Энергосберегающие алгоритмы управления асинхронным электроприводом тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат технических наук Фаллах Абдеслам

• Фаллах Абдеслам
• кандидат технических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат технических наук Фаллах Абдеслам

СОДЕРЖАНИЕ о

С' в во»»воос»аеооо» бооооооооооообоооооооеоеос««

ВВЕДЕНИЕ

1. ФОРМИРОВАНИЕ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ В СТАТИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ

1.1 Оптимизация энергетических характеристик статического режима работы двигателя»

1.1.1 Минимизация тока статора

1.1.2 Определение максимального коэффициента мощности

1.1.3 Минимизация активной составляющей мощности»,

потребляемой двигателем. •.■.•■(¿■хг.'&я

'■-•у

1.2 Характеристики асинхронного,электропривода, использующего энергосберегающие алгоритмы управления

1.2.1 Анализ механических характеристик двигателя при использовании энергосберегающих

алгоритмов управления

1.2.2 Анализ энергетических характеристик энергосберегающих алгоритмов управления

1.3 Выводы

2. СРАВНЕНИЕ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ С ТРАДИЦИОННЫМИ АЛГОРИТМАМИ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ

2.1 Сравнение характеристик асинхронного

двигателя,, полученных с использованием закона Костенко и управляющих энергосберегающих алгоритмов

2 о 2 Сравнение характеристик асинхронного двигателя, полученных при поддержании номинального потока намагничивания и при использовании энергосберегающих алгоритмов УП]рс1.В ЛОН!1! .Я еооооооооооФооооооооооеооооооооооооооое V X

2.2.1 Сравнение активной мощности, потребляемой двигателем, при поддержании номинального потока намагничивания и использовании алгоритма минимизации активной составляющей потребляемой мощности

2.2.2 Сравнение токов статора асинхронного двигателя, полученных при поддержании потока намагничивания и при использовании закона минимизации тока статора

2 • 3 БЫБ О Д-1,Ы е «ав*04««9в*о«оввооое*в409«аооо аоовесэоовоо 8 О

3. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПО СИСТЕМЕ «ИНВЕРТОР НАПРЯЖЕНИЯ С НЕУПРАВЛЯЕМЫМ ВЫПРЯМИТЕЛЕМ - АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ», ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЙ ПРОВЕРКУ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ АЛГОРИТМОВ

3 .1 Выбор типа преобразователя частоты

3.2 Динамическая модель электромагнитных процессов

в асинхронном электроприводе

3.3 Модель автономного инвертора напряжения

3.4 Модель неуправляемого выпрямителя и звена постоянного напряжения инвертора

3.5 Модель системы управления инвертором

НЭ-ПрЯЖбЫИ .Я1 оооооооовоооооооооооооовоооооооооооово 1 1 б

3.6 Общая структура модели

3 . 7 Выводы

4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ В СИСТЕМЕ "ИНВЕРТОР НАПРЯЖЕНИЯ -АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ"

4.1 Связь фазного напряжения статора АД с заданием

по напряжению в системе "ПЧ - АД"

4.2 Коэффициент мощности системы "ПЧ - АД"

4.3 Анализ эффективности использования энергосберегающего алгоритма управления,, минимизирующего активную составляющую

мощности, потребляемой двигателем

4.4 Анализ эффективности использования энергосберегающего алгоритма, минимизирующего

ток статора, в системе "ПЧ - АД"

4.5 Особенности использования энергосберегающих алгоритмов управления АД для электроприводов различных общепромышленных механизмов

4. б Структурная схема энергосберегающей системы

управления асинхронным электроприводом

4 . 7 Выводы

5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМОЙ ПЧ - АД"

5.1 Описание экспериментальной установки

5.2 Методика проведения экспериментов и результаты экспериментальных исследований

5.3 Выводы

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ "ИНВЕРТОР НАПРЯЖЕНИЯ -

АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ" В ФОРМАТЕ

МАТНСАЕ)

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ПАРАМЕТРЫ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

СЕРИИ 4А10034УЗ

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. ПАРАМЕТРЫ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

4А112МА6УЗ, ИСПОЛЬЗУЕМОГО В

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКЕ„

ПРИЛОЖЕНИЕ 4. АКТ ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ В

ОАО "СТАНОК-

ПРИЛОЖЕНИЕ 5. АКТ ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ В

УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ КАФЕДРЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА И АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ УСТАНОВОК ИГЭУ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Энергосберегающие алгоритмы управления асинхронным электроприводом»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В настоящее время экономия энергии становится одной из первоочередных проблем любого промышленного производства. Поскольку в промышленности доля потребления электроэнергии, приходящаяся на асинхронные электроприводы общепромышленного назначения, велика (70 - 8 0 % от общего энергопотребления) , улучшение их энергетических характеристик представляет собой весьма важную задачу.

К общепромышленным механизмам относят промышленные установки, выполняющие операции, которые могут рассматриваться как типовые для различных отраслей промышленности. К их числу можно отнести транспортные операции, вентиляцию, водоснабжение, транспортировку сыпучих грузов, жидкостей и многие другие. Они являются основным средством механизации и автоматизации различных производственных процессов, а уровень промышленного производства во многом зависит от их совершенства [1], [36].

