Преобразователь частоты для электропитания судна с берега

• Автор: Коршунов, Алексей Викторович
• Шифр специальности: 05.09.03, 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 119 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1. Способы преобразования частоты

1.1 Электромашинный преобразователь частоты

1.2 Непосредственный преобразователь частоты

1.3 Преобразователь частоты с автономным инвертором

1.4 Преобразователь частоты с ведомым инвертором

2. Определение параметров элементов преобразователя

2.1 Определение параметров элементов инвертора и выпрямителя

2.2 Реактивная мощность, потребляемая инвертором

2.3 Обоснование необходимости управляемого выпрямителя

2.4. Индуктивность сглаживающего реактора
2.5 Способы улучшения формы выходного напряжения
2.6 Запуск синхронного компенсатора
3. Система автоматического управления частотой выходного напряжения
3.1 Математическая модель преобразователя
3.2 Синтез регулятора внутреннего контура
3.3 Влияние вариации параметров объекта и регулятора на качество переходных процессов и устойчивость САУ
3.4 Синтез регулятора внешнего контура
3.5 Цифровая реализация регуляторов
3.6 Цифровая реализация системы импульснофазового управления
3.7 Измерение частоты выходного напряжения
4. Экспериментальное исследование макета преобразователя
4.1 Назначение макета преобразователя
4.2 Состав макета, конструктивные особенности, характеристики
и параметры его элементов
4.3. Экспериментальное исследование системы автоматического управления частотой
Заключение
Список литературы


Наиболее целесообразным является регулирование активной мощности путем изменения углов управления инвертора или выпрямителя преобразователя. Целью работы является исследование и анализ режимов работы предлагаемого преобразователя, разработка методик расчета отдельных его элементов, а также разработка системы автоматического регулирования частоты выходного напряжения преобразователя путем изменения угла управления инвертора. Формулировка требований, предъявляемых к синхронному компенсатору преобразователя. Обоснование выбора индуктивности сглаживающего реактора звена постоянного тока. Обоснование целесообразности регулирования активной мощности преобразователя изменением угла управления инвертора. Разработка математической модели преобразователя. Разработка и обоснование структуры регулятора частоты. Синтез регулятора частоты для разработанной математической модели преобразователя. В работе не ставится задача разработки регулятора выходного напряжения преобразователя. При решении поставленных задач использованы основные положения теоретической электротехники, теории электроники, электропривода, теории автоматического управления, методы численного анализа и математической обработки результатов, а также натурные эксперименты. Расчетные данные получены путем математического моделирования на ПК. Для преобразования электроэнергии с частотой Гц в электроэнергию с частотой Гц возможно использование электромашинного преобразователя частоты, состоящего из приводного двигателя, питаемого от сети 0 В, Гц и генератора, вырабатывающего электроэнергию с частотой Гц и напряжением 0 В. В качестве приводного двигателя можно использовать двигатель постоянного тока (рис. Необходимость применения управляемого выпрямителя (УВ), обеспечивающего заданный режим пуска электродвигателя и поддержание в дальнейшем стабильной частоты вращения. Необходимость периодического ухода за коллектором. Рис. Другим вариантом является использование двух соединенных синхронных машин и Гц соответственно. Отсутствие- в двигателе коллектора повышает общую надежность системы и снижает затраты на техобслуживание. Машины, рассчитанные на разную частоту, имеют, как правило, разную скорость вращения, обусловленную числом полюсов. В этом случае для передачи вращающего момента с вала двигателя на вал генератора необходима дополнительная механическая передача. Цепная передача. Клиноременная передача. Редукторная зубчатая передача. Цепная и клиноременная передачи просты и дешевы. Применять цепные передачи следует с особым вниманием, так- как параллельность расположения осей приводных колес и расстояний между ними должны соблюдаться с очень высокой точностью. Цепные передачи создают высокий уровень шума, который не могут устранить даже амортизирующие устройства. Клиноременная передача бесшумна в работе Ее недостатками являются относительно большие габариты, возможность проскальзывания, возгорания и обрыва ремней. Это снижает надежность преобразователя. Зубчатые передачи обладают относительно • высоким КПД, надежностью и низким уровнем шума. Недостатками является их высокая* стоимость, масса и габариты. Более выгодным представляется использование двух соединенных синхронных машин и Гц соответственно, имеющих при этом одинаковую частоту вращения ротора (рис 1. СД) 0 В, Гц с числом пар полюсов р = 5 и синхронный генератор (СГ) 0 В, Гц с числом пар полюсов р = 6. Номинальная частота вращения обеих машин равна п = 0 об/мин. Подобные машины также выпускаются серийно [, ]. Жесткое сочленение валов машин повышает общую надежность системы и снижает затраты на техобслуживание. Машины, вращающиеся с низкой частотой, имеют пониженный уровень шума и вибрации. К недостаткам необходимо отнести высокие удельные массо-габаритные показатели и стоимость тихоходных машин. Рис. Высокая перегрузочная способность. Высокое качество выходного напряжения. Гальваническая развязка входной и выходной электрических сетей. Необходимость периодического технического обслуживания. Необходимость автоматизированной пусковой аппаратуры. Повышенный шум и вибрация. Большая масса и габариты электрических машин.