выпрямитель

2.2. Трехфазный управляемый выпрямитель

2.3. Характеристики управляемого выпрямителя

2.4. Трехфазный инвертор

2.5. Многофазный инвертор

Выводы
3. АРХИТЕКТУРА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
3.1. Способ формирования выходного напряжения преобразователя электроэнергии
3.2. Канал управления напряжением
3.3. Канал управления частотой
3.4. Канал измерения скорости
Выводы
4. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ШИРОТНО - ИМПУЛЬСНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ
4.1. Моделирование управляемого выпрямителя
4.2. Моделирование многофазного инвертора
4.3. Экспериментальное исследование системы широтно-импульсного управления
4.4. Эффективность применения системы широтно-импульсного управления

Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Расчет режимных значений асинхронного двигателя
Приложение 2. Расчетные и экспериментальные характеристики прграммно управляемых преобразователей энергии
Приложение 3. Проектирование дешифратора первичного преобразователя
Приложение 4. Токовые кривые в обмотке статора асинхронного двигателя
Приложение 5. Материалы по внедрению

Актуальность работы определяется использованием промышленными предприятиями энергоемких электрических аппаратов, в том числе электродвигателей, для которых затраты на электроэнергию являются основополагающими. Электродвигатели переменного тока, в частности асинхронные двигатели (АД), находят очень широкое применение ввиду их простоты и надежности. Высокие эксплуатационные показатели АД предъявляют аналогичные требования к системам автоматического управления ими. Однако в настоящее время эти системы не отвечают указанным требованиям, сложны и громоздки и снижают достоинства АД [1-8]. Оптимизация процесса управления позволяет экономить до 17% потребляемой электроэнергии за счет снижения потерь в АД. Самый прогрессивный способ управления - частотный - требует применения специальных тиристорных преобразователей частоты, стоимость которых в 5-10 раз больше, а надежность - на порядок ниже, чем самого АД, из-за большого числа коммутирующих силовых элементов. Таким образом, разработка метода проектирования системы частотного управления АД с функциями регулирования, реализованными на информационном уровне, универсальной силовой частью и согласованными с ними аппаратными, программными и метрологическими средствами, является актуальной задачей.
Цель работы - создание метода проектирования системы частотного управления асинхронным двигателем с широтно-импульсным регулированием в широком диапазоне с заданной точностью.
Идея работы заключается в разработке метода проектирования системы частотного управления асинхронным двигателем с широтно-импульсным регулированием, путем формирования многоступенчатого напряжения на статоре, учитывающего технологические особенности работы асинхронного двигателя.
В ходе работы ставились и решались следующие задачи:
- информационный анализ известных методов проектирования систем частотного управления АД;

соответственно из второго выражения получим

(2.47)
К„= р.
1 +

Из первого соотношения следует, что диапазоны регулирования управляемого преобразователя соответствуют 1 < cos у < 0,5; 1 < Куа< со, при изменении угла у регулирования 0 < у < 60°, что наглядно подтверждают рис. 2.6 и табл. 2.2. Зависимость Kq = / (Кув) ограничивает диапазон коэффициента пульсации неуправляемого выпрямителя в пороге 1 < Къ< 2, что соответствует погрешности 0 < в < 50 при уменьшении числа фаз преобразования со > п > 2 для угла открытия 0 < а < 90. Графики (рис. 2.6) подтверждают теоретический анализ, из которых видно, что коэффициенты пульсации обратно пропорциональны числу п фаз и в пределе для п -» со равны единице, причем КуП > ЛГВ за счет соотношения Ка = КуП cos у. При увеличении числа фаз повышается точность их преобразования, что иллюстрируют график (рис. 2.6) и табл. 2.2 зависимости в(л). В идеальном выпрямителе погрешность пренебрежимо мала и стремится к нулю, а при уменьшении числа фаз в = 50 % при п —> 1.
Приведенные характеристики справедливы для п > 2, и лишь анализ однотактного преобразователя показывает, что UB а Uyh =~^* ПРИ ^в= 2, а
ЛГув = 4 и в = 50 %, что соответствует у = 60°. Теоретическое моделирование фазовых характеристик позволяет осмыслить статические характеристики реального управляемого выпрямителя, используемого на практике. В табл. 2.3 приведены зависимости от угла у регулирования погрешности в„(п = 1, 2, 3,4, 6, оо) преобразования управляемых выпрямителей, их коэффициенты пульсации для предельных случаев К(п = 1) и Кт (п = да), а также регулируемая амплитуда