Выбор электропривода общепромышленных механизмов с наилучшими энергетическими и эксплуатационными показателями (максимальный КПД, диапазон, перегрузочная способность и т.д.) обеспечивает улучшение технико-экономических показателей основного технологического оборудования. При этом, как правило, подобные механизмы не предъявляют высоких требований к точности поддержания скорости и диапазону регулирования, не превышающему обычно 5...10 вниз от номинальной скорости. В то же время для них решающими показателями являются стоимость и надежность . Такие требования обеспечиваются в достаточной степени асинхронным электроприводом.

По характеру зависимости статического момента от скорости двигателя общепромышленные механизмы могут быть разделены на следующие группы ( [27], [36]) :

1. Механизмы,, у которых статический момент зависит от угловой скорости, например, центробежные вентиляторы, центрифуги, дымососы, центробежные насосы и т.п. Частным случаем данной группы являются механизмы, статический момент которых остается постоянным вне зависимости от скорости. К этим механизмам относятся, например, шахтные подъемники с уравновешенным канатом, механизмы подъема мостового крана, лифты, лебедки, и т.п.

2. Механизмы, статический нагрузочный момент которых не зависит от скорости. При этом статический момент может зависеть от пространственного положения механизма, текущего времени, совокупности данных параметров, либо вообще имеет случайный характер.

Основным отличием механизмов первой группы является возможность эффективного использования для управления их электроприводами статических законов управления. Подобные законы не требуют наличия в системе управления сложных регуляторов и легко реализуются на микропроцессорной элементной базе. Вследствие этого в данной работе будут рассматриваться электроприводы для таких механизмов .

Основные способы регулирования АД показаны в работах А.Т. Голована, А. А. Булгакова, Ю. А. Сабинина, Т. А. Глазенко, М. Г. Чиликина, А. С. Сандлера, Р. С. Сарба-това, О. В. Слежановского, Л. П. Петрова, М. М„ Соколова, И. Я. Браславского, В. Л. Грузова, В. А. Лабунцова, Г. В. Грабовецкого, Б. И. Фираго, Н. Ф. Ильинского,

В.И. Ключева и др. Эти способы реализуются изменением амплитуды и частоты напряжения, подводимого к статору асинхронного двигателя, а также сопротивлений цепей ротора (для двигателей с фазным ротором) и статора [12], [13]» [13], [14], [27], [36] . При использовании нерегулируемого асинхронного электропривода находят применение механические способы регулирования скорости. Отметим основные отличия известных способов регулирования скорости асинхронных двигателей:

1. Механическое регулирование производительности нагрузочного механизма. Данное регулирование осуществляется с помощью ступенчатого или плавного изменения передаточного отношения редуктора либо различных тормозных или ограничительных приспособлений. Это приводит к введению в кинематическую схему привода коробок передач, вариаторов, что усложняет кинематическую схему промышленной установки, увеличивает габариты, вес, стоимость, потери энергии, снижает плавность изменения скорости, а в конечном итоге и производительность технологического оборудования, что часто неблагоприятно влияет на технологический процесс. Усложнение механической части приводит к кинематическим погрешностям и потерям энергии [12], [56], [64], [65], [66] .

2. Регулирование скорости изменением числа пар полюсов. Этот способ является ступенчатым, поскольку число полюсов может быть только целым числом, и имеет ограниченное применение. При этом необходимо иметь двигатель специальной конструкции, имеющий большие габариты, вес и стоимость, чем у обычного двигателя той же мощности.

3 о Реостатные способы регулирования скорости, основанные на включении добавочных сопротивлений в цепь ротора асинхронного двигателя с фазным ротором или статора. Их недостатком является увеличение потерь, усложнение конструкции двигателя, снижение плавности регулирования .

4. Регулирование скорости изменением напряжения статора при постоянной его частоте с использованием тиристор-ных регуляторов напряжения статора. При этом на низких скоростях ротора резко уменьшается жесткость механической характеристики, что приводит к уменьшению перегрузочной способности электропривода. Кроме того, в связи с увеличением скольжения резко возрастают потери в роторе. Наконец, тиристорные регуляторы напряжения неблагоприятно влияют на форму напряжения питающей сети, что также накладывает ограничение на их использование.

5. Регулирование скорости изменением частоты и амплитуды напряжения статора. Данный способ регулирования обеспечивает работу асинхронного электропривода во всем диапазоне скоростей с номинальным нагрузочным моментом и оптимальными энергетическими характеристиками.

Последний способ - частотное регулирование - позволяет радикально улучшить параметры электропривода с асинхронным двигателем. Однако, несмотря на то, что перспективность асинхронных электроприводов с частотным регулированием и полупроводниковыми преобразователями частоты очевидна, их практическое применение сдерживалось из-за недостаточной проработки методов управления, учитывающих специфические свойства преобразователей, элементов микропроцессорной техники и асинхронных дви-

гателей.

В последние годы вследствие развития микроэлектроники и теории автоматического управления, освоения промышленностью и существенного удешевления новой цифровой и полупроводниковой силовои элементной базы, такой как силовые транзисторные модули, а также применения новых подходов к построению систем управления, появились реальные возможности для решения данной задачи.

В значительной степени это относится к применению подобных устройств для привода общепромышленных механизмов. Здесь потребителя, как правило, мало интересуют динамические характеристики электропривода. В то же время для подобных устройств важна возможность работы в статических режимах с оптимальными энергетическими характеристиками, простота, надежность и дешевизна как двигателя, так и преобразователя.

В связи с этим в работе предпринята попытка решения задачи формирования и реализации алгоритмов управления, обеспечивающих оптимизацию энергетических характеристик асинхронного электропривода, имеющего в своем составе полупроводниковый инвертор напряжения.

Таким образом, учитывая актуальность проблем энергосбережения, а также минимальный объем исследований в области применения энергосберегающих законов к асинхронным электроприводам с полупроводниковыми преобразователями частоты, следует считать тему данной работы актуальной.

Целью диссертационной работы является разработка энергосберегающих алгоритмов и реализующей их системы управления асинхронным электроприводом с полупроводниковым инвертором напряжения для общепромышленных меха-

низмов, обеспечивающей ему оптимальные энергетические характеристики в статическом режиме.

В соответствии с данной целью в работе поставлены и решены следующие задачи:

- разработка алгоритмов управления, обеспечивающих оптимизацию энергетических параметров асинхронного двигателя и исследование их влияния на его механические характеристики ;

- разработка математической модели системы "Полупроводниковый инвертор напряжения - асинхронный двигатель", учитывающей дискретные свойства силового преобразователя;

- исследование эффективности применения предложенных энергосберегающих алгоритмов управления в системе "Инвертор напряжения - асинхронный двигатель";

- разработка методики построения системы управления, реализующей энергосберегающие алгоритмы управления в асинхронном электроприводе с инвертором напряжения;

- экспериментальная проверка эффективности предложенных алгоритмов управления с использованием реального асинхронного электропривода с транзисторным инвертором напряжения .

Методы исследования. Исследования выполнены с использованием методов координатных преобразований, дифференциального исчисления, методов гармонического анализа, численного интегрирования на ЭВМ. Достоверность полученных теоретических результатов подтверждена экспериментальными исследованиями.

Научная новизна результатов работы заключается:

- в разработанной методике формирования энергосберегающих алгоритмов управления асинхронным электроприводом и полученных с его помощью алгоритмах, минимизирующих ток статора и активную составляющую потребляемой мощности;

- в математической модели трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутой обмоткой ротора, предназначенной для исследования статических режимов работы с учетом влияния дискретных процессов в полупроводниковом силовом преобразователе на переменные состояния электропривода;

- в результатах анализа влияния предложенных алгоритмов управления на механические и энергетические характеристики асинхронного электропривода, имеющего в своем составе полупроводниковый инвертор напряжения.

Практическая ценность диссертационной работы заключается :

- в разработанной методике применения алгоритмов управления, оптимизирующих энергетические характеристики, в асинхронном электроприводе с полупроводниковым инвертором напряжения;

- в предложенной структуре системы управления, реализующей энергосберегающие алгоритмы управления в асинхронном электроприводе.

Автор защищает

- методику формирования энергосберегающих алгоритмов управления асинхронными электроприводами;

- разработанные и обоснованые алгоритмы управления асинхронным электроприводом, обеспечивающие оптимиза-цио его энергетических характеристик;

структурную схему системы управления, реализующую разработанные алгоритмы управления асинхронным электроприводом.

Апробация работы. Основные теоретические положения, выводы и рекомендации диссертационной работы доложены и обсуждены на следующих научно - технических конференциях и семинарах:

- Научно - технический семинар "75 лет отечественной школы электропривода", Санкт-Петербург, 24 - 2 6 марта 1997 г.;

- Научно - техническая конференция "VIII Бенардосовские чтения", Иваново, 4 - б июня 1997 г.

Публикации. По результатам исследований опубликовано 3 работы.

ФОРМИРОВАНИЕ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ В СТАТИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ

Рассмотрим возможность разработки алгоритмов управления общепромышленным асинхронным электроприводом», обеспечивающих оптимизацию его энергетических характеристик. К данному типу устройств не предъявляются высокие требования по динамическим показателям», так как основным режимом работы для них является статический,, что и обуславливает необходимость разработки алгоритмов управления для этого режима.

Для статических режимов работы асинхронного электропривода принимаем следующие допущения [16] , [27] , [32] :

- параметры двигателя являются неизменными;

- обмотки двигателя являются симметричными», распределение магнитного потока в зазоре - синусоидальным;

- напряжения статора заменяются синусоидальными», амплитуда и частота которых равна амплитуде и частоте первой гармонической составляющей реальных напряжений»

С учетом этих допущений в статическом режиме двигатель можно представить в виде схемы замещения, приведенной на Рис. 1 [8] , [21], [27], [29], [37], [58]. Здесь:

I] - индуктивность рассеяния фазы обмотки

статора», Гн;

12 - индуктивность рассеяния фазы обмотки ро-

тора, Гн;

I- взаимная индуктивность обмоток статора и ротора, приведенная к параметрам обмотки

Рис. 1. Т - образная схема замещения асинхронного двигателя .

