Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. ОБОБЩЕННАЯ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ АСИНХРОННОГО
ЭЛЕКТРОПРИВОДА С НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ В ЦЕПЯХ СТАТОРА 12
1.1. Общий подход к рассмотрению процесса непосредственного преобразования частоты (НПЧ) 12
1.2. Простейшие НПЧ 28
1.3. Математическая модель системы "НПЧ-АД" 37
1.4. Методы исследования 43
1.5. Постановка задачи 46
ВЫВОДЫ 48
ГЛАВА 2. ГАРМОНИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ КРИВОЙ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ. 50
2.1. Выбор метода анализа 50
2.2. Разложение в ряд Фурье кривой выходного напряжения НПЧ, каждый период которой состоит из одной полуволны входного напряжения 52
2.3. Разложение в ряд Фурье кривой выходного напряжения НПЧ, каждый полупериод которой состоит
из одной полуволны входного напряжения 53
2.4. Разложение в ряд Фурье кривой выходного напряжения НПЧ, каждый полупериод которой состоит из нескольких полуволн входного напряжения 57
2.5. Общая методика расчета гармоник выходного напряжения НПЧ 57
2.6. Величины, характеризующие выходное
напряжение НПЧ 72
ВЫВОДЫ 75
ГЛАВА 3. АНАЖЗ КВАЗИУСТАНОВИВШИХСЯ ПРОЦЕССОВ В СИСТЕМЕ "НПЧ-АДМ" 77
3.1. Выбор метода анализа 77
3.2. Выходной ток НПЧ 79
3.2.1. Условие равенства постоянной составляющей выходного напряжения НПЧ нулю 85
3.2.2. Угол выключения тиристоров 86
3.2.3. Учет насыщения магнитной цепи 87
3.3. Электромагнитный момент АД 92
3.4. Методика аналитического проектирования электропривода с МНПЧ 97
ВЫВОДЫ 105
ГЛАВА 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА С НПЧ В ЦЕПