Разработка оптимальной по уровню электропотребления системы автоматического регулирования вентильного электропривода механизмов длительного режима работы

• Автор: Поляков, Данил Валерьевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 209 с.

1. Анализ существующих систем вентильного электропривода и постановка задач исследования

1.1. Анализ типов и конструкций существующих систем вентильного электропривода

1.2. Определение наиболее перспективного варианта вентильного электропривода для исследований
1.3. Анализ требований к энергетическим характеристикам механизмов длительного режима работы

1.4. Постановка задачи и определение основных направлений исследований

2. Построение математической модели электропривода турбомеханизма как объекта регулирования в системе автоматического регулирования электропривода
2.1. Особенности конструкции синхронного двигателя и его структурная схема как объекта регулирования
2.2. Преобразователь частоты с инвертором тока в системе регулирования синхронного двигателя
2.3. Построение модели и исследование нестационарных процессов в гидротранспортной системе

3. Исследование и оптимизация законов регулирования вентильного электропривода

3.1. Исследование целесообразных режимов работы ВЭП на основе ПЧ с искусственной коммутацией вентилей
3.2. Исследование режимов работы СД при питании от ПЧ с зависимым инвертором тока

3.3. Задача оптимизации режимов по технико-экономическим критериям качества
3.4. Решение задачи оптимизации
4. Синтез системы автоматического регулирования электропривода
4.1. Структура системы автоматического регулирования электропривода
4.2. Синтез многомерного контура регулирования тока
4.3. Управление электроприводом при пуске и малых угловых скоростях
4.4 Синтез контура регулирования скорости
4.5. Синтез формирователя заданий
4.6. Синтез регулятора напора перекачиваемой жидкости
5. Разработка методов контроля координат электропривода
5.1. Контроль токов синхронного двигателя
5.2. Контроль положения ротора и скорости СД
5.3. Контроль электродвижущей силы инвертора
6. Проектирование регулирующей части электропривода
6.1. Функциональная схема электропривода
6.2. Реализация регулирующей части
6.3. Реализация устройства косвенного контроля положения и скорости ротора СД
Заключение
Список литературы
Приложения

Энергосбережение в электроприводе приобретает в современных условиях особое значение. Электропривод - основной потребитель электроэнергии: более 60% всей производимой в СНГ электроэнергии преобразуется в механическую работу посредством электропривода. При этом возрастающая потребность общества в энергии может удовлетвориться как за счет увеличения производства энергии, так и за счет её рационального использования.
Как отмечалось на XI Всесоюзной конференции по проблемам автоматизированного электропривода, для электроприводов мощных механизмов длительного режима работы, где требуется регулирование производительности механизмов при изменениях технологических режимов, перспективным является использование электроприводов переменного тока с вентильными двигателями (ВД). Это обусловлено прежде всего совокупностью их положительных свойств, таких как отсутствие коллекторно-щеточного узла, хорошая управляемость и быстродействие, отсутствие недостаточно надежных редукторов. Следствием этого является высокая надежность и большой срок службы, отсутствие необходимости в периодическом обслуживании, высокие удельные показатели.
Несмотря на то, что перспективность систем приводов с ВД для турбомеханизмов обоснована и существуют серийные приводы с требуемыми динамическими характеристиками, число разработок, посвященных исследованию и повышению энергетических характеристик вентильных электроприводов (ВЭП), недостаточно, а область их применения ограничена специальными классами ВД. Это обусловлено необходимостью разработки системы автоматического регулирования (САР) ВЭП, учитывающей специфику электромеханического преобразования энергии в ВД и особенности турбомеханизмов и систем, на которые они работают и на основе системного подхода разработки

где #п - статическая составляющая напора;
Яф - фиктивная высота подъема жидкости при нулевой подаче;
06 - наибольшая для данной системы подача насоса.
Работа насоса с частотой вращения, определяемой уравнением (1.4), обеспечивает поддержание минимальных значений напора на выходе насосной установки во всем диапазоне изменения ее подачи. Благодаря ликвидации превышения напора энергопотребление насоса уменьшается до необходимого минимума. При регулировании частоты вращения в соответствии с (1.4) снижение энергопотребления по абсолютному значению равно потерям, обусловленным превышением напоров, которые имеют место при работе насосов с постоянной частотой вращения. При этом изменение КПД насоса в зависимости от частоты вращения определяется следующим образом:
^но,

(1.5)
где ?/„„м - значение КПД при номинальной частоте вращения насоса.
Как наиболее перспективный вариант электропривода подобных механизмов для исследований выбран вентильный электропривод. Энергетические характеристики вентильного электропривода обусловлены потерями в частотном преобразователе, а также снижением КПД электродвигателя из-за