Повышение эффективности информационно-измерительных и управляющих систем электропривода с асинхронным электродвигателем

• Автор: Бурцев, Павел Алексеевич
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 152 с. : ил.

Реферат
Диссертационная работа 148 с., 4 гл., 75 рисунков, 7 таблиц,
130 источников, приложение.
АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, ВЕКТОРНЫЙ МОДУЛЯТОР, ГИСТЕРЕЗИСНЫЙ КОМПАРАТОР, КОЭФФИЦИЕНТ НЕРАВНОМЕРНОСТИ ВРАЩЕНИЯ, СИНУСОИДАЛЬНЫЙ МОДУЛЯТОР, ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ.
Целью диссертационной работы является улучшение технических характеристик электроприводов с асинхронными электродвигателями за счет совершенствования их микропроцессорных информационно-измерительных и управляющих систем.
В процессе работы проведено исследование особенностей влияния блоков формирования ШИМ сигналов на параметры ИИУС приводов с асинхронными электродвигателями; определена зависимость коэффициента неравномерности вращения от разрядности аналого-цифровых преобразователей датчиков фазных токов; разработан и отлажен макетный образец ИИУС электропривода с АД, на базе которого проведено экспериментальное исследование влияния сигналов нулевой последовательности на параметры ИИУС, предложен метод (способ) искусственного загрубления для моделирования токового контура ИИУС электропривода с применением микропроцессорных прецизионных датчиков фазных токов.
Основные результаты работы внедрены на ОАО «ЦНИТИ» и ФГУП «Салют».

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
1.1 Асинхронный двигатель как часть электропривода
1.2 Трехфазный инвертор напряжения
1.3 Обзор алгоритмов управления электроприводным
оборудованием с асинхронными электродвигателями
1.4 Постановка задачи
Выводы по главе
ГЛАВА 2 СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СИГНАЛОВ НУЛЕВОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ТРЕХФАЗНЫХ ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫХ МОДУЛЯТОРОВ
2.1 Особенности реализации синусоидальных модуляторов
2.1.1 Особенности реализации синусоидальной модуляции
сравнительным методом
2.1.2 Особенности реализации модуляторов на базе пространственновекторной ШИМ
Выводы по главе
ГЛАВА 3 АНАЛИЗ СИСТЕМ СКАЛЯРНОГО И ВЕКТОРНОГО УПРАВЛЕНИЯ
3.1 ИИУС электроприводов с электродвигателями переменного тока.
3.2 Скалярные ИИУС электроприводов с электродвигателями
переменного тока
3.3 Векторные ИИУС электроприводов с электродвигателями
переменного тока
3.3.1 Координатные преобразователи
3.3.2 Способы полеориентации векторных ИИУС
3.4 Разработка математической модели токовых контуров

электропривода с АД
3.4.1 Определение зависимости коэффициента неравномерности
вращения от разрядности АЦП
Выводы по главе
ГЛАВА 4 РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МАКЕТНОГО ОБРАЗЦА ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ И УПРАВЛЯЮЩЕЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА С АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ
4.1 Разработка концепции макетного образца ИИУС электропривода

4.1.1 Разработка концепции силовой части
4.1.2 Аварийные режимы
4.1.3 Разработка концепции управляющей части
4.1.4 Разработка концепции фазных токовых датчиков
4.2 Обеспечение требований электромагнитной совместимости при
разработке цифровых ИИУС
4.2.1 Обеспечение требований ЭМС при проектировании интерфейсной части устройств
4.2.2 Обеспечение требований ЭМС при конструировании печатных
плат разрабатываемого устройства
4.3 Сравнительный анализ сигналов нулевой последовательности и
их влияние на параметры ИИУС в замкнутом по току контуре
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ

Достоинствами такого вида модуляции является простота реализации без использования микропроцессорных систем и сигнальных контроллеров, а также идеальный синусоидальный сигнал основной гармоники в качестве опорного.
Недостатком синусоидальной модуляции является невысокий коэффициент использования выпрямленного напряжения питания, который определяется соотношением:
где Идин - максимальная линейная область выходного напряжения.
Следовательно, максимальное значение межфазного напряжения:
Uав = — —dc ■ т ■ sin(fl + л /6) (2.6)
UBC = ——• т ■ sin(<9 + 5л 16) (2.7)
ССд = ^'2* • т■ sin(<9 + Зя72), (2.8)
где в - угол положения ротора (радиан).
Из-за ограничения минимальной величины импульсов управляющего сигнала и введения временных задержек при переключении транзисторов силового инвертора (Dead-time) его значение будет еще ниже 70-78%.
В случае соединения моторных обмоток по схеме звезда с изолированной нейтралью UH:
(2.9)