статора, Гн;

^ - активное сопротивление обмотки статора,

Ом;

К2 - активное сопротивление обмотки ротора,

Ом;

- ток обмотки статора, А; /2 - ток обмотки ротора, А;

1М - ток ветви намагничивания, А;

иг - фазное напряжение на обмотке статора, В;

& - скольжение ротора - величина, определяе-

мая следующим выражением:

щ -рП2

Л =- ,

щ

( 1 )

где сох - угловая частота напряжения статора,

рад/с;

02 - механическая угловая частота вращения

ротора, рад/с; р - число пар полюсов обмотки статора.

Все параметры и переменные цепи ротора приведены к параметрам обмотки статора.

Далее для расчетов будут использованы параметры асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором серии 4А, которые содержит Приложение 2.

Схема замещения,, приведенная на Рис. 1, описывается следующей системой уравнений:

= А Я, ;

д,

О = 4 ~ + У®! А (А + 1и) - А

( 2 )

Учитывая ( 2 ), можно получить соотношения для токов схемы замещения. Так, выражение для тока статора имеет вид:

(¿2 ++ ^Ц^г] +[(¿2^ + + ад]

( 3 )

Активная 1Хгеа1 и реактивная 1ита^пагу составляющие тока статора определяются следующими выражениями:

Заключение диссертации по теме «Электротехнические комплексы и системы», Фаллах Абдеслам

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1.Разработана методика получения энергосберегающих алгоритмов управления в электроприводе по системе "Инвертор напряжения - асинхронный двигатель". Данные алгоритмы позволяют создавать системы управления асинхронными электроприводами с инвертором напряжения для общепромышленных механизмов с известной механической характеристикой, обеспечивающие наилучшие энергетические свойства в статическом режиме.

2.Установлено, что предложенные энергосберегающие алгоритма управления имеют преимущество с точки зрения экономии электроэнергии, наиболее сильно проявляющееся в случае работы с небольшим нагрузочным моментом. Использование разработанных алгоритмов управления рекомендуется в случае, если статический нагрузочный момент двигателя не превышает 2/3 от его номинального значения. При этом обеспечивается наиболее выгодный с энергетической точки зрения режим работы электропривода .

3.Разработана математическая модель системы "Инвертор напряжения - асинхронный двигатель", позволяющая учесть особенности процесса обмена энергией между двигателем, инвертором и сетью в статическом режиме работы привода. Основным отличием данной модели от большинства ранее существовавших является учет в ней особенностей полупроводникового инвертора напряжения.

4. Предложены алгоритмы управления, позволяющие минимизировать токи статора, активную составляющую мощности, потребляемой двигателем, а также получить максимальный коэффициент мощности двигателя в рабочей точке механической характеристики в статическом режиме. Установлено, что первые два энергосберегающих алгоритма, полученные при допущении о непосредственной связи обмотки статора с источником трехфазного синусоидального напряжения, оказались эффективными и в системе "Инвертор напряжения - асинхронный двигатель". Алгоритм управления, позволяющий получить максимальный коэффициент мощности, в системе "Преобразовать частоты- асинхронный двигатель" оказался неэффективным.

5.Установлено, что алгоритм управления, оптимизирующий коэффициент мощности, потребляемой асинхронным двигателем, в системе "Инвертор напряжения - асинхронный двигатель" не является эффективным, поскольку данный параметр здесь определяется свойствами инвертора. При этом сам коэффициент мощности имеет значение более 0.9, и, вследствие этого, не нуждается в оптимизации.

6.Показано, что при использовании предложенных алгоритмов в электроприводе по системе "Инвертор напряжения - асинхронный двигатель" возникает необходимость в коррекции задающего сигнала действующего напряжения статора, обусловленной его несинусоидальностью. При этом связь между исходным и скорректированным значениями носит линейный характер и при правильном выборе параметров элементов инвертора и сети не зависит от параметров двигателя и условий его работы.

7.Предложена математическая модель системы "Инвертор напряжения - асинхронный двигатель", адекватно отражающая процессы, протекающие в системе ПЧ - АД, что подтверждается согласованностью экспериментальных и теоретических результатов. Разработанная модель АД-ПЧ и программа для ее расчета на ЭВМ позволяют производить анализ процессов, протекающих в преобразователе и двигателе.

8.На основании выработанных рекомендаций разработана структурная схема системы управления, использующей энергосберегающий алгоритм управления асинхронным электроприводом. Данная структура достаточно просто реализуется на микропроцессорной базе и не требует точных датчиковых систем и многоразрядных аналого-цифровых преобразователей.

9.Разработаны рекомендации по использованию алгоритмов управления, минимизирующих токи обмотки статора и активную составляющую мощности, потребляемой двигателем в реальных асинхронных электроприводах. Данные рекомендации учитывают ограничения, свойственные предложенным алгоритмам.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Фаллах Абдеслам, 1998 год

ЛИТЕРАТУРА

1.Автоматизированный электропривод. Труды VI всесоюзной конференции по автоматизированному электроприводу./ Под общ. ред. Чиликина М. Г. и др. - М. : Энергия, 1974. - 373 с.

2 . Автоматизированный электропривод (Актуальные проблемы и задачи) . / Под общ. ред. Ильинского Н. Ф., Тепмана И. А., Юнькова М. Г. - М. : Энергоатомиздат, 1983. -472 с.

3. Автоматизированный электропривод. / Под общ. ред. Ильинского Н. Ф., Юнькова М. Г. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 448 с.

4. Автоматизированный электропривод. / Под общ. ред. Ильинского Н. Ф., Юнькова М. Г. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 544 с.

5.Анализ способов управления частотно - регулируемым электроприводом: Отдел/ ИЭИ, рук. работы Архангельский Н. Л., исполнители Лебедев С. К. и др., инв. № Б901712. - Иваново, 1990, 76 с.

6. Архангельский Н. Л., Виноградов A.B. Контур тока асинхронного электропривода с улучшенными регулировочными и энергетическими характеристиками. "Электротехника" № 4. 1997, с. 6-11.

7.Асинхронные двигатели серии 4А. Справочник./ Кравчик А. Э. и др. - М.: Энергоиздат, 1982, 504 с.

8. Башарин А. В., Новиков В. А., Соколовский Г. Г. Управление электроприводами: Учебное пособие для вузов. - Л.: Энергоиздат, Ленинградское отд., 1982. -392 е., ил.

9. Бездатчиковый асинхронный электропривод с управлением от микропроцессора / Н. Л. Архангельский, А. Б. Виноградов, Б. С. Курнышев, В. JI. Чистосердов // Информационный листок N 90-25, сер. Р 4 5.41.31. - Иваново: ЦНТИ, 1990 г.

10. Блочные системы управления частотно - регулируемыми приводами с асинхронными двигателями. / Дартау В. А. И др. - Л.: ЛДНТП, 1977. - 24 с.

11. Бондаренко В. И., Писаренко В. В., Кацалап С. М. Дискретный электропривод с микропроцессорным управлением // Электротехника, 1993 г., N7.

12. Борцов Ю. А., Соколовский Г. Г. Автоматизированный электропривод с упругими связями. - Л.: Энергоатомиз-дат, СПб отд., 1992. - 288 е., ил.

13. Боуз Б. К. Регулируемый привод переменного тока. Обзор современного состояния. - ТИИЭР, 1982. №2, с. 5 - 28.

14. Браславский И. Я. и др. Асинхронный электропривод с тиристорным управлением. - М„: Энергия, 1967 г.

15. Булгаков A.A. Частотное управление асинхронными электродвигателями. - М.: Энергоиздат, 1955 г. 216 с.

16. Булгаков А. А. Частотное управление асинхронными электродвигателями. - М.: Энергоиздат, 1982 г. 216 с.

17. Вейц В. А., Коловский М. 3., Кочура А. Динамика управляемых машинных агрегатов. - М.: Наука, 1984, 352 с.

18. Вербовой П. Ф. Расчет параметров и характеристик асинхронных короткозамкнутых двигателей // Регулируемые асинхронные двигатели. - Киев: 1988 г. - с. 130 -138 .

19. Вершинин О. Е. Применение микропроцессоров для автоматизации технологических процессов. - Л.: Энерго-атомиздат, 198 6 г.

20. Виноградов А. Б. Оптимизация структуры идентификатора состояния в частотном электроприводе // Тез. докл., Международной научно-технической конференции "Состояние и перспективы развития электротехнологии". - Иваново: 1992 г. - с. 89.

21. Вольдек А. И. Электрические машины. - Л.: Энергия, 1978 г.

22. Выбор элементов звена постоянного напряжения в электроприводах с вентильными преобразователями. Архангельский Н. Л., Курнышев Б. С., Сибирцев А. Н. -Иваново: ИГЭУ, 1994. - 32 с.

23. Высокодинамичная система разрывного управления асинхронным электроприводом. / Н. Л. Архангельский, Б. С. Курнышев, А. Б. Виноградов, С. К. Лебедев // Электромеханика, 1991 г., N3. - с. 59-67.

24. Глазенко В. А., Гончаренко Р. Б. Полупроводниковые преобразователи частоты в электроприводах. - Л.: Энергия, 1968. - 184 с.

25. Глазунов В. Ф., Лебедев С. К., Чистосердов В. Л., Фаллах А. / Оптимизация энергетических характеристик асинхронного электропривода для общепромышленных механизмов. // Тезисы докладов международной научно -технической конференции VIII Бенардосовские чтения", 4-6 июня 1997 г. - Иваново: ИГЭУ, 1997 г., стр. 374 .

