Активные преобразователи в регулируемых электроприводах переменного тока : Теория, математическое моделирование, управление

• Автор: Ефимов, Александр Андреевич
• Шифр специальности: 05.09.03, 05.09.12
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Новоуральск
• Количество страниц: 426 с. : ил

1.1 .Основные этапы развития и применения регулируемых

электроприводов переменного тока.

1 .Использование полупроводниковых преобразователей

частоты для повышения энергетической эффективности регулируемых электроприводов переменного тока.
1.3.Рациональные принципы построения полупроводниковых преобразователей частоты и электроприводов переменног о

тока на их основе

1.4. Постановка задач исследования.

Глава 2. ОДНОФАЗНЫЕ АКТИВНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ИХ СХЕМАХ

2.1 .Однофазная нулевая схема активного выпрямителя тока.

2.2.Однофазная нулевая схема активного выпрямителя

напряжения.
2.3.Однофазная мостовая схема активного выпрямителя тока.
2.4.Однофазная мостовая схема активного выпрямителя
напряжения.
2.5.Однофазная схема непосредственного преобразователя частоты
2.6. Выводы
Глава 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ТРЕХФАЗНЫХ
АКТИВНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ И ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА КАК ОБЪЕКТОВ УПРАВЛЕНИЯ
3. Г Математическое описание трехфазного мостового АВН
3.2.Математическое описание трехфазного мостового АВТ
3.3. Мате магическое описание трехфазнотрехфазного НПЧ матричного преобразователя и ДНПЧ
3.3.1. Дискретная математическая модель НПЧ ДНПЧ
3.3.2. Непрерывная математическая модель НПЧ ДНПЧ.
3.4.Математическое описание асинхронного двигателя.
3.5.Математическое описание синхронногистерезисного
двигателя
3.6.Математическое описание вентильноиндуюторного привода
3.7.Вывод ы
Глава 4.УСТАНОВИВШИЕСЯ РЕЖИМЫ РАБОТЫ И СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
АКТИВНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
4.1 .Статические характеристики трехфазного АВН
4.2.Статические характеристики трехфазного АВТ.
4.3.Формирование выходного напряжения трехфазно
трехфазного НПЧ матричного преобразователя.
4 .4 .Вы воды
Глава 5. СИНТЕЗ АЛГОРИТМОВ И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
АКТИВНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ И ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА.
5.1.Алгоритмы ШИМ в активных преобразователях
5.1.1. Модифицированный алгоритм ШИМ активного преобразователя напряжения
5.1.2. Алгоритмы ШИМ активного преобразователя тока.
5.1.3. Алгоритмы ШИМ непосредственных преобразователей частоты с двухкратной модуляцией и ДНПЧ.
5.2.Синтез векгорных САР активных преобразователей.
5.2.1. Векторная САР активного выпрямителя напряжения.
5.2.2. Векторная САР активного выпрямителя тока.
5.3.Системы прогнозирующего релейновекторного управления
5.3.1. Прогнозирующее релейновекторное управление активным выпрямителем напряжения
5.3.2. Прогнозирующее релейновекторное управление активным выпрямителем тока
5.3.3. Прогнозирующее релейновекторное управление непосредственным преобразователем частоты.
5.3.4. Прогнозирующее релейновекторное управление системой АИН АД и асинхронным электроприводом
5.4. Вы воды.
Глава 6. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
АКТИВНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
6.1.Энергетические показатели активных преобразователей
6.2.Методика расчета потерь и энергетических коэффициентов активных преобразователей
6.3.Результаты расчета энергетических показателей
активных преобразователей
6.4.Анализ влияния алгоритмов управления на энергетические показатели активных преобразователей.
6.5.Вывод ы.
Глава 7. ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕГУЛИРУЕМЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ
С АКТИВНЫМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ.
7.1.Асинхронный электропривод на основе системы АВН ЛИН
7.1.1. Лабораторный макет и технические средства измерения
7.1.2. Результаты испытаний макета АВН.
7.1.3. Экспериментальные испытания системы АИНАД
7.2.Активный двухзвеннонепосредсгвенный
преобразователь частоты.
7.3.Синхронногистерсзисный электропривод на
основе системы АВТ АИТ
7.4.Вентильно индукторный электропривод.
7.4.1. Алгоритм определения положения ротора ВИД.
7.4.2. Адаптивная коррекция параметров модели ВИД
