Разработка и исследование систем электропривода грузоподъемных механизмов с частотно-токовым управлением асинхронным двигателем с фазным ротором

• Автор: Шептухин, Валерий Викторович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 200 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ МЕХАНИЗМОВ НА БАЗЕ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ И ТЕНДЕНЦИЙ ИХ РАЗВИТИЯ
1.1. Современное состояние и тенденции развития электроприводов грузоподъемных механизмов
1.2. Системы частотно-каскадного электропривода и синхронизированного асинхронного электропривода
1.3. Обзор разработок и исследований в области динамики электромеханических систем грузоподъемных механизмов
Выводы
2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОПРИВОДА НА БАЗЕ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ
2.1. Математические модели асинхронного двигателя с фазным ротором и систем «вентильный преобразователь - асинхронный двигатель» при приведении параметров двигателя к звену постоянного тока .
2.2. Математические модели систем частотно-каскадного асинхронного электропривода
2.3. Математическая модель синхронизированного асинхронного двигателя
2.4. Математическое описание статического режима работы синхронизированного асинхронного двигателя
Выводы
3. СИСТЕМЫ СИНХРОНИЗИРОВАННОГО И ЧАСТОТНО-КАСКАДНОГО
АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА
3.1. Синхронизированный частотный асинхронный электропривод на базе *
преобразователя частоты и коммутатора тока в цепи ротора..

3.2. Синхронизированный частотно-каскадный асинхронный электропривод на базе инвертора тока и коммутатора с общим звеном постоянного тока
3.3. Система частотно-каскадного синхронизированного электропривода на базе инвертора тока с релейным регулятором напряжения
3.4. Адаптация системы частотно-каскадного синхронизированного электропривода к условиям работы мостового крана
Выводы
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ УПРУГОСВЯЗАННЫХ
ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ МЕХАНИЗМОВ
4.1. Математические модели электромеханических систем грузоподъемных механизмов
4.2. Исследование динамики двухмассовой электромеханической системы на основе анализа структурной схемы
4.3. Исследование на математической модели влияния жесткости механических характеристик двигателей двухмассовой ЭМС на динамику системы
4.4. Влияние управляющих воздействий электропривода на динамические нагрузки в электромеханических системах
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы.
Энергосбережение стало одним из приоритетных направлений технического перевооружения, при этом наилучшие результаты получены при внедрении преобразователей частоты в системах электропривода на базе асинхронных короткозамкнутых двигателей (АД КЗ). Все модели выпускаемых частотных преобразователей ориентированы на АД КЗ, в то время как на грузоподъемных механизмах наиболее распространены электроприводы на базе асинхронных двигателей с фазным ротором (АД ФР), вследствие простоты параметрического резисторно-контакторного регулирования скорости, осуществляемого путем коммутаций сопротивлений в цепи ротора. Повышение требований к точности позиционирования перемещаемых грузов заставляет переходить к использованию систем электропривода с диапазоном регулирования скорости до 10:1 без использования датчика скорости. Типовые системы частотного асинхронного электропривода на базе инвертора напряжения со скалярным управлением не в полной мере удовлетворяют таким требованиям, т.к. рабочий участок естественной и регулировочных механических характеристик асинхронного двигателя при скалярном частотном управлении без датчика скорости имеет недостаточную жесткость. Поэтому при частотном регулировании АД изменение нагрузок па валу двигателя сопровождается значительным изменением скорости. Особенно сильно этот недостаток проявляется при получении пониженной скорости в системах двухдвигательного и многодвигательного электропривода.
Для грузоподъемных механизмов требуются системы электропривода, имеющие механические характеристики экскаваторного типа, и
обеспечивающие регулирование и стабилизацию частоты вращения и стабилизацию пускового момента АД ФР. Такие характеристики можно

2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОПРИВОДА НА БАЗЕ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ
2.1. Математические модели асинхронного двигателя с фазным ротором и систем «вентильный преобразователь - асинхронный двигатель» при приведении параметров двигателя к звену постоянного тока
Трехфазный асинхронный двигатель (АД), несмотря на достаточно простую конструкцию, характеризуется сложными электромагнитными и электромеханическими динамическими процессами, что связано со сложным характером взаимодействия магнитных полей, создаваемых фазными обмотками при наличии движения ротора с изменяющейся скоростью. Описание электромагнитных и электромеханических процессов в трехфазном асинхронном двигателе при различных способах управления наиболее полно и точно может быть выполнено в естественной системе координат А,В,С, оси которой сдвинуты друг относительно друга на 120°, что соответствует конструкции АД. Необходимость такого детального описания возникает при решении задач, связанных с исследованием динамических электромагнитных и электромеханических процессов в самой электрической машине. В то же время математическое моделирование и аналитические расчеты в трехфазной системе координат сложны и трудоемки.
При построении математических моделей асинхронного двигателя делаются следующие допущения:
- не учитывается влияние высших пространственных гармоник;
- насыщение и потери в стали отсутствуют;
- фазные обмотки имеют одинаковое число витков, т.е. двигатель симметричен;
- не учитывается влияние пазов;
- не учитывается емкостное сопротивление обмоток и энергия электростатического поля.