Разработка математических моделей и программного обеспечения для поверочных расчетов асинхронных двигателей, работающих в составе высокочастотного вентильного электропривода

• Автор: Кущ, Александр Викторович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Ставрополь
• Количество страниц: 151 с. : ил.

Содержание
Введение
1 Аналитический обзор методов математическою моделирования асинхронных машинновентильных систем. Формулировка задачи.

1.1 Анализ современных асинхронных машинновентильных систем

1.1.1 Специфические особенности нерегулируемых высокочастотных НПЧ

1.2 Анализ способов математического моделирования асинхронных машинновентильных систем

1.2.1 Математическая модель асинхронною двигателя

1.2.2 Математическая модель преобразователя частоты

1.3 Анализ методов реализации математических моделей асинхронных двш ателсй, работающих совместно с преобразователями частоты

1.3.1 Реализация моделей поверочных расчетов.

1.3.2 Реализация моделей динамических процессов

Выводы по 1й главе
2 Разработка магемашческой модели и программного обеспечения для поверочного расчета АД, работающею совместно с НПЧ.
2.1 Общая характеристика модели
2.2 Организация ввода исходных данных
2.2.1 Параметры преобразователя частоты
2.2.2 Параметры эмпирических кривых
2.2.3 Типизация геометрических характеристик зубцовой зоны
стагора .
2.3 Моделирование поверочного расчета
2.3.1 Модель поверочного расчета двигателя с измененными обмоточными данными
2.3.2 Модель поверочного расчета двигателя базовой конструкции
без изменения обмоочных данных, работающего совместно с НПЧ
2.3.3 Погрешность модели поверочного расчета при типизации
исходных данных.
2.4 Оптимизационная модель
Выводы но 2й главе.
3 Математическая модель динамическою расчета для поверочного
расчета АД, работающего совместно с НПЧ.
3.1 Общая характеристика и формулировка динамической модели
3.2 Параметры динамической модели.
3.2.1 Моделирование фазного напряжения
3.2.2 Коэффициенты уравнений напряжений.
3.3 Моделирование электромеханических процессов.
3.4 Моделирование квазистационарных процессов.
3.4.1 Моделирование статических характеристик.
3.4.2 Моделирование гармонического анализа
Выводы по 3й главе
4 Исследование асинхронного двигателя, работающего совместно с ГГЧ с помощью магматическою моделирования
4.1 Исследование предельных значений электромагнитных величин серийных двигателей, работающих совмесшо с ПЧ.
4.2 Влияния индукции в воздушном зазоре и линейной токовой нагрузки на параметры АД, рабогающих совместно с ПЧ
4.3 Исследование динамических режимов с помощью моделирования
4.3.1 Оценка влияния вариации параметров рабочего режима с изменением частоты вращения ротора.
4.3.2 Анализ гармонического состава токов и напряжений с
помощью динамической модели
Выводы по 4й главе
Основные выводы.
Литература


IX региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону» (Ставрополь, ), первой и второй международных научно-технических конференциях «Инфокоммуникационные технологии в науке, производстве и образовании» (Ставрополь, - г. XI международной конференции «Современные проблемы информатизации в прикладных задачах» (Воронеж, ), XI международной конференции «Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты» (Алушта, ). Реализация результатов диссертационной работы. Основные результаты исследований внедрены (что подтверждено соответствующими актами): на базе механико-энергетического департамента нефтегазовой компании АО «КазМунайГаз» (акт о реализации от ), а также ООО «Малая энергетика» (акт о реализации от ). Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы, содержащего 8 наименований. Работа изложена на 1 листах машинописного текста, содержит рисунков . Глава 1. Аналитический обзор методов математического моделирования асинхронных машинно-вентильных систем. Формулировка задачи. Главными составляющими современных асинхронных машинновентильных систем (МВС) являются (рис. ПЧ), которые, в свою очередь делятся на электромашинные и статические. Основная масса Г1Ч [1, 2, 3, 4, 5] производят на базе полупроводниковых элементов - тиристоров, транзисторов и т. В некоторых случаях, например, в ферромагнитно-тиристорных преобразователях в состав статических преобразователей частоты (СПЧ) [6, 7, 8, 9] входит сердечник. Благодаря простоте исполнения, надежности, возможности длительной работы при повышенных скоростях и температурах, меньшей массе и стоимости, они получили широкое использование. Ферромагнитно-тиристорные СПЧ. В двухзвенный ПЧ [, , , ] (рис. УВ), автономный инвертор (АИ), система управления выпрямителем (СУВ), система управления инвертором (СУИ) фильтр (Ф). Напряжение (/с и частота /с питающей сети преобразуется в напряжение ? ЫХ. СУ В позволяет регулировать амплитуду напряжения, а СУИ - частоту. В зависимости от используемой схемы, управление частотой и напряжением может выполнять инвертор, а выпрямитель будет неуправляемым. Рисунок 1. Рисунок 1. Одним из преимуществ двухзвенных ПЧ [, , , ] является возможность регулирования выходной частоты в довольно широком диапазоне как вверх, так и вниз независимо от значения исходной частоты. Для уменьшения содержания высших гармоник у выходного напряжения в двухзвенном СПЧ применяется широтно-импульсный модулятор (ШИМ) []. ШИМ позволяет по определенному закону изменять ширину импульсов в течение определенного интервала. Исходя из этого, инвертор с ШИМ позволяет регулировать не только величину напряжения, а также его спектральный состав. Широтно-импульсный преобразователь (ШИП) [, , ] позволяет регулировать среднее значение напряжение на входе инвертора и, как следствие, напряжение на двигателе. Схема ШИП приведена на (рис. В результате поочередной коммутации вентилей выходной сигнал инвертора формируется из прямоугольных импульсов напряжения различной ширины. К преимуществу ПЧ с ШИМ и ШИП относится возможность работы от нерегулируемого источника напряжения. Однако имеется ряд отрицательных моментов [], связанных с повышением частоты работы ШИМ, а именно наличие электромагнитных помех, воздействующих на другие электротехнические и радиотехнические устройства, и возникновение перенапряжений в цепи нагрузки, что опасно для изоляции обмоток двигателя. Меры, применяемые для борьбы с этими явлениями, состоят в использовании двигателей с повышенным качеством изоляции, в применении экранированных кабелей и специальных фильтров, в ограничении длины электрической связи между ПЧ и ЛД, а также в раздельной прокладке силовых кабелей и кабелей системы управления. Рисунок 1. Непосредственный ГІЧ (рис. Т), первичные обмотки которого подключены к питающей сети, а вторичные обмотки - к силовой вентильной схеме; вентильную часть (ВЧ) (состоящую из нескольких вентильных комплектов).