Разработка и исследование системы "Тиристорный преобразователь напряжения - асинхронный двигатель" с вычислителем скорости ротора по ЭДС статора

• Автор: Нестеров, Константин Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 141 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. ОБЗОР «БЕЗДАТЧИТСОВЫХ» СИСТЕМ ТИН-АД
1.1. Методы плавного пуска асинхронного двигателя
1.2. Способы косвенной оценки скорости асинхронного двигателя
1.3. Постановка задачи исследования
2. АНАЛИЗ ПЕРСПЕКТИВНЫХ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ СКОРОСТИ АСИНХРОННОГ О ДВИГАТЕЛЯ В СРІСТЕМЕ ТПН-АД
2.1. Анализ методов оценки скорости, основанных на расчёте дифференциальных уравнений асинхронного двигателя
2.2. Анализ адаптивных методов оценки скорости
2.3. Анализ возможности использования информации об ЭДС статора двигателя в системе ТПН-АД для оценки его скорости
2.4. Выводы
3. СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА СИСТЕМЫ ТПН-АД С ВЫЧИСЛИТЕЛЕМ СКОРОСТИ
3.1. Статические характеристики вычислителя скорости
3.2. Исследование влияния отклонения параметров двигателя на статические характеристики вычислителя скорости
3.3. Выводы
4. ДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЭЛЕКТРОПРИВОДА СИСТЕМЫ ТПН-АД С ВЫЧИСЛИТЕЛЕМ СКОРОСТИ
4.1. Исходные положения
4.2. Динамические характеристики «бездатчикового» электропривода и вычислителя скорости
4.3. Исследование влияния отклонения параметров двигателя на динамические характеристики «бездатчикового» электропривода и вычислителя скорости
4.4. Моделирование работы «бездатчикового» электропривода

4.5. Выводы
5. ВОПРОСЫ ПОСТРОЕНИЯ «БЕЗДАТЧИКОВОГО» ЭЛЕКТРОПРИВОДА
5.1. Способы реализации измерителя ЭДС
5.2. Способы построения вычислителя скорости
5.3. Выводы
6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
6.1. Структура экспериментального стенда
6.2. Результаты эксперимента
6.3. Реализация «бездатчиковой» двухконтурной САР скорости двигателя с внутренним контуром электромагнитного момента
6.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Методика получения рассматриваемых в работе
зависимостей и коэффициентов
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Исходный код программного обеспечения
экспериментального стенда
ПРИЛОЖЕЕ1ИЕ 3. Материалы использования результатов работы
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время большая часть электроприводов выполняется на основе асинхронных короткозамкнутых электродвигателей. Регулирование скорости асинхронного двигателя (АД) осуществляется путём изменения параметров питающего его напряжения с использованием преобразователя частоты (ПЧ) или тиристорного преобразователя напряжения (ТПН). Преобразователи частоты обладают лучшими техническими показателями по сравнению с ТПН, но имеют при этом и большую цену, поэтому, в ряде случаев использование преобразователей напряжения оказывается более целесообразным.
Основная область применения ТПН - устройства плавного пуска (УПП), главной задачей которых является осуществление безударного запуска двигателя. Такие устройства выпускаются практически всеми крупнейшими производителями силовой преобразовательной техники. Также тиристорные преобразователи напряжения могут использоваться в составе электроприводов механизмов, имеющих вентиляторный характер нагрузки и в позиционных электроприводах, не требующих высокого качества регулирования скорости.
Устройства плавного пуска, как правило, обеспечивают снижение пускового тока АД и уменьшение ударных нагрузок на механизм (по сравнению с прямым пуском), которое в существующих системах реализуется путем формирования временной диаграммы напряжения или ограничением пускового тока (или момента) двигателя. Указанные способы не обеспечивают поддержания заданного темпа разгона двигателя при изменяющихся параметрах рабочего органа, присоединённого к валу двигателя (момента инерции и момента сопротивления), что является необходимым требованием для ряда механизмов.
В работе показано, что поддержание ускорения двигателя в системе ТПН-АД на заданном уровне при изменяющихся параметрах рабочего механизма возможно только в замкнутой по скорости системе управления, для чего необходимо иметь сигнал обратной связи по скорости. Установка датчика
При моделировании процессов в системе ПЧ-АД максимальная ошибка
вычислителя скорости составила 0,0056cün.
На рис. 2.3 приведены расчётные процессы запуска двигателя 4A200L6Y3
в системе ТПН-АД с тем же вычислителем скорости.
o.e.
О 5 10 1, с 0 5 Юре
в) г)
Рис. 2.3. Запуск двигателя 4А200Ь6УЗ в системе ТПН-АД с вычислителем, построенным по выражению (1.11): а, в - на холостом ходу, б, г - с моментом сопротивления на валу Мс = 0,5АД 1 - заданная скорость, 2 — действительная и вычисленная скорости
Этот же вычислитель скорости в системе ТПН-АД имеет максимальную ошибку 0,016солг- Моделирование показывает, что как в системе ПЧ-АД так и в системе ТПН-АД погрешность вычислителя скорости, основанного на (1.11), относительно невелика.