Синхронный электропривод турбокомпрессорных установок с системой частотного управления

• Автор: Туркин, Максим Александрович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Липецк
• Количество страниц: 166 с. : ил.

1. СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА НА БАЗЕ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ ДЛЯ КОМПРЕССОРНЫХ УСТАНОВОК

1.1. Обзор современных систем синхронного электропривода компрессорных установок

1.2. Построение систем управления с синхронным электроприводом

1.3. Синхронный электропривод компрессора кислородной станции

Выводы

2. ИССЛЕДОВАНИЕ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ МАТЕМАТИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ

2.1. Математическое описание синхронного двигателя в системе электропривода

2.2. Математическое моделирование преобразователя частоты с инвертором тока

2.3. Система управления электроприводом с синхронным двигателем

Выводы

3. ПОСТРОЕНИЕ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ЧАСТОТНЫМ

СИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ
3.1. Определение оптимального режима работы синхронного двигателя
при частотном регулировании
3.2. Режим работы синхронного двигателя с минимизацией потерь энергии
3.3. Структура САР СД, питаемого от ИТ с ШИМ с реализацией различных законов регулирования
3.4. Управление синхронным двигателем на основе косвенной оценки угловой скорости и угла положения ротора
Выводы

4. СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА
КОМПРЕССОРА С СИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ
4 Л. Критерии выбора управляющего процессора
4.2. Групповое регулирование производительности компрессоров кислородной станции
4.3. Энергетика электропривода с синхронным двигателем и компрессорной станции
4.4. Учет расхода электроэнергии
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Параметры компрессора К3000
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Параметры синхронного двигателя ТДС-2000
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Результаты моделирования пуска СД
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Акт о внедрении в учебный процесс

В условиях современного производства на первый план выходят мероприятия по решению вопросов повышения экономичности действующих электроприводов (ЭП) механизмов различного класса. Улучшение энергетических показателей путем внедрения новых алгоритмов управления является одной из приоритетных задач электропривода.
Актуальность темы исследования. Синхронные двигатели (СД) получили широкое распространение в промышленности благодаря таким качествам как дешевизна, регулируемый соэср, высокий КПД, приемлемые массогабаритные показатели. В настоящее время ими оснащены практически все высокомощные неуправляемые механизмы, например, вентиляторы, насосы. В связи с увеличивающимися технологическими и экономическими требованиями все большая часть данного вида приводов переводится в разряд регулируемых.
Системы частотного синхронного электропривода (ЭП) находят все большее применение на мощных производственных механизмах, например, прокатных станах. В этом случае к ЭП предъявляются высокие требования в отношении динамических и экономических свойств. В ЭП турбомеханизмов, напротив, требования к динамике и глубине регулирования частоты вращения не столь критичны, поэтому здесь наилучшим решением является применение системы частотнорегулируемого синхронного ЭП без датчика скорости, обеспечивающей экономичное регулирование расхода и давления воздуха. Однако, в настоящее время на производстве в основном применяются неэкономичные системы дроссельного регулирования расхода воздуха. Поэтому разработка и исследование синхронного электропривода турбокомпрессорных установок с системой частотного управления является актуальной и своевременной.
Работа выполнена в рамках научного направления кафедры электропривода ЛГТУ «Разработка и исследование систем электропривода переменного тока», а также при поддержке гранта РФФИ 07-08-96431 «Анализ и синтез систем управления динамическими процессами в нелинейных электромеханиче-

В результате преобразований получили модель, где входное задание по напряжению представлено в виде симметричного трехфазного напряжения, а измеренные токи представлены в том же виде. Математическая модель трехфазного СД представлена на рис. 2.3,2.4,2.5,2.6.
Также в модели СД представлены следующие блоки: блок расчета параметров СД «регетеп», блок расчета «фи», т.е. активного тока, реактивного и общего тока.
Произведем проверку построенной математической модели путем:
- сопоставления результатов моделирования статического режима при номинальной нагрузке паспортным данным приведенным в приложении 1;
- сопоставления переходных процессов при прямом пуске эталонным процессам при тех же условиях.
В случае сходимости результатов моделирования с экспериментальными данными математическую модель СД можно считать достоверной.
Для проверки точности математической модели в статическом режиме была составлена векторная диаграмма СД, представленная на рис. 2.7. На векторной диаграмме СД показаны изображающие векторы 0а, 1а, Еа и так далее, определенные в установившемся режиме работы математической модели СД.
Динамические характеристики полученные при моделировании соответствуют динамическим характеристикам СД , приведенным в литературе [38]. Данные характеристики приведены в приложении 2.
В установившихся режимах комплексы Йа, 1а, Еа и так далее неизменны, т.е. изображающие векторы не изменяются ни по модулю, ни по направлению в координатах б, ц.
В результате получили полное выполнение первого условия.