26. Глазунов В. Ф., Лебедев С. К., Чистосердов В. Л., Фаллах А. / Энергосберегающие законы управления асинхронным электроприводом общепромышленных механизмов.

// Тезисы научно - технического семинара "75 лет отечественной школы электропривода" 24 - 2 6 марта 1997 г. - Санкт - Петербург: Петербургский государственный электротехнический университет, 1997 г., стр. 30.

27. Голован А. Т. Основы электропривода. - Л.: Госэнер-гоиздат. 1959.

28. Горбунов В. Л. Справочное пособие по микропроцессорам и микро-ЭВМ. - М.: Высшая школа, 1998 г.

29. Грузов Л. Н. Методы математического исследования электрических машин. - Л.: Госэнергоиздат. 1953. 264 с.

30. Грузов В. Л., Сабинин Ю. А. Асинхронные маломощные приводы со статическими преобразователями. М., " Энергия", 1970.

31. Гусяцкий Ю. М. Синтез быстродействующей системы частотно - управляемого асинхронного электропривода. Электричество, 1982, №10, с. 34 - 39.

32. Динамика управляемого электромеханического привода с асинхронными двигателями / Вейц В. Л., Вербовой П. Ф., Кочура А. Е., Куценко Б. Н. - Киев: Наукова думка, 1988. - 272 с.

33. Кацман М. М. Электрические машины. - М. : Высшая школа, 1990 г.

34. Квакернаак X., Сиван Р. Линейные оптимальные системы управления. - М.: Мир, 1997. - 336 с.

35. Ключев В. И., Жильцов Л. В., Калашников Ю. Т. Состояние и перспективы развития электропривода с упругими механическими связями. - Электричество, 1981, №7, с. 2 8 - 32.

36. Ключев В. И., Терехов В. М. Электропривод и автоматизация общепромышленных механизмов: Учебник для вузов. - М.: "Энергия", 1980. - 360 с.

37. Копылов И. П. Математическое моделирование электрических машин. - М.: Высшая школа, 1994 г.

38. Копылов И. П. Применение ВМ в инженерно-экономических расчетах. - М.: Высшая школа, 1980 г.

39. Кривицкий С. О., Эпштейн И. И. Динамика частотно-регулируемых электроприводов с автономными инверторами. М. : "Энергия", 1970.

40. Кудрявцев Л. Д. Курс математического анализа. Учебник для студентов университетов и втузов. М. : Высшая школа, 1981, т. II: - 584 с.

41. Курнышев Б. С. Виноградов А. Б. Инвариантное представление векторных переменных в асинхронном электроприводе // Оптимизация режимов работы систем электроприводов : Межвуз. сб. - Красноярск, 1992 г. - с. 3-8.

42. Лабунцов А. В. и др. Автономные тиристорные инверторы. Под. ред. Чиликина М. Г. - М. : Энергия, 1967.

43. Мельников Н. А. Реактивная мощность в электрических сетях. М.: "Энергия", 1975. 128с. ил.

44. Новый подход к построению электроприводов переменного тока / Н. Л. Архангельский, Б. С. Курнышев, В. В. Пикунов, А. Б. Виноградов // Электропривод с цифровым и аналоговым управлением. - Ленинград, 1991 г.

45. Определение координат асинхронного двигателя в условиях изменения параметров: Отчет о НИР инв. N02890040290 // Руководитель Н. Л. Архангельский, исполнители А. Б. Виноградов и др. - Иваново: ИЭИ, 198 9 г. / -

46. Патент Р. Ф. N 2025889. Способ формирования напряжения на статорных обмотках трехфазного двигателя в регулируемом электроприводе / Архангельский Н. Л., Курнышев Б. С., Лебедев С. К. и др. // Открытия. Изобретения. 1994 г. N 24.■

47. Петров Л. П. и др. Асинхронный электропривод с ти-ристорными коммутаторами. - М.: Энергия, 1970 г.

48. Сабинин Ю. А., Грузов В. Л. Частотно - регулируемые асинхронные электроприводы. - Л., Энергоатомиздат, Ленинград, отд., 1985. 128с. ил.

49. Сандлер А. С., Сарбатов Р. С. Автоматическое частотное управление асинхронными двигателями. М., "Энергия", 197 4. 32 8с. ил.

50. Сандлер А. С., Сарбатов Р. С. Преобразователи частоты для управления асинхронными двигателями. М„, "Энергия", 1966.

51. Сандлер А. С., Сарбатов Р. С. Частотное управление асинхронными двигателями, М.-Л.: изд-во "Энергия", 1966, 144 с.

52. Сарапулов Ф. М., Сидоров О. Ю. Расчет электромагнитных характеристик линейной асинхронной машины с учетом насыщения магнитопровода // Электричество, 1995 г., N 4.

53. Слежановский О. В. и др. Устройства унификации блочной системы регулирования дискретного типа (УБСР.Д). - М.: Энергия, 1975. - 269 с.

54. Соколов М. М., Масандилов Л. Б., Грасевич В. Н. Метод экспериментального определения параметров асинхронного двигателя //Электротехника, 1973 г., N 5.

55. Справочник по автоматизированному электроприводу. / Под ред. Елисеева В. А., Шинявского А. В. - М.: Энер-гоатомиздат, 1983. - 616 е., ил.

56. Теория автоматизированного электропривода: Учебное пособие для вузов / Чиликин М. Г. и др. - М. : Энергия, 1979. - 616 е., ил.

57. Тиристорные преобразователи частоты с искусственной коммутацией. / Карташев Р. П. и др. - К.: Техника, 1979. - 152 с., ил.

58. Трещев И. И. Электромеханические процессы в машинах переменного тока. - Л.: Энергия, Ленинградское отделение, 1980. - 344с., ил.

59. Тонкаль В. Е. Синтез автономных инверторов модуляционного типа. - Киев, "Наукова Думка", 1979, 207 с.

60. Фираго Б. И., Готовский Б. С., Лисс 3. А. Тиристорные циклоконверторы. - Минск: 1969. - 400 с.

61. Хасаев О. И. Работа асинхронного двигателя от преобразователя частоты на полупроводниковых триодах. -"Электричество", 1961, № 9.

62. Хашимов А. А. Режимы работы частотно - регулируемых электроприводов. - Ташкент: ФАН, 1987.

63. Цифровые электроприводы с транзисторными преобразователями / С. Г. Герман - Галкин, В. Д. Лебедев, Б. А. Марков, Н. И. Чичерин. - Л. : Энергоатомиздат, Ленинградское отделение, 198 6. - 248 е., ил.

64. Частотно - ферродинамические системы приборов контроля и управления. / Деденко К. И. И др. - М.: Энергия, 1970. - 224 е., ил.

65. Чиликин М. Г. Общий курс электропривода: Учебник для вузов, издание 5. - М. : Энергоатомиздат, 1971. -432 е., ил.

66. Чиликин М. Г., Сандлер А. С. Общий курс электропривода: Учебник для вузов, издание 6. - М.: Энергоатом-издат, 1981. - 756 е., ил.

67. Чистосердов В. J1. Система управления асинхронным электроприводом с цифровым пространственно - векторным формированием переменных. // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Иваново, 1996 г.

68. Чистосердов В. Л., Фаллах А. /Энергосберегающие алгоритмы управления асинхронным текстильным электроприводом.// Известия высших учебных заведений "Технология текстильной промышленности" №6, Иваново: ИГТА, 1997, с. 110 - 113.

69. Шрейнер Т. Р., Дмитриенко Ю. А. Оптимальное частотное управление асинхронными электроприводами. - М.: Энергоатомиздат, 1971. - 432 е., ил.

70. Электрические машины и микромашины: Учебное пособие для спец. вузов, издание 3. / Брускин Д. Э. и др. -М.: Высшая школа, 1990. - 528 с.

71. Электромагнитные переходные процессы в асинхронном электроприводе. / Соколов М. М. и др. - М. : Энергия, 1967. - 200 с.

72. Эпштейн И. И. Автоматизированный электропривод переменного тока. - М.: Энергоиздат, 1982. - 192 с.

73. Bowes S. Transputer based optimal of inverter drives. IEEE 1988.

74. HEUMANN K. , JORDAN K. Einfluss von Spannungs - und Strombeschwingungnen auf den Betrieb von Asynchronmachien. - "AEG Mitteilung", 1964, Bd 54, № 1-2 .

75. Velaerts B. Anovel approach to the generation and optimisation of three - level PWM wave forms, PES C 88 p. 1255 - 1262.

76. US patent №4.611.158 Method and apparatus for controlling PWM inverter, 1986.

77. US patent №4.62 9.95 9 Method and apparatus for controlling PWM inverter, 1986.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ "ИНВЕРТОР НАПРЯЖЕНИЯ -АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ" В ФОРМАТЕ МАТНСАБ

/ : = 0,0.0001. .0.025

Модель трехфазной сети. сох : = 314

еи(}) :=311Л7*яп(ю,/)

ес (г) : = г/(еы (/) < е1в ((), ¡/(еы (/) < £1с (0,1/(е1в (/) < еи: (/),е1с (/) - еи (/), ехв (?) - £ ы (/)),

(0 * ЙА е1в (г) - ек. (0)), ¡/{е1а (0 < ек. (г), !/(£,„ (г) < £,с (/), ек: (г) - £1Й (/),0),

¿/(е \в V/ — 1С Ур^и

0-е

Модель ШИМ.

Вычисление мгновенного углового положения моделирующего пилообразного сигнала. а>т := 2*ж* 1500

х (0 : = со (г)) >>(') : = $т(й>(/))

Мя_а(/): = //'(>•(/) <0,г/(х(/) <0,ясоз(-х(г)) + ж,2»ж-¿/{х (/) < 0, ж - а со х (/)), асо э(х (?))))

/ ч / \ ( Ят аО) соп(го1_ «(/) : = 311.127 • г/ Мт_ «(*) < ж, 2 •-

ж

-1, 1-2«

\ /

(х(г)))3

ж у

у V

Вычисление мгновенных значений задающих сигналов фазных напряжений статора.

