Энергосберегающий электропривод вентиляторных механизмов по системе НПЧ-АД с программным формированием напряжения

• Автор: Сарваров, Анвар Сабулханович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Магнитогорск
• Количество страниц: 340 с. : ил.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ МОДЕРНИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ВЕНТИЛЯТОРНОГО ТИПА
1.1. Обзор состояния электроприводов переменного тока на промышленных предприятиях
1.2. Классификация требований по регулированию частоты вращения электроприводов переменного тока
1.2.1. Роль «мягкого» пуска в энергосбережении
1.2.2. Возможности ступенчатого регулирования в электроприводах переменного тока
1.2.3. Условия применения плавного пуска
1.3. Оценка эффективности вариантов модернизации электроприводов переменного тока (на примере ОАО «ММК»)
1.4. Классификация и характеристики механизмов с вентиляторной нагрузкой. Требования к электроприводам
1.4.1. Общие характеристики турбомеханизмов
1.4.2. Особенности характеристик насосов
1.4.3. Особенности работы вентиляторов
1.4.4. Особенности работы турбокомпрессоров
1.4.5. Обобщение требований к электроприводам механизмов
с вентиляторной нагрузкой
1.5. Современные способы и средства улучшения регулировочных возможностей асинхронных двигателей
1.5.1. Оценка возможности применения системы ТПН-АД в энергосберегающем электроприводе с вентиляторной нагрузкой
1.5.2. Современные преобразователи частоты для энергосберегающего электропривода
1.5.3. Перспективы применения АВК и режимов двойного питания АД

для целей энергосбережения
* 1.6. Обоснование возможности применения системы НПЧ-АД со ступенчатым формированием частоты для энергосберегающего вентиляторного
электропривода
1.7. Постановка задач по созданию энергосберегающего вентиляторного
электропривода по системе НПЧ-АД
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЯМИ НПЧ ДЛЯ ПРОГРАММНОГО ФОРМИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ
2.1. Анализ существующих силовых схем НПЧ и выбор базового
варианта низковольтного преобразователя
« 2.2. Обоснование принципов управления НПЧ при ступенчатом
формировании выходной частоты
2.3. Основные законы управления ПЧ с АИН и АИТ при искусственной коммутации и анализ возможности их реализации в НПЧ
2.3.1. Представление законов управления с помощью коммутационных функций и результирующего вектора
2.3.2. Особенности реализации в НПЧ закона управления с двухфазным питанием АД
2.4. Разработка алгоритмов управления вентилями при реализации
^ двухфазного питания
2.4.1. Алгоритмы формирования 3-пульсного напряжения
2.4.2. Алгоритмы формирования 6-пульсного напряжения
2.5. Разработка способов управления НПЧ при чередовании интервалов
2-х и 3-фазного питания АД
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ НПЧ-АД С ПРОГРАММНЫМ ФОРМИРОВАНИЕМ НАПРЯЖЕНИЯ
3.1. Анализ основных методов исследования процессов в НПЧ
* 3.1.1. Метод гладкой составляющей
3.1.2. Метод переключающих функций
3.1.3. Метод универсальных математических моделей
3.2. Разработка математического описания НПЧ и модели на её основе
3.2.1. Особенности построения математического описания
3.2.2. Определение состояния вентилей НПЧ на модели
3.3. Математическое обобщение алгоритмов программного формирования напряжения
3.3.1. Представление работы СИФУ переключающими функциями
3.3.2. Представление алгоритмов управления вентилями при программном формировании напряжения НПЧ на основе переключающих функций
3.4. Разработка модели асинхронного двигателя
3.5. Обоснование задач исследований на модели системы НПЧ-АД с программным формированием напряжения
3.6. Моделирование процесса пуска
3.7. Исследование разомкнутой системы НПЧ-АД в стационарном режиме
при формировании различных ступеней частот напряжения
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ НОВЫХ СИЛОВЫХ СТРУКТУР НПЧ И СПОСОБОВ ФОРМИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ ВЕНТИЛЯТОРНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА
4.1. Двенадцатипульсный НПЧ с поочередным подключением потенциально не связанных групп
4.2. Исследование системы 12-пульсный НПЧ-АД
4.3. Анализ вариантов построения преобразователей для высоковольтных электроприводов вентиляторного типа
4.4. Разработка каскадного 18-пульсного НПЧ для высоковольтного электропривода
4.4.1. Система питания и силовая структура преобразователя
4.4.2. Принцип формирования частоты 25 Гц
Оценивая в целом систему ТПН-АД, следует отметить её такие достоинства, как простота силовой схемы (рис. 1.7), надёжность, удобство управления и лёгкость автоматизации в общей технологической схеме
производства.
Рис. 1.7. Силовая схема системы ТПН-АД
Существенным недостатком её является значительное увеличение потерь в обмотке ротора при работе на низких частотах вращения и, как следствие, невозможность длительной работы на этих частотах. Возрастание потерь в роторе на низких оборотах и одновременно с этим ухудшение вентиляции двигателя приводит к снижению допустимого момента. В [42] проведён подробный анализ влияния диапазона регулирования на коэффициент завышения мощности самовентилируемого двигателя.
Коэффициент завышения мощности самовентилируемого двигателя при вентиляторной нагрузке определяется выражением [42]
где О = сон/со - диапазон регулирования двигателя (со -минимальная скорость);
8 н = вн - номинальное скольжение для короткозамкнутого двигателя; Рао - коэффициент ухудшения теплоотдачи при неподвижном

Б -1 + Бн'
(1.20)