Разработка и исследование усовершенствованных структур электроприводов на основе систем "преобразователь частоты - асинхронный двигатель" при различных способах управления

• Автор: Барац, Евгений Ильич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 251 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОВРЕМЕННЫЕ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЕ АСИНХРОННЫЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ
1.1. Современная элементная база силовой электроники
1.2. Преобразователи частоты
1.3. Особенности работы асинхронного двигателя и инвертора в системе ПЧ-АД
1.4. Скалярное управление
1.5. Векторное управление
1.6. Оптимизация энергопотребления
1.7. Задачи исследования
1.8. Выводы
2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ
2.1. Общие вопросы моделирования асинхронного двигателя
2.2. Моделирование установившихся режимов
2.3. Динамическая модель
2.4. Учет вытеснения тока в обмотке ротора
2.5. Учет потерь в стали
2.6. Учет насыщения магнитной цепи
2.7. Выводы
3. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ СКАЛЯРНОГО УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА
ТУРБОМЕХАНИЗМОВ
3.1. Анализ эффективности использования частотно-регулируемого электропривода в турбомеханизмах
3.2. Исследование возможностей оптимизации магнитного потока

3.3. Разработка метода компенсации снижения перегрузочной способности (IR-компенсации)
3.4. Разработка структуры и алгоритма работы системы скалярного управления
3.4.1. Обшая структура электропривода
3.4.2. Алгоритм широтно-импульсной модуляции
3.4.3. Компенсация снижения перегрузочной способности
3.4.4. Энергосберегающий режим
3.4.5. Уточненная структура системы управления
3.5. Выводы
4. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ПРЯМОГО УПРАВЛЕНИЯ МОМЕНТОМ
4.1. Разработка алгоритма управления инвертором
4.1.1. Принцип прямого управления моментом
4.1.2. Общая структура системы прямого управления моментом
4.1.3. Модификация регуляторов момента и потока
4.1.4. Моделирование системы прямого управления моментом
без учета наблюдателя
4.2. Разработка адаптивного наблюдателя регулируемых координат
4.2.1. Основные проблемы идентификации регулируемых координат
4.2.2. Общая схема идентификации регулируемых координат
4.2.3. Предварительный анализ степени влияния параметров двигателя и неточностей измерений на работу системы
4.2.4. Предварительная идентификация параметров двигателя
4.2.5. Работа в режиме предварительного намагничивания
4.2.6. Вычисление потокосцепления статора
4.2.7. Вычисление скорости вращения ротора
4.3. Синтез регулятора скорости
4.4. Структура системы прямого управления моментом
4.5. Выводы

5. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ АЛГОРИТМОВ
УПРАВЛЕНИЯ
5 Л. Моделирование системы скалярного управления
5.2. Моделирование системы прямого управления моментом
5.3. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. АЛГОРИТМЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. МАТЕРИАЛЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ
РАБОТЫ

1.6. Оптимизация энергопотребления
В последние годы проблеме энергосбережения уделяется все больше внимания в связи с ростом цен на электроэнергию и ограниченными возможностями увеличения мощности электрогенерирующих установок. Поэтому современные разработки в области электропривода, так или иначе, затрагивают проблему оптимизации потребления электроэнергии и природных ресурсов. Электроприводы потребляют около 60% вырабатываемой электроэнергии, причем основная доля приходится на асинхронные приводы. [14, 106]. В последнее время существуют четыре основные тенденции в области энергосбережения средствами электропривода [106].
1. Использование новых, более экономичных АД вместо двигателей общепромышленной серии.
2. Замена нерегулируемых электроприводов регулируемыми. Особенно это касается установок с квадратичной зависимостью момента нагрузки от скорости вращения вала, таких как насосы, вентиляторы, компрессоры. Во многих случаях преобразователь подключается к существующему двигателю, что само по себе является экономически эффективным решением. Этому вопросу в последние годы уделяется особое внимание [14, 26, 31, 36, 54, 80].
3. Вытеснение регулируемых электроприводов постоянного тока электроприводами переменного тока в производственных механизмах с высокими требованиями к качеству регулирования. Такая замена связана с повышением экономичности и надежности.
4. Минимизация энергопотребления путем оптимизации магнитного потока асинхронного двигателя.
В последние 20 лет вопрос оптимизации магнитного потока широко обсуждается в публикациях по асинхронному электроприводу. Тем не менее, только некоторые выпускаемые преобразователи частоты используют подобную оптимизацию, называемую энергосберегающим режимом [106]. Это связано с тем, что экономия электроэнергии при введении такого режима не столь значительна, как этого может ожидать потребитель. Экономия может