Разработка и исследование систем асинхронного электропривода с частотно-токовым управлением для насосных механизмов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат наук Цветков, Павел Евгеньевич

• Цветков, Павел Евгеньевич
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Цветков, Павел Евгеньевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ СИСТЕМ ЧАСТОТНО-ТОКОВОГО УПРАВЛЕНИЯ НА БАЗЕ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

1.1 Обзор частотно-токовых систем управления асинхронным электродвигателем

1.2 Анализ и классификация способов регулирования асинхронного электропривода при частотном управлении

1.3 Обзор систем оптимального регулирования асинхронного электропривода. 20 Выводы

2 МАТЕМАТИЧЕСКЕ ОПИСАНИЕ СИСТЕМ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА

2.1 Математические модели асинхронного электродвигателя

2.2 Математическое описание асинхронного двигателя в системе координат, ориентированной по вектору потокосцепления ротора

2.3 Математическая модель силовой части асинхронного электропривода с частотно-токовым управлением

2.4 Оптимальное регулирование асинхронного электропривода по критерию

минимума тока статора

Выводы

3 РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ВЕКТОРНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ С ОПТИМАЛЬНЫМИ ПАРАМЕТРАМИ

3.1 Разработка оптимальной системы векторного управления с опорным вектором потокосцепления ротора

3.2 Разработка оптимальной системы векторного управления с опорным вектором потокосцепления статора

3.3 Разработка оптимальной системы векторного управления с опорным вектором главного потокосцепления асинхронного двигателя

3.4 Сравнительный анализ векторных систем управления асинхронным двигателем с оптимальными параметрами

3.5 Разработка оптимальной системы векторного управления с учетом насыщения асинхронного двигателя

III 1111П[1[

Выводы

4 ПРИМЕНЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ВЕКТОРНОГО УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА КОНДКНСАТНОГО НАСОСА ПОДОГРЕВАТЕЛЯ СЕТЕВОЙ ВОДЫ

4.1 Описание основных элементов технологического процесса системы теплофикационной установки

4.2 Энергетические потери асинхронного двигателя и методы их оптимизации

4.3 Определение энергетических показателей по результатам математического моделирования электропривода

4.4 Программная реализация коррекции по продольной составляющей тока статора

Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ПРИЛОЖЕНИЕ А Передаточные функции модели асинхронного двигателя

в координатах ABC

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Анализ угла 5 для различных типов электродвигателей

ПРИЛОЖЕНИЕ В Определение расчетных параметров электродвигателя

ПРИЛОЖЕНИЕ Г Графики переходных процессов потокосцепления

и токов асинхронного двигателя

ПРИЛОЖЕНИЕ Д Технологическая схема УТЭЦ

ПРИЛОЖЕНИЕ Е Акт внедрения результатов диссертации

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж Программа коррекции потокосцепления ротора в STEP 7 Manager 165

mn-

ii

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование систем асинхронного электропривода с частотно-токовым управлением для насосных механизмов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования определяется возрастающей ролью управляемых электроприводов для решения проблемы сбережения энергетических ресурсов на производстве. В связи с развитием силовой электроники и микропроцессорной техники в целях энергосбережения существует тенденция внедрения частотного преобразователя для таких механизмов как насосы и вентиляторы. При этом необходимой задачей является увеличение эффективности электропривода с точки зрения энергосбережения. Это осуществляется за счет внедрения в производство новых высокоэффективных типов электродвигателей, а также использования полупроводниковых преобразователей частоты с повышенными энергетическими характеристиками. Существуют различные топологии преобразователей частоты, но в настоящее время благодаря развитию элементной базы силовой электроники применяются полностью управляемые ЮВТ транзисторы с высокой коммутационной способностью. Теперь стало возможным управление силовыми ключами преобразователя по новым алгоритмам, приводящим к уменьшению высокочастотных гармоник в формируемом напряжении. Однако типовые системы управления асинхронного электропривода не претерпели серьезных изменений. Применяемые алгоритмы управления не являются энергоэффективными и, несмотря на наличие высокой теоретической базы в области оптимального регулирования асинхронного двигателя, энергосберегающие законы управления практически не используются в электроприводах. Следовательно, необходимо усовершенствование унифицированных систем, а разработку и выбор алгоритмов управления производить согласно требуемым задачам для данного типа электропривода.

Степень разработанности темы исследования. Многие исследователи неоднократно обращались и продолжают обращаться к проблеме энергетической оптимизации статических режимов работы электропривода. Огромный вклад в области оптимального управления работы электроприводов переменного тока внесли отечественные и зарубежные ученые - В.И. Ключев, В.Н. Мещеряков, Н.Ф. Ильинский, Г.Б. Онищенко, В.В. Рудаков, И .Я. Браславский, Р.Т. Шрейнер, В.А.

Мищенко, В.Н. Бродовский, A.A. Булгаков, A.M. Вейнгер, Ю.А. Сабинин, В.А. Шубенко, A. Abbondanti, W. Leonard, F. Blaschke, D.W. Novotny, J. Holtz и др. Рассмотрен ряд работ, посвященных оптимизации режимов работы асинхронного электропривода по критерию минимума тока статора. Возникает проблема поиска наилучшего решения и разработки новых систем, которые отвечают принципам оптимального управления и являются наиболее простыми в реализации для рассматриваемого типа механизма.

Цель работы - разработка и исследование векторных систем управления асинхронным электроприводом оптимизированных по критерию минимума потребления тока статора из сети на базе автономного инвертора напряжения с ре-лейно-гистерезисным регулятором тока и применением коррекции по продольной составляющей тока статора.

Задачи исследования:

- разработка оптимальных векторных систем управления асинхронным электроприводом с различными опорными векторами и их анализ с целью определения наиболее целесообразной для объекта управления;

- определение управляемого параметра для реализации оптимального по критерию минимума тока статора закона управления;

- разработка математической модели оптимальной векторной системы управления электроприводом наиболее целесообразной для объекта управления;

- определение соотношений моментообразующих векторов по критерию минимума тока статора с учетом насыщения АД для дальнейшей разработки и математического моделирования оптимальной векторной системы управления, обеспечивающей данное соотношение;

- реализация оптимальной системы управления применительно к типовым преобразователям частоты;

- сравнение энергетических параметров оптимальной системы управления по критерию минимума тока статора с классической векторной системой.

Идея работы заключается в создании векторных систем управления электроприводом, в которых поддерживается требуемый угол между моментообразу-ющими векторами как в статических, так и в динамических режимах.

Научная новизна:

- предложены оптимальные по критерию минимума тока статора векторные системы управления по потокосцеплению статора и главному потокосцеплению, отличающиеся обеспечением поддержания значений моментообразующих векторов на требуемом уровне;

- предложена оптимальная по критерию минимума тока статора векторная система управления по потокосцеплению ротора, отличающаяся введением коррекции в канал управления продольной составляющей тока статора;

- предложена оптимальная по критерию минимума тока статора система векторного управления с учетом насыщения АД, отличающаяся введением корректирующего воздействия на продольную составляющую тока статора, оценка которой происходит в зависимости от реального значения угла между током статора и потокосцеплением ротора.

