Частотный электропривод малой мощности с бестрансформаторными преобразователями частоты

• Автор: Ревнев, Станислав Сергеевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 143 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
[.СОВРЕМЕННЫЕ СИСТЕМЫ ЧАСТОТНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Современные системы частотного электропривода
1.2. Преобразователи частоты в электроприводе переменного тока
1.3. Цель и задачи исследования
2. АНАЛИЗ СРЕДНЕЧАСТОТНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЗВЕНЕ
ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЧАСТОТЫ
2.1. Автономный инвертор напряжения как нагрузка звена постоянного 29 напряжения
2.2. Математическое описание работы звена постоянного напряжения
2.3. Разработка машинной модели для решения уравнений, описывающих 38 процессы в звене постоянного напряжения
2.4. Анализ результатов моделирования процессов, протекающих в звене 44 постоянного напряжения
2.5. Сравнительный анализ работы звена постоянного напряжения при
различных вариантах нагрузки
2.6. Выводы
3. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ КАК ПОТРЕБИТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
3.1. Общие положения
3.2. Коэффициент мощности преобразователей
3.3. Дополнительные критерии оценки влияния преобразователей на 79 питающую сеть
3.4 Выводы
4. РАЦИОНАЛЬНЫЕ ВАРИАНТЫ ПОСТРОЕНИЯ ЧАСТОТНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА
4.1. Общие положения
4.2. Анализ электроприводов с резистивным торможением
4.3. Анализ электроприводов с конденсаторным торможением
4.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ
Преимущества бесконтактных электродвигателей переменного тока в сочетании с возможностями современной силовой преобразовательной техники и микропроцессорных вычислительных средств определяют безусловную перспективность частотного электропривода, который все более интенсивно вытесняет регулируемые приводы постоянного тока. В промышленно развитых странах налажен выпуск высококачественных, компактных и надежных частотных электроприводов, находящих применение в различных устройствах, начиная от бытовой техники и заканчивая прецизионным оборудованием.
Для широкого класса механизмов необходимы электроприводы малой мощности (до 10 кВт). Бесконтактные варианты таких приводов реализуются с использованием как асинхронных двигателей с
короткозамкнутым ротором, так и синхронных двигателей с возбуждением от постоянных магнитов.
Несмотря на существенные достижения в области создания регулируемого электропривода переменного тока, требуется дальнейшее развитие методов проектирования систем частотного электропривода, определение рациональных областей применения тех или иных схемных решений, оценка влияния преобразовательных устройств, входящих в состав электропривода, на питающую сеть. На определенных этапах развития частотного привода его широкому распространению
препятствовало множество проблем в области как создания
преобразователей частоты, так и разработки систем управления. Возможности современных микропроцессорных устройств позволяют создавать приемлемые по многим показателям системы управления даже при реализации достаточно сложных алгоритмов. В области исследования
и регулирования силовой преобразовательной части привода ряд существенных проблем сохраняется и в настоящее время.
В частотных приводах в основном используются статические преобразователи двух видов - преобразователи с непосредственной связью и преобразователи с промежуточным звеном постоянного напряжения. В силу целого ряда обстоятельств преобразователи частоты с непосредственной связью (ПЧНС) более приемлемы в диапазоне средних и больших мощностей, для приводов малой мощности наиболее перспективными являются преобразователи частоты с промежуточным звеном постоянного напряжения (ПЧ ЗПН).
Среди многообразия ПЧ ЗПН наибольшее распространение получили преобразователи, выполненные по схеме «неуправляемый выпрямитель - автономный инвертор напряжения» (НВ - АИН). В настоящее время освоено производство полностью управляемых вентилей (МДП, -ГСВТ, -биполярных транзисторов) с высокими уровнями коммутируемых напряжений, что позволяет в системе НВ - АИН избавиться от согласующего трансформатора, расположенного между питающей сетью и выпрямителем. Тем самым существенно улучшаются массогабаритные и стоимостные показатели привода.
Бестрансформаторные схемы преобразователей имеют безусловно большие перспективы в современном электроприводе.
Одна из проблем использования системы НВ — АИН связана с обеспечением тормозных режимов работы привода. В данных преобразователях используются два основных способа отбора энергии от привода, работающего в тормозном режиме:
- рассеивание энергии на специальном резисторе, подключаемом к выходу выпрямителя на время торможения (резистивное торможение);
- накопление энергии в конденсаторе фильтра (конденсаторное торможение).

При заданной мощности нагрузки Рн ток гн можно определить по формуле:

(2.10)
Н ис итсо*(соі)
Для тока выпрямителя і запишем выражение
і = і +і .

(2.11)
Момент /,,, в который ток выпрямителя і снижается до нуля, можно

определить, исходя из (2.8)-(2.11) и рис. 2.4, в соответствии с выражением:
г = С ■ со ■ ит • 57>?(соГ2 ) • (2-12)
ит-со$[соІ2)
На интервале ^2;і31 ток вьшРямителя равен нулю и нафузка
питается энергией конденсатора С1, т.е. фактически нагрузка потребляет такое же количество энергии, какое отдает конденсатор фильтра:
Р,Г^~ (2.13)