7.4.3. Замкнутая САР вентильноиндукторного электропривода.
7.5. Вы воды
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Последующие модификации преобразователей частоты, выпускаемые в составе электропривода комплекгного тиристорного ЭКГ 2, предусматривали возможность использования двухкомплектного управляемого выпрямителя для реализации режима рекуперативного торможения. Применялись более совершенные схемы принудительной коммутации АИН так называемые схемы с пофазной коммутацией, реализующие режим 0гралусного управления с независящей от коэффициента мощности нагрузки кривой выходного напряжения АИН. Были освоены серии тиристорных Г1Ч мощностью до 5 кВА для регулирования скорости АД в диапазоне 1. Данные ТПЧ были построены на основе АИН с одно и двухсгупенчатой коммутацией. Существенным преимуществом последних являлась возможность рекуперации энергии в сеть при помощи однокомплектного управляемого тиристорного выпрямителя. Электропривод комплектный тиристорный реверсивный ЭКТР, мощностью 0 0 кВА, предназначенный для индивидуального питания двигателей серии 4А и ВАО, был выполнен на базе АИТ с осекающими диодами. Данный тип ТПЧ имел более простые схемные решения, по сравнению с ТПЧ на базе АИН. Комплектный тиристорный электропривод разрабатывался на базе тиристоров серии ТБ, специальных коммутирующих конденсаторов, имеющих по сравнению с конденсаторами типа ИБГЧ в 2 3 раза меньшие габариты. Система управления была разработана на базе интегральных микросхем 3 и 0 серий, что позволило сократить ее объем по сравнению с системой управления на дискретных элементах ориентировочно в два раза. Основные недостатки инверторных преобразователей частоты, освоенных на первом этапе, заключались в несинусоидальности выходного тока и в неравномерности вращения двигателя при малых частотах, что ограничивало диапазон регулирования скорости. Кроме того, проявлялось ограничение быстродействия, связанное с наличием силового фильтра в канале амплитудного регулирования выходного напряжения. Была характерна несинусои дальность тока, потребляемого из сети и низкий входной коэффициент мощности, что было обусловлено свойствами управляемого выпрямителя с естественной коммутацией и фазовым управлением. В плане создания НПЧ большой вклад в разработку тиристорных преобразователей частоты с естественной коммутацией внесли советские ученые И. Я. Бернштейн , Ю. М. Быков , Г. Г. Жемеров , Ю. М. Иньков 9,2, Г. В. Грабовецкий , Г. С. Зиновьев2, Б. И. Фираго 0. Ими была разработана теория НПЧ с естественной коммутацией, учитывающая появившеюся новую элементную базу тиристоры. НПЧ, предназначенные для электроприводов и систем управления и защиты энергетических реакторов ,7. Преобразователи типа ПНЧ обеспечивали питание обмоток приводных двигателей постоянным током для удержания органов регулирования в заданном положении, а также питание трехфазных двигателей напряжением низкой частоты. Б преобразователях частоты типа ПНЧ 1 и ПНЧ 2 была применена трехфазная нулевая схема при совместном управлении группами вентилей. Преобразователи имели номинальную мощность 5 кВ А, диапазон рабочих частот 0 8 Гц, наибольшее выходное напряжение В. В преобразователях типов ПНЧ 3 и ПНЧ 4 применена эквивалентная шестифазная схема с уравнительным реактором. Номинальная мощность преобразователей обоих исполнений кВА, диапазон рабочих частот соответственно 0 3 Гц и 0 4,1 Гц. Серийно выпускались однофазнотрехфазные НПЧ средней мощности типа АОТР и АОТР 3. Преобразователи были выполнены на основе нулевых схем и содержат в первом случае , а во втором случае тиристоров типа ВКДУ 0. При однофазном питающем напряжении 0 В, Гц на выходе НПЧ можно было получить напряжение, регулируемое в пределах 0 В с частотой, изменяемой дискретно в диапазоне 2,8 . Гц. Номинальный ток нагрузки для НПЧ первого типа был 0 А, а второго типа 0 А. Коэффициент мощности не ниже 0,5, а КПД не ниже 0 Электроприводы комплектные тиристорные разрабатывались и на базе Ч. Они имели четыре типоиснолнения по мощности 0, 5, 5 и 0 кВг при значениях полной мощности от 0 до 0 кВ А. Частота выходного напряжения регулировалась в пределах от 0,5 до Г ц. Силовая часть НПЧ представляла собой три фазы, выполненные на трехфазных тиристорных мостах, включенных по встречнопараллельной схеме, управление которыми осуществлялось как совместное, так и раздельное.