Теоретическая и практическая значимость:

- предложенные системы обеспечивают минимизацию потребления тока статора из сети на 6-8 % по сравнению с классической векторной системой, и как следствие увеличение максимально допустимого момента и уменьшение общих потерь;

- разработаны системы оптимального управления асинхронным двигателем с опорным вектором потокосцепления ротора, которые можно применить для большинства серийных преобразователей частоты, добавив коррекцию в канал управления продольной составляющей тока статора.

Методология и методы исследования. Объектами исследования являлись оптимальные векторные системы управления асинхронным электроприводом по критерию минимума тока статора. При решении поставленных в диссертационной работе задач использовалась теория автоматического управления, теория электрических машин, а также методы математического моделирования. Численное решение уравнений математических моделей выполнялось на ЭВМ с помощью пакета математических программ БтшНпк.

Достоверность полученных результатов и выводов подтверждена обоснованием разработанных математическим моделей, результатами математического

III Г I

моделирования и сравнения их с результатами расчетов, а также соответствием полученных результатов с теорией автоматизированного электропривода.

Реализация работы. Полученные результаты используются при разработке проекта модернизации электропривода конденсатного насоса подогревателя сетевой воды подразделения У ТЭЦ ОАО «НЛМК».

На защиту выносится:

- разработанные оптимальные по критерию минимума тока статора векторные системы управления по потокосцеплению статора, ротора и главному потокосцеплению АД, позволяющие обеспечить наименьшее потребление тока статора;

- сравнительный анализ векторных систем управления по потокосцеплению статора, ротора и главному потокосцеплению АД, из которого следует, что наиболее целесообразно применение в качестве опорного вектора - потокосцеп-ление ротора;

- разработанная оптимальная по критерию минимума тока статора векторная система управления по потокосцеплению ротора с учетом насыщения АД;

- результаты исследования разработанных оптимальных векторных систем управления по потокосцеплению ротора асинхронным электроприводом.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на VII Международной (XVIII Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу «АЭП-2012» (Иваново 2012); на IX Всероссийской конференции «Управление большими системами» (Липецк 2012); на X Международной научно-практической интернет-конференции «Энерго- и ресурсосбережение - XXI ВЕК " (Орел 2012); на III Международной научно-практической конференции «Энергосбережение, электромагнитная совместимость и качество в электрических системах» (МК-1-412) (Пенза 2012); на Международной научно-практической конференции «Энергетика и энергоэффективные технологии» (Липецк 2010), V международной научно-практической конференции «Энергетика и энергоэффективные технологии» (Липецк 2012), IX международной научно-практической конференции «Современные научные достижения - 2013» (Чехия, Прага).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ, в том числе 4 опубликованы в изданиях, входящих в перечень ВАК РФ, 1 патент на полезную модель.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического списка, включающего 119 наименований, и 7 приложений. Общий объем работы - 163 страниц. Основная часть изложена на 152 страницах текста, содержит 62 рисунка, 4 таблицы.

I Н 11111 IIIШИПИ И II I [ ТШИИ 1 1ГИ " 'Г 'II

1 АНАЛИЗ СИСТЕМ ЧАСТОТНО-ТОКОВОГО УПРАВЛЕНИЯ НА БАЗЕ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

1.1 Обзор частотно-токовых систем управления асинхронным электродвигателем

Постоянное повышение качества и объемов продукции за счет усовершенствования производственных процессов обусловлено разработками в сфере средств автоматизации технологического оборудования [1, 2, 3]. Одним из основных достижений в данной сфере является внедрения в различные отрасли промышленного и сельскохозяйственного производства регулируемых электроприводов.

В настоящее время основная масса регулируемых электроприводов, эксплуатируемых в производстве, выполнена на базе электродвигателей постоянного тока, благодаря которым качественно осуществляется регулирование электромагнитного момента угловой скорости [4, 5, 6, 7]. Но, несмотря на это, в большинстве развитых странах мира массовый выпуск регулируемых электроприводов постоянного тока прекращен с начала XXI века. Наиболее перспективной альтернативой ему является регулируемый электропривод переменного тока, прежде всего на базе асинхронных короткозамкнутых электродвигателей [8, 9, 10, 11]. Преобладание данного типа двигателей в массовом производстве обуславливается высокой надежностью, минимальным количеством конструктивных элементов, меньшей инерцией ротора и т.д.[12]. Широкое применение регулируемого асинхронного электропривода стало возможным вследствие последних достижений в области теории электрических машин, теории автоматического управления многосвязными нелинейными объектами, развитию микропроцессорной техники и электроники [13, 14, 15, 16]. А благодаря развитию полупроводниковой преобразовательной техники стало возможным разрабатывать устройства по преобразованию одного вида энергии в другой с улучшенными регулировочным возможностями (скорости, момента электрического двигателя), а также наиболее высокими энергетическими показателями [17, 18, 19]. С появлением силовых полупроводниковых элементов, в частности быстродействующих интеллектуальных транзи-

\ " I т г7 \тжъш ..................... ? ( I * * 5

сторных ключей (IGBT-модулей) и трехфазных транзисторных преобразователей на основе их, которые являются общедоступными и обладают высокими энергетическими и эксплуатационными показателями, стало возможным регулирование не только величины переменного напряжения, но и частоты напряжения, подводимого к статору асинхронного электродвигателя [20, 21, 22].

В связи с этим наметилась тенденция создания различных топологий преобразования параметров и разработки многочисленных схемных решений преобразователей частоты для электроприводов переменного тока. В настоящее время решению задач построения конструктивных вариантов преобразователей посвящено огромное количество работ зарубежных и отечественных авторов [24, 25, 26, 27]. В зависимости от требований технологического процесса, точности и качества регулирования параметрами электродвигателя, подводимого напряжения и энергетических показателей необходимо оптимизировать выбор преобразователя.

Наибольшее распространение получили две группы управляемых полупроводниковых преобразователей частоты [28]:

- преобразователи с непосредственной связью питающей сети и нагрузки (ПЧНС) [29, 30];

- двухзвенные преобразователи частоты, содержащие выпрямитель и автономный инвертор [31].

В настоящее время наибольшее распространение получили двухзвенные преобразователи частоты. Проведем сравнительный анализ данных типов преобразователей.

Главными преимуществами ПЧНС являются [32]:

- реверсивный режим работы выпрямителей и, соответственно, свободный двухсторонний обмен реактивной и активной энергией между питающей преобразователем сетью и электрической машиной, т.е. обеспечивается более простое рекуперативное торможение;

- высокий КПД;

- устойчивый режим работы на нагрузку с любым cos (р;

- возможность реализации весьма низких частот выходного напряжения преобразователя;

и

- возможность за счет параллельного соединения вентильных групп технической реализации преобразователей частоты большой мощности;

- для однооперационных тиристоров естественный режим коммутации за счет напряжения питающей сети, что повышает надежность работы подобных преобразователей.

К недостаткам ПЧНС следует отнести [32]:

- ухудшение формы синусоиды выходного напряжения при увеличении частоты, что способствует ограничению верхнего предела частоты выходного напряжения;

- низкий коэффициент мощности, особенно при уменьшении выходного напряжения преобразователя, в области малых частот;

- сравнительно большое число силовых полупроводниковых элементов и для однооперационных тиристоров необходимость жесткой синхронизации схемы управления ими с питающей сетью;

Применение ПЧНС наиболее рационально в высокодинамичных электроприводах с тяжелыми технологическими режимами, а также в приводах большой мощности.

Рассмотрим двухзвенные преобразователи частоты, содержащие выпрямитель и автономный инвертор.

К их достоинствам относятся [28]:

- высокий диапазон частот выходного напряжения автономного инвертора (АИ);

- высокое значение первой гармоники входного напряжения или тока статора двигателя;

- высокое значение коэффициента мощности (0,95 - 0,98);

- количество силовых ключей преобразователя меньше, чем в ПЧНС;

- схема управления ключами ПЧ исключает необходимость синхронизации с сетью.

К недостаткам можно отнести [28]:

- преобразование рода напряжения происходит дважды;

- искусственная коммутация ключей ПЧ зависит от нагрузки двигателя и

коэффициента мощности.

В свою очередь преобразователи частоты (ПЧ) с промежуточным звеном постоянного тока содержат конденсатор либо катушку индуктивности. При применении конденсатора, обладающего высокой ёмкостью, выходное напряжение преобразователя носит импульсный характер. ПЧ, построенный по данному принципу, носит название преобразователь частоты с автономным инвертором напряжения (ПЧ с АИН) и обеспечивает амплитудное и частотное управление формируемого напряжения. Соответственно преобразователь частоты с автономным инвертором тока (ПЧ с АИТ), содержащий в звене постоянного тока катушку индуктивности, обеспечивает режим рекуперации, не используя дополнительный тиристорный блок. Однако для ПЧ с АИТ выпрямительный блок реализуется на базе управляемых силовых полупроводниковых элементах [33, 34, 35, 36]. Применение неуправляемого выпрямителя возможно только в ПЧ с АИН, при этом регулирование частотой и амплитудой напряжения преобразователя выполняется инвертором, благодаря данному факту упростилась силовая схема ПЧ.

Существуют различные методы управления силовыми ключами инвертора, которые основаны на применении широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Разработке и анализу алгоритмов ШИМ посвящено большое количество работ [37, 38, 39]. Построение схем с применением ШИМ базируется на одной из следующих разновидностях:

- синусоидальная ШИМ;

- трапецеидальная ШИМ;

- ШИМ с выборочным исключением гармоник;

- ШИМ с минимальными пульсациями тока;

- векторная ШИМ;

- ШИМ с релейно-гистерезисными регуляторами тока;

- синусоидальная ШИМ с непосредственным контролем тока.

Перспективным методом управления силовыми ключами ПЧ является

ШИМ с релейно-гистерезисными регуляторами тока. В системе, где используется данный метод, сравниваются заданное и измеренное значения тока, если разница сигналов имеет значение больше заданного гистерезиса, то формируется импульс

на управление ключами инвертора. Следовательно, ПЧ с АИН, управление которого осуществляется ШИМ с релейно-гистерезисными регуляторами тока, является источником тока. Гармонический состав выходного тока зависит от ошибки регулятора тока: при уменьшении гистерезиса синусоидальность выходного тока улучшается, а частота коммутации увеличивается. Необходимо отметить, что частота коммутации ключей варьируется в широком диапазоне, поэтому нет возможности регулировать гармонический состав выходного тока. ШИМ с релейно-гистерезисным регулятором тока преимущественно применяется для частотно-токового управления ПЧ с АИН.

Реализация изложенных алгоритмов ШИМ приводит к приемлемым значениям коэффициента несинусоидальности благодаря высокой частоте переключений силовых ключей [24]. Данный факт стал возможным с появлением ГСВТ транзисторов, при использовании которых улучшается качество выходного напряжения.

Таким образом, становится очевидной структура частотного преобразователя, обеспечивающего необходимую при векторном управлении динамику статор-ного напряжения и состоящего из неуправляемого трехфазного мостового выпрямителя и АИН на ГСВТ транзисторах, имеющий алгоритм управления ключами -ШИМ с релейно-гистерезисными регуляторами тока.

1.2 Анализ и классификация способов регулирования асинхронного электропривода при частотном управлении

Разработка системы управления электроприводом (СУЭП) является составной частью общей задачи проектирования электромеханической системы. В соответствии с требованиями к системе и на базе анализа технологического процесса необходимо определить необходимые статические и динамические характеристики системы. При проектировании СУЭП основной тенденцией является унификация элементов систем, и необходимо использовать типовые структуры, серийно

изготавливаемые аппараты, функциональные блоки, регуляторы, или на базе уже имеющихся типовых схем создавать оптимизированные и упрощенные системы управления [43]. Эффективность применяемой схемы во многом определяется параметрической, структурной и функциональной оптимизациями, рациональный выбор которых является необходимым условием наиболее полной реализацией потенциальных возможностей ЭП.

Задачи системы управления (СУ) ЭП заключается чаще всего в обеспечении требуемой частоты вращения, а также в регулировании электромагнитного момента, мощности, ускорения, положения ротора или технологического параметра, определяемого этими переменными. Различают задачи стабилизации, слежения, позиционирования, обеспечения инвариантности (независимости или слабой зависимости от действия неконтролируемых возмущения), автономности (независимости проведения отдельной части или отдельной переменной объекта от остальных), оптимального управления [44]. В настоящее время к последней задаче предъявляют особое значение.

Для построения систем автоматического регулирования (САР) двигателей переменного тока руководствуются принципами и законами, которые применяются для двигателя постоянного тока. Общие принципы создания САР электрических машин постоянного тока можно использовать для систем управления электродвигателем переменного тока. Однако создание САР асинхронными электроприводами затрудняется в первую очередь чрезвычайной сложностью АД как объекта регулирования с большим количеством нелинейных перекрестных связей между каналами. При построении СУЭП требуется учесть ряд особенностей:

- электромагнитный момент двигателя формируется произведением двух векторов АД;

- при определении переменных в фазе АД необходимо учитывать переменные в других фазах;

- для более эффективного использования параметров двигателя необходимо воздействовать на основной магнитный поток, используя доступные каналы регулирования.

Системы управления электроприводом на базе асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором удовлетворяют требования различных типов механизмов, но имеют меньшие функциональные возможности по сравнению с машинами двойного питания или синхронными двигателями [46, 48, 47].

Регулирование АД с короткозамкнуты ротором происходит путем формирования необходимой амплитуды и частоты питающего напряжения. Однако, как отмечалось раньше, асинхронный двигатель является нелинейным объектом управления, поэтому требуется применять корректирующие сигналы, усложняющие САР, но улучшающие динамические и статические свойства электропривода [49, 50, 51].

В настоящее время существуют различные топологии СУЭП на базе АД. Актуальными и наиболее перспективными из них являются:

- Скалярное управление.

- Классическое векторное управление.

- Применение нейронных сетей и аппарата нечеткой логики для построения векторных систем управления.

- Прямое управления моментом.

Принцип скалярного управления частотно-регулируемого асинхронного электропривода основывается на управлении частоты и одного или несколько модулей переменных АД (напряжений, магнитных потоков, потокосцеплений и токов цепей двигателя). При этом необходимо совместно осуществлять регулирование либо частотой и питающим напряжением, либо частотой и током статора АД. Последний способ интерпретируется как частотно-токовое управление [52, 53, 12].

Системы управления асинхронными электроприводами разделяются на замкнутые и разомкнутые. При невысокой точности и небольшом диапазоне регулирования скорости АД можно использовать разомкнутые скалярные системы. В подобных системах частота и напряжение статора двигателя формируется пропорционально заданному напряжению. Для сохранения перегрузочной способности АД по моменту предусматривается соотношение между заданиями частоты и напряжения на выходе ПЧ, при котором обеспечивается компенсация падения

напряжения на активном сопротивлении обмоток статора. При таком законе управления динамические свойства электропривода определяются параметрами электродвигателя и воздействием на переменные во время переходного процесса [55, 56]. В данных системах управления при постоянном статическом моменте регулирование скоростью осуществляется в диапазоне изменения угловой частоты вращения не более (8... 10): 1 [6, 55]. Для механизмов, нагрузка которых зависит от скорости вращения (центробежных насосов и вентиляторов), диапазон регулирования скорости равен примерно (10...20): 1 [6, 55, 56]. Однако диапазон регулирования в разомкнутой системе частотного управления при точности регулирования 10% не превышает значения 3:1 [6].

Для более качественного регулирования АД по отношению к разомкнутым системам применяются замкнутые системы частотного управления, в которых подводимое напряжение и частота изменяются в зависимости от переменной, связанной с моментом электродвигателя [57]. Одной из таких переменных может быть ток или потокосцепление. При выборе управляемой переменной необходимо определиться с требованиями к электроприводу. Реализация алгоритмов управления замкнутых систем в основном рассчитана на поддержании на заданном уровне таких параметров, как потокосцеплений статора и ротора, главного потокосцепле-ния и абсолютного скольжения АД [55].

Наибольшее распространение получили следующие законы частотного управления [58, 28]:

- Постоянство отношения напряжения к частоте;

- Постоянство отношения напряжения к квадрату частоты.

Первый закон управления является простейшим принципом управления, который используется при постоянном статическом моменте. Управление напряжением статора осуществляется в зависимости от частоты тока статора. Критический момент при таком управлении уменьшается при понижении задания на частоту. Закон, обеспечивающий постоянство отношения напряжения к частоте, встречается практически во всех серийных преобразователях частоты, однако данный закон не обеспечивает оптимизацию ни по одному из применяемых кри-

териев, а при низких оборотах двигателя возникает неустойчивость из-за падения напряжения на активных сопротивлениях статора двигателя.

Закон управления, обеспечивающий постоянство отношения напряжения к квадрату частоты, используют для управления электроприводами механизмов, которые имеют вентиляторную нагрузку [55]. В этом случае функция зависимости угловой частоты вращения от статического момента имеет вид параболы, поэтому влияние падения напряжения на активных сопротивлениях статора уменьшается. Данный закон так же не обеспечивает оптимизацию ни по одному из применяемых критериев, следует отметить, что энергетические характеристики этого закона более высокие по отношению к первому закону частотного управления [59].

В случае частотно-токового управления за счет отрицательной обратной связи по току нагрузки совместно с дроссельным фильтром преобразователь частоты можно рассматривать как источник тока [57]. При питании от источника тока электромагнитный момент становится независимым от частоты, и возможно при заданном токе статора и абсолютном скольжении, равном критическому, обеспечить больший момент, чем при питании от источника напряжения. Но следует отметить, что реализация частотно-токового управления возможна только в замкнутых системах, контролирующих абсолютное скольжение и ток двигателя в функции нагрузки [57].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Цветков, Павел Евгеньевич, 2014 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Дацковский, Л. X. Современное состояние и тенденции в асинхронном частотно-регулируемом электроприводе (краткий аналитический обзор) / Л. X. Дацковский [и др.]// Электротехника. - 1996. - № 10. - С. 18-28.

2. Ильинский, Н. Ф. Перспективы развития регулируемого электропривода / Н. Ф. Ильинский // Электричество. - 2003. - № 2 - С. 2-7.

3. Ильинский, Н.Ф. Регулируемый электропривод. Энерго- и ресурсосбере-же-ние // Приводная техника. - 1997. - № 3. - С. 21-23.

4. Ключев, В. И. Теория электропривода: учеб. для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. / В. И. Ключев. - М.: Энергоатомиздат. - 2001. - 704 с.

5. Чиликин, М.Г. Теория автоматизированного электропривода / М.Г. Чили-кин, В.И. Ключев, A.C. Сандлер. - М: Энергия - 1979. - 616 с.

6. Терехов, В.М. Системы управления электроприводов [Текст] / В.М. Терехов, О.И. Осипов,- М.: Академия, 2005.-304 с.

7. Онищенко, Г.Б. Электрический привод. Учеб. для вузов. // М.: РАСХН. -2003.-320 с.

8. Булгаков, A.A. Частотное управление асинхронными двигателями. - М.: Энергоиздат. - 1982. - 216 с.

9. Браславский, И. Я. Разработка, исследование, внедрение систем «тири-сторный преобразователь напряжения-асинхронный двигатель» / И. Я. Браславский, А. М. Зюзев, А. В. Костылев // Электротехника. - 2004. -№9. - С. 13-17.

10. Бернштейн, А. Я. Тиристорные преобразователи частоты в электроприводе / А. Я. Бернштейн, Ю. М. Гусяцкий, А. В. Кудрявцев, Р. С. Сарбатов. - М.: Энергия, - 1980.-327с.

11 Дементьев, Ю.Н. Автоматизированный электропривод / Ю.Н. Дементьев, А.Ю. Чернышев, И.А. Чернышев - Томск: Издательство ТПУ - 2010. - 232 с.

12. Сандлер, А. С. Автоматическое частотное управление асинхронными двигателями / А. С. Сандлер, В. С. Сарбатов. -М.: Энергия. - 1974. - 328 с.

13. Барышников, О. Д. Построение систем автоматизированного электропривода / О. Д. Барышников, Г. Г. Соколовский, В. А. Новиков, В. М. Шестаков. -Л.: ЛДНТП. - 1968.

14. Башарин, А. В. Управление электроприводами / А.В. Башарин, В.А. Новиков, Г. Г. Соколовский. - Л.: Энергоиздат. - Ленингр. отд-е. - 1982. - 392 с.

15. Бородина, И. В. Автоматический регулируемый по скорости электропривод с АС-машиной. / И. В. Бородина, А. М. Вейнгер, И.М. Серый, А. А. Янко-Триницкий // Электричество № 7. - 1975. - С. 41-46.

16. Терехов, В. М. Системы управления электроприводов / В. М. Терехов, О. И. Осипов. - М.: Академия. - 2005. -304 с.

17. Зобов, И.Б. Семь различий преобразователей частоты и систем частотного регулирования [Текст]/ И.Б. Зобов, Е.А. Киселева // Теплоэнергоэффективные технологии. - 2007. - № 2. - С. 11-18.

18. Аранчий, Г. В. Тиристорные преобразователи частоты для регулируемых электроприводов / Г. В. Аранчий, Г. Г. Жемеров, И. Эпштейн. - М.: Энергия. - 1968.

19. Бернштейн, А. Я. Тиристорные преобразователи частоты в электроприводе / А. Я. Бернштейн, Ю. М. Гусяцкий, А. В. Кудрявцев, Р. С. Сарбатов. - М.: Энергия. - 1980.-327с.

20. Bose, В. К. Modern power electronics and AC drives / В. K. Bose. - New Jersey, USA: Prentice Hall PTR. - 2002. - 711 pp.

21. Luo, F. L. Digital power electronics and applications / F. L. Luo, H. Ye, M. Rashid. - San Diego, USA: Elsevier. - 2005. - 408 pp.

22. Mohan, N. Power Electronics. Converters, application and design. Second edition / N. Mohan, Т. M. Undeland, W. P. Robbins. - New Jersey, USA: A John Wiley and Sons, Inc. - 2006. - 802 pp.

23. Trzynadlowski, A. M. Control of induction motors / A. M. Trzynadlowski. -San Diego, USA: Academic press. - 2001. - 228 pp.

24. Wu, B. High power converters and AC drives / B. Wu. - New Jersey, USA: A John Wiley and Sons, Inc. - 2006. - 333 pp.

25. Чиженко, И. М. Справочник по преобразовательной технике / И. М. Чи-женко. - К.: Техника. - 1978. - 447 с.

26. Гречко, Э. Н. Автономные инверторы модуляционного типа / Э. Н. Гречко, В. Э. Тонкаль. - Киев.: Наук, думка - 1983. - 304 с.

27. Мелешин, В. И. Транзисторная преобразовательная техника / В. И. Ме-лешин. - М.: Техносфера. - 2005. - 632 с.

28. Осипов, О. И. Частотно-регулируемый асинхронный электропривод/ О. И. Осипов. - М.: издательство МЭИ. - 2004. - 80 с.

29. Розанов, Ю. К. Электронные устройства электромеханических систем / Ю. К. Розанов, Е.М. Соколова. - М.: Энергоатомиздат - 2004. - 272 с.

30. Петров, Л.П. Тиристорные преобразователи напряжения для асинхронного электропривода / Л.П. Петров [ и др.] - М.: Энергоатомиздат. - 1986. - 200 с.

31. Яцук, В.Г. Принципы построения частотно-регулируемых электроприводов на базе ТПЧ со звеном постоянного тока / Яцук. В. Г. [ и др.] - Истринское отд. ВНИИ электромеханики. Пром. Энергетика. — 1978. - №11 — с. 39.

32. Дацковский Л. X. Синтез систем подчиненного регулирования в асинхронных электроприводах с непосредственным преобразователем частоты. Дацковский Л. X., Тарасенко Л. М., Кузнецов И. С., Бабичев Ю. Е. - Электричество. -1975,- №9,с. 48 - 56.

33. Электротехнический справочник: В 4 т. Т.4. Использование электрической энергии [Текст] / под общ.ред. профессоров МЭИ В.Г. Герасимова [и др.]. -М.: Издательство МЭИ. - 2004. - 696 с.

34. Герман-Галкин, С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем МАТЬАВ 6.0 / С.Г. Герман-Галкин. - СПб.: КОРОНА. - принт - 2001.320 с.

35. Гречко Э.Н. Автономные инверторы модуляционного типа / Гречко Э. Н., Тонкаль В. Е. - Киев : Наук, думка. - 1983. — 304 с.

36. Хасаев О.И. Транзисторные преобразователи напряжения и частоты. -М.: Наука, - 1986,- 176 с.

37. Hughes A. Electric Motors and Drives. - Fundamentals Types and Applications. Third edition. Oxford, Great Britain: Elsevier. - 2006. - 410 pp.

38. Krishnan R. Electric motor drives: modeling, analysis and control. - New Jersey, USA: Prentice Hall PTR. - 2001. - 626 pp.

39. Rashid M. H. Power Electronics Handbook, Second Edition. - 2005._ 632 c.

40. Bose В. K. Modern power electronics and AC drives. - New Jersey, USA: Prentice Hall PTR. - 2002. - 711 pp.

41. Соколовский Г. Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием: учебник для студ. высш. учеб. заведений.-М.: Академия. - 2006. - 272 с.

42. Skvarenina Т. L. The power electronics handbook. - CRC Press. - 2002. - 625 pp.

43. Белов, М.П. Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов: учебник для студ. Высш. Учеб. заведений/ М.П. Белов, В.А. Новиков. - 3-е изд., испр. - М.: Издательский центр «Академия», 2007. - 576 с.

44. Боченков, Б.М. Алгоритм управления, обеспечивающий желаемое сочетание энергетических и динамических свойств электропривода переменного тока/ Боченков Б.М., Филюшов Ю.П.//Электротехника. - 2011. - №6. - С. 53-58.

45. Рудаков, В.В. Динамика электроприводов с обратными связями / В.В. Рудаков. - Л.: Ленинградский горный ин.-т. - 1980. - 114 с.

46. Борисов, Б.П. Повышение эффективности использования электроэнергии в системах электротехнологии / Б.П. Борисов, Г.Я. Вагин, А.Б. Лоскутов [и др.]. - Киев: Наукова думка. - 1990. - 240 с.

47. Башарин, А. В., Новиков, В. А., Соколовский, Г. Г. Управление электроприводами: Учебное пособие для вузов / . - Л.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1982.

48. Васильев, Д.В., Чуич, В.Г. Расчет систем автоматического управления. Задачи и примеры. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1959.

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

50. Козярук, А. Е. Современное и перспективное алгоритмическое обеспе-

чение частотно-регулируемых электроприводов / А. Е. Козярук, В. В. Рудаков; под. общ. ред. А. Г. Народицкого. - С.-Петербург. - 2001. - 126 с.

51. Сандлер, А. С., Вопросы динамики асинхронного частотно-управляемого электропривода с автономным инвертором тока / Ю. М. Гусяцкий, Н. Б. Затрубщиков. - Электричество. - 1979. - №4. - с. 38 - 43.

52. Слежановский, О. В. Системы подчиненного регулирования электроприводов переменного тока с вентильными преобразователями/О. В. Слежановский, Л.Х.Дацковский, И.С.Кузнецов и др. -М.: Энергоатомиздат. - 1983. -256 с.

53. Поздеев, А.Д. Электромагнитные и электромеханические процессы в ча-стот-но-регулируемых асинхронных электроприводах. - Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 1998. - 172 с.

54. Ковчин, С.А. Теория электропривода / С.А. Ковчин, Ю.А. Сабинин. -СПб.: Энергоатомиздат. Спб отд. - 1994. - 496 с.