220

<у2 : = 2 • я" • 25 иг :=

СА(?) : = иг ® вт(со2 • ?) Св : = »эт! г»2 ®?-2® — 1 Сс : = С/2 »вт! • ?-4• —

Вычисление управляющих сигналов инвертора. UA(t) : = if (control >CA{t),\ ,-l) £/в(?) := if(control_p(t) >CB(t),l,~l) f/c (?) : = if (control _ f{t) > Cc (?),l,-l)

Ф.,(/) : = if(UA (?) = 1-1Д) Фв (t) : = if(UB (t) = l,-l,l) Фс (t) : = if(uc (

Вычисление мгновенных значений ортогональных составляющих напряжений статора.

a(t) : = if(oA (t) < 0, if(<bB (t) < 0, г/(фс (t) < ОД-l), if(Фс {t) < 0-1-2)), г/(фв (?) < 0, //(фс (0 ^ 0,2,1), г/(фс (?) < ОД,О)))

lit) : = //(фс (?) < 0, */(фв (?) < 0, г/(фл (t) < 0,0.0), if(ФА (t) < ОДД)), //(фв (?) < 0, if(oA (?) < 0,-l,-l)5 if( ФА (?) < о,о,о)))

Функции вычисления тока инвертора. k(t) : = if(<bA (?) < 0, if(Фв (?) < 0, if(Фс (?) < 0,0,1), //(Фс (?) < 0,1,-1)), if( Фв (?) < 0, */(фс (?) < ОД-l), //(фс (?) < 0-1,о)

f г

cfc)-.= if фл(?)<0,// Фв(?)<0,//

' с(?)<0Д-|),г/(фс(?)<0-|-1

( ( 1^1 ( 1 if Фй(?)<0,//- фс(?)<0,1,- ,if[ Фс(?)<0,-,0 V V ¿J \ I

J J

' ( ( ( Ф^(г)<0,1/ Фв(/)<0,г/ Фс(/)<0,0-—- л/ Фс(/)<0,—,0

1 ) \ А

V V V

/ / /Г\ /

/у

V ^ .

.«Г

Фс(/)< 0,^,0

'/у

Параметры двигателя. 7?, : = 2.53 := 1.88 X, 0.187 12 : = 0.19

й> : = 100

р : = 3

Коэффициенты системы уравнений, описывающей АД.

к»—

Ьм *со

1\ *12 2 ' 11*12-11 3

к^ • —

кл : =

Ь*Ь1*со

№ ^

А -1} 4° ¿,«¿,-¿1

-Ь„® а)

к, -

6'

кл, :

I .Е,

11 " 1Х.Ь2-Ьр Ьм • Ь1 «о

-х -Ь ®12«й) I ®К2 ь---1_1_ к---а—=- ь м

•— _ ^ • _ _ _ ■■) »vi

Ьх ®Ь2 — ь

ЬХ»Ь2-Ь\ 9 ' I, -Ь\

2 "-12

к,-, '. —

; —

Ьх • Ь2 - Ь^

- X] • /?2

^1/1 • —

-ЬХ*Ь2 ®<э

13' 14'

• О) -I,!

кло . — _ _ _ 1 • —

Х2 3

Я

КМ : =

Х1 <®Ь2-Ь

2 п20

к20(?) ■■ =

м

Ьу ®Ь2 —Ь

Параметры звена постоянного напряжения и сети. С := 5 •10~4 Я : = 0.1

/: =

Общая система дифференциальных уравнений модели,

"0" 0 о о о

D(t,x) : =

if

x0 ® ky + x¡ © к2 + x2 ® k3 + x3 ® kA х0®к6+хг»к7 +x2®ks+x3«k9+x4®kw(t) x0 • kn +x, ® kl2 +x2 • kn + x3 ® ä14 +x4 • x0 ®k16 +Xj »kxi +x2 * + x3 ®kl9 +x4 • £20(t)

Ec (t) < x4, ^f^ • [x0 ® q(t) + Xj « d{t)\ ^f^ » [x0 ® q(t) + x, ® d{t)\

С

+

Ec{t) x4 R*C

I := rkfixet/(/,0,0.3,6000,D)

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ПАРАМЕТРЫ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ СЕРИИ

4А10084УЗ

- число фаз статора - 3;

- номинальная мощность - 3,2 кВт;

- номинальный электромагнитный момент - 30 Н-м;

- номинальное скольжение - 5 %;

- число пар полюсов - 3;

- схема соединения фаз обмотки статора - "звезда";

- активное сопротивление фазы обмотки статора - 2,53 Ом;

- активное сопротивление фазы обмотки статора (значение, приведенное к параметрам обмотки статора) -1,88 Ом;

- индуктивность намагничивания фазы обмотки статора или ротора - 0,18 Гн;

- индуктивность рассеяния фазы обмотки статора - 0,01 Гн;

- индуктивность рассеяния фазы обмбтки ротора (значение, приведенное к параметрам обмотки статора) - 0,0075 Гн.