55. Фираго, Б.И. Регулируемые электроприводы переменного тока / Б.И. Фираго, Л.Б. Павлячик. - Мн.: Техноперспектива. - 2006. - 363 с.

56. Шерстюк, А. Н. Насосы, вентиляторы и компрессоры [Текст]: учеб. по-соб. для втузов / А.Н. Шерстюк,- М.: Высшая школа, 1972. - 344 с.

57. Бродовский, В.Н. Приводы с частотно-токовым управлением / Под ред. В.Н. Бродовского. -М.: Энергия - 1974. - 168 с.

58. Востриков, A.C. Теория автоматического регулирования: Учеб.пособие для вузов [Текст]: A.C. Востриков, Г.А. Французова.- М.: Высш. шк.,2004.- с.365.

59. Справочник по автоматизированному электроприводу [Текст] / под. ред. В.А. Елисеева, A.B. Шинянского.- М.: Энергоатомиздат. - 1983,- 616 с.

60. Локтева, И. Л. Принципы построения систем регулирования электроприводов с двигателями переменного тока / И. Л. Локтева, Г. Б. Онищенко, Т. В. Плотникова, Ю. Г. Шакарнян // Электричество № 5. - 1976. - С. 6-12.

61. Рудаков В.В., Столяров И.М., Дартау В.А. Асинхронные электроприводы с векторным управлением. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1987. -136 с.

62. Виноградов, А. Б. Векторное управление приводами переменного тока /

А. Б. Виноградов. - Иваново: ИГЭУ им. В.И. Ленина. - 2008. - 298 с.

63 Усольцев, А.А. Частотное управление асинхронными двигателями: Учеб. пособие.-СПб:СПбГУ ИТМО. - 2006.-94 с.

64. Blaschke F. Das Prinzip der Feldorientierung die Grundlage fur die Transvektor - Regelung von Drehfeldmaschinen // Siemens Zeitschrift, 1971. Bd. 45, - H. 10. -S. 757-760.

65. Дартау, В.А. Теоретические основы построения частотных электроприводов с векторным управлением / В.А. Дартау, В.В. Рудаков, А.Е. Козярук. - М.: Энергия 1980.

66. Панкратов В.В. Векторное управление асинхронными электроприводами. -Новосибирск: Изд-во НГТУ. - 1999. - 66 с.

67. Presentation of a control law for IM drive based on the dynamic reconfiguration of DTC algorithm and a SVM-DTC algorithm. Monmasson E., Louis J.P. Math, and Comput. Simul. 2003. 63, № 3-5, c. 321-333

68. Universal structure of direct torque control for AC motor drives. Swierczynski Dariusz, Zelechowski Marcin. Prz. electrotechn. 2004. 80, № 5, c. 489-492

69. Direct torque control of sensorless induction motor drives. A sliding-mode approach. Lascu Cristian, Boldea Ion, Blaabjerg Frede. IEEE Trans. Ind. Appl. 2004. № 2, c. 582-590

70. Рефки Абд Эль Вхаб Амр Сравнительный анализ векторного управления и прямого управления моментом синхронного электродвигателя с постоянными магнитами/ Рефки Абд Эль Вхаб Амр, Каракулов А. С., Дементьев Ю. Н., Кладиев С. Н.// Известия Томского политехнического университета. - 2011. - №2. - С. 93-99.

80. Онищенко, Г.Б. Асинхронно вентильные каскады и двигатели двойного питания / Г.Б. Онищенко, И.Л. Локтева. - М.:Энергия. - 1979. - 199 с.

81. Мещеряков, В.Н. Асинхронно-вентельный каскад с инвертором в цепи статора и общим звеном постоянного тока [Текст] / В.Н. Мещеряков, В.В.Федоров // Электротехника.-!984.-№8.- с. 29-31.

82. Костенко, М.П. Работа многофазного асинхронного двигателя при перемен-ном числе периодов // Электричество. - 1925. - № 2. - С. 85-95.

83. Мищенко, В.А. Оптимальный по минимуму потерь закон частотного управления асинхронным двигателем / В.А. Мищенко, Р.Т. Шрейнер, В.А Шубен-ко //Изв. вузов. Энергетика. - 1969. -№ 8.-С. 115-118.

84. Сандлер, A.C. Автоматическое частотное управление асинхронными двигателями/ A.C. Сандлер, P.C. Сарбатов - М.: Энергия. - 1974. - 328 с.

85. Шубенко, В.А., Шрейнер Р.Т., Мищенко В.А. Оптимизация частотно-управляемого асинхронного электропривода по минимуму тока / В.А. Шубенко, Р.Т. Шрейнер // Электричество. - 1970. - № 9. - С. 23-26.

86. Шрейнер Р.Т., Дмитренко Ю.А. Оптимальное частотное управление асинхронными электроприводами. - Кишинев: Штиинца, 1982. - 224 с.

87. Браславский, И.Я. Энергосберегающий асинхронный электропривод / И.Я. Браславский, З.Ш. Ишматов, В.Н. Поляков. - М.: Издательский центр «Академия». - 2004. - 256 с.

88. Kioskesidis, N. Margaris, "Loss minimization in scalar controlled induction motor drives with search controller, " IEEE Trans. Power Electronics, Vol. 11, No. 2, 1996, pp. 213-220.

89. J.C. marino, T.A. Lipo, V. В. Blasco, "Simple efficiency maximize foran adjustable frequency induction motor drive, " IEEE Trans. Ind. Appl.vol. 27, no. 5, 1991, pp. 940-946.

90. Попов, A.H. Управление асинхронным электроприводом при стабилизации ЭДС двигателя/ А.Н. Попов, В.Б. Сайфутдинов//ЭЛЕКТРО. - 2006. - С. 20-25.

91. Ильинский Н.Ф., Сарбатов Р. С. Безяев В. Г. Научно-технические аспекты проблемы повышения эффективности использования энергии в массовом электроприводе // Автоматизированный электропривод. — М.: Энергоатомиздат, 1986. —С. 11—18.

92. Браславский И. Я., Зубрицкий О. Б., ОльковА.Е. Энергетика регулировочных режимов асинхронного электропривода при потенциальном моменте нагрузки // Изв. вузов. Электромеханика. — 1975. — № 1. — С. 82—85.

93. Мищенко, В.А. Патент РФ №2132110, ют. Н02 Р 21/00. "Способ оптимального векторного управления асинхронным электродвигателем и электропривод для осуществления этого способа", Мищенко В.А., Мищенко Н.И., Мищенко A.B. Приоритет 25.03.1998. Опубл. 20.06.1999. Бюл. №6.

94. Патент №2254666. Электропривод переменного тока // П.Н. Левин, В.Н. Мещеряков. МКИ Н02Р 7/42. 20.06.2005. Бюл. № 17.

95. Мещеряков, В. Н. Анализ частотного асинхронного электропривода, обеспечивающего взаимную ориентацию моментообразующих векторов / В. Н. Мещеряков, В. А. Корчагина // Известия вузов. Электромеханика.- 2009.-№3. -С.45-49.

96. Иванов-Смоленский, А. В. Электрические машины. - М.: Энергия, 1980. -928 с.

97. Копылов, И. П. Математическое моделирование электрических машин: учебник для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. / И. П. Копылов. - М.: Высшая школа. -2001.-327 с.

98. Войнова, Т.В. Математическая модель для исследования трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором как объекта регулирования и для прямого процессорного управления / Т.В. Войнова // Электротехника. -1998.-№6.-С.51-61.

99. Розанов, Ю. К. Электронные устройства электромеханических систем / Ю. К. Розанов, Е.М. Соколова.- М.: Издательский центр «Академия». - 2004.- 272 с.

100. Мещеряков, В.Н. Системы электропривода переменного тока с частотно-токовым релейным управлением / В.Н. Мещеряков. Липецк. ЛФ МИКТ. - 2011. 104 с.

101 Мещеряков, В.Н. Системы асинхронного электропривода с управляемыми координатами моментообразующих векторов. - Липецк: ЛГТУ. - 2008. - 120 с.

102. Мещеряков, В.Н. Оптимальная по критерию минимума тока статора векторная система управления по потокосцеплению статора/В.Н. Мещеряков, П.Е. Цветков.// Электротехнические комплексы и системы. -2013. - №1. - С. 67-70.

103. Панкратов, В.В. Энергооптимальное векторное управление асинхронными электроприводами/ В.В. Панкратов, Е.А. Зима - Новосибирск: Изд-во НГТУ. - 2005. - 120 с.

104. Мещеряков, В.Н. Система оптимального частотного асинхронного электропривода с коррекцией по продольной составляющей тока статора/В.Н. Мещеряков, П.Е. Цветков.// Известия вузов. Электромеханика. - 2012. - №3. - С. 36-39.

105. Мещеряков, В.Н. Модель асинхронного электропривода с поддержанием оптимального угла между моментообразующими векторами /В.Н. Мещеряков, П.Е. Цветков.// Естественные и технические науки. - 2012. - №3. - С. 199-203.

106. Мещеряков, В.Н. Асинхронный электропривод с поддержанием оптимального угла между моментообразующими векторами /В.Н. Мещеряков, П.Е. Цветков, Мещерякова О.В.// Вести высших учебных заведений Черноземья. -2013.-№1. - С. 17-21.

107. Мещеряков, В.Н. Патент на полезную модель № 116721. Электропривод переменного тока : Заявка № 2011154681; Зарегистрировано 27.05.12; МПК Н02Р 27/04 /В.Н.Мещеряков, П.Е.Цветков; ЛГТУ.

108. Мещеряков, В.Н. Системы электропривода переменного тока с частотно-токовым релейным управлением / В.Н. Мещеряков. Липецк. ЛФ МИКТ. - 2011. 104 с.

109. Мещеряков, В.Н. Системы частотного асинхронного электропривода с оптимальным управлением / В.Н. Мещеряков. Липецк. ЛФ МИКТ. - 2010. 118 с.

110. Slemon, G.R. 1989. Modelling of Induction Machines for Electric Drives// IEEE Trans.Ind. Appl., Vol. 25, No. 6, pp 1126-1131.

111. Мещеряков, В. H. Оптимальное управление по минимуму тока статора асинхронного двигателя с учетом насыщения / В. Н. Мещеряков, П.Е. Цветков // Управление большими системами: материалы IX Всероссийской школы-конференции молодых ученых. Том 2/ Липецкий государственный технический университет. - Тамбов-Липецк: Изд-во Першина Р.В. - 2012. - С. 177-179.

112. Мещеряков, В. Н. Необходимость учета насыщения асинхронного электропривода при построении энергооптимальных систем управления / В. Н.

Мещеряков, П.Е. Цветков // Энергосбережение, электромагнитная совместимость и качество в электрических системах: сборник статей III Международной научно-практической интернет конференции. - Пенза: Приволжский Дом знаний. - 2012. -С. 53-55.

113. Мещеряков, В. Н. Энергооптимальная по минимуму тока статора система управления асинхронным электроприводом/В. Н. Мещеряков, П.Е. Цветков // Энерго- и ресурсосбережение XXI век: сборник материалов X - ой Международной научно-практической интернет конференции: ФГОУ ВПО «Госуниверситет - УНПК». - Орел: Госуниверситет-УНПК. - 2012. - С. 95-98.

114. Архангельский Б.Н. Аналитическое выражение кривой намагничивания электрических машин // Электричество. - 1950. - № 3. - С. 34-36.

115. Беспалов, В.Я. Математическая модель асинхронного двигателя в обобщенной ортогональной системе координат/ В.Я. Беспалов, Ю.А. Мощинский, А.П. Петров // Электричество. - 2002. - № 8. - С. 33-39.

116. P.J. Мс Cleer, J.M. Miller, A.R. Gale, M.W. Degner and F. Leonardi, Nonlinear Model and Momentary Performance Capability of a Cage Induction Machine Used as an Automotive Combined Starter-Alternator, IEEE Transactions on Industry Applica-tions, Vol. 37, No. 3, May/June 2001, pp. 840-846.

117. Мещеряков, В. H. Система с оптимальным регулированием моментообразующих векторов асинхронного электропривода / В. Н. Мещеряков, П.Е. Цветков // Труды VII Международной (VIII Всероссийской) научно-технической конференции по автоматизированному электроприводу: ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина». - Иваново. - 2012. - С. 67-70.

118. Онищенко, В.Н. Модернизация управления насосными агрегатами за счет применения частотного регулирования и мягких пускателей / В.Н. Онищенко, Э.А. Киреева, С.А. Цырук // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт.-2007,- № 4.- С.25-29.

119. Мещеряков, В. Н. Векторная система управления асинхронным электроприводом на базе автономного инвертора тока с релейным регулятором тока /

В. Н. Мещеряков, А. С. Абросимов // Электротехнические комплексы и системы управления. - Воронеж, ВГТУ. -2012. - №4. - С. 61-65.

Передаточные функции модели асинхронного двигателя в координатах АВС

Таблица АЛ - Передаточные функции модели асинхронного двигателя в естественной системе координат А,В?С

Наименование выражений Выражения

Коэффициенты усиления и постоянные времени К, = К2 = К3 = const; Klm = const T0=f0(s); T| = f] (s); T2=f2(s); T3=f3(s); T4 = f4(s);

Передаточные функции для токов фазы по питающему напряжению и комплексные сопротивления токам фазы в операторной форме w pTo+1 - 1 • ,ф ;"и1ф(р) 1 (рт, + 1)(рт2 +1) "г1ф(р)' W ЛЛ_ Г2Ф(Р)_Г РТ4 _ 1 . 2ф1рЬи1ф(р) 2 (рт, + 1)(рТ2 +1) г2ф(р)' w /Ч 1шф(р) рТ3+1 1 . ф и1ф (р) ~ 3 (рт, + 1)(рТ2 +1) zm4) (р)'

Передаточные функция для тока намагничивания по току статора W рТ3+1 т / \ 1 m ~ , - " х1ф (р) рт0 + 1

Постоянные времени как функции скольжения для модели в координатах А,В,С равны:

OV J R,

•s;

(АЛ)

T|(,)_(L2+Lm)-s-R,+(L,+Lm)-R:

2 • R| • R'2

+

+

V((L2+Lm).s-R,+(L,+Lj-R'J2-4-R,-R^s-(L,-(L'2+Lm)-fL-2-Lj

2-R, -R2

(A.2)

T2(s):

fe+Lm)-s-R,+(L,+Lm)-R'2 2 • R i • R '->

л/((Ь'2 +Lm)-s.R, +(L, +Lj-R'2)2 -4-R, R2 -s^L, -(h'2 + Lm) + L'2 -Lm)_

2 R, R'2

T3(s) = ^-s;

2

Ki

(A.3)

(A.4) (A.5)

155

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Значения угла 5 для различных типов электродвигателей

Б Л - Значения угла 5 (град.) для асинхронных двигателей различных

серий

Серия электродвигате-

Мощность, кВт ля

4А 5А

0.06 3,13 4,1

1,1 5,2 5,34

5,5 5Д 5,65

11 6,23 5,97

30 7,12 6,86

45 7,33 7,02

90 8,17 7,64

110 9,51 8,6

Определение расчетных параметров асинхронного двигателя

Определение параметров АД по паспортным данным. Номинальная скорость ротора:

юн=—— рад/с, (В.1) 60

2-3,14-1473 . тг.

ш =-= 154 рад/с. (В.2)

60

Синхронная угловая скорость ротора:

шн=^рад/с, (В.З)

60

60

2-3,14-1500 . /тэ

сон=---= 157 рад/с. (В.4)

Критическое скольжение АД:

/2 Г'2 (В.5)

*к = . 0>°45 = 0,0701. (В.6)

^0,0912+(0,249+ 0,38б)2

Номинальный электромагнитный момент:

Мн = — Нм, (В.7)

со.,

Мн=^ = 293Нм. (В.8)

н 154

Пусковой момент

Мп=Мн-(Мп/Мн)Нм, (В.9)

Мп = 293-2,4 = 700 Нм. (В. 10)

Максимальный момент

Мтах=Мн-(Мпт./Мн)Нм, (В.11)

Мтах = 293-2,8 = 817 Нм. (В.12)

Пусковой ТОК

1„=1н-(1„/1„)А, (В.13)

1П = 83-7 = 581 А. (В.14)

Намагничивающий ток

1м=и1ф|1/(х.+Хм)А, (В. 15)

1М = 220 / (0,249 +10,1) = 21,3 А. (В. 16)

Графики переходных процессов токов и потокосцепления асинхронного

двигателя

Рисунок Г.1 - График переходного процесса потокосцепления ротора

асинхронного двигателя

Рисунок Г.2 - График переходного процесса токов статора и ротора асинхронного двигателя

Обессоленная вода

Ч

О) X Я

о ы о -1 я л

<Т)

о я

сэ Ьч

О

X Л!

рэ ^

ч и

с

а

К

о *

и X

к

и

0\ о

Рисунок Д.1 - Технологическая схема УТЭЦ

ш

Акт

об использовании результатов кандидатской диссертационной работы Цветкова Павла Евгеньевича

Комиссия в составе:

Казарский О.И. - начальник УТЭЦ ОАО «HJIMK»,

председатель комиссии Куренков В.Н. - начальник отделения ЭО и ТАИ УТЭЦ ОАО «HJ1MK» член комиссии

Жбанов A.B. - начальник участка эксплуатации ЭО УТЭЦ ОАО «HJ1MK» член комиссии

Зверев Т.Е. - начальник участка эксплуатации АСУ ТП и ТАИ УТЭЦ ОАО «HJ1MK» член комиссии

составила настоящий акт о том, что результаты диссертационной работы Цветкова Павла Евгеньевича «Разработка и исследование систем асинхронного электропривода с частотно-токовым управлением для насосных механизмов» будут использованы при разработке проекта модернизации теплофикационной установки цеха УТЭЦ ОАО «HJ1MK» в следующем виде:

- математической модели оптимального векторного управления;

- введение коррекции по продольной составляющей тока статора в систему векторного управления механизмов.

Использование полученных результатов позволит повысить КПД электропривода конденсатного насоса подогревателя сетевой воды, а также сократить затраты на проведение исследований и испытаний.

Председатель комиссии: _j __Казарский О.И

члены комиссии: Куренков В.Н.

Жбанов A.B. Зверев Т.Е.

Программа коррекции потокосцепления ротора в STEP 7 Manager

Block OBI "Main Program sweep (Cycle)"

Network: 1

A( A( L

T

SFT SAVE CLR A )

JNB L

ITD T

SET SAVE CLR A )

JNB L

DTR T

002: NOP

001 :

PIW 266

"calculation".INT RAW I d

BR _002

#Temp 1 DI

DB1.DBWO P (I_d)

_001

"calculation".INT RAW I d

#Temp 1 DI

DB1.DBWO P <I_d)

#Temp 1 DI

(fTemp 1 DI

"calculation".Real_RAW_I_d DB1.DBD4

тора

-- Принимаемые данные no PROFIBUS D

-- Принимаемые данные по PROEIBUS D

-- Продольная составляющая тока ста

Network: 2

А ( А ( L Т

SET SAVE CLR А )

JNB L

ITD T

SET SAVE CLR _003: A )

JNB L

DTR T

004- NOP

PIW 268

"calculation".INT_RAW_I_q

BR

_003

"calculation".INT_RAW_I_q #Temp_l_DI

_004

#Temp_l_DI

DB1. DBW2

DB1.DBW2 P (I_q)

ffTemp 1 DI

#Temp_l_DI

"calculation".Real_RAW_I_q DB1.DBD8

тора

-- Принимаемые данные no PROFIBUS D

-- Принимаемые данные по FR0FIBUS D

-- Поперечная составляющая тока ста

L

L

/R T

NOP

"calculation".Real_RAW_I_q "calculation".Real RAW I d

DB1 DBD8 статора DB1.DBD4 статора

"calculation".Devision_result DB1.DBD12 0

Поперечная составляющая гока Продольная составляющая тока

Iq/Id

Network: 4

А( А( L

ATAN Т

7VN

SAVE CLR А )

JNB L L

-R

T

AN SAVE CLR A )

JNB

L

L

*R T

006: NOP

005:

"calculation".Devision_result DB1.DBD12

#Temp_l_real #Temp_l_real

OV

BR

_005

"calculation".phi_ref #Temp_l_real

#Temp_l_real OV

BR _006

#Temp_l_real "calculation".K_fb

#Temp_l_rea1

0

DB1.DBD24 #lemp_l_real

if Temp l_real

#Temp_l_real DB1.DBD16

#Temp 1 real

Ig/ Id

Задание оптимального угла

-- Коэффициент

Network: 5

L

L

-R

T

"calculation".psi_ref DB1.DBD20

#Temp_l_real

#Temp 1 real

"calculation".psi_cor DB1.DBD28 ения

NOP О

-- Задание на потокосцепление

Скорректированное задание лотокосиелл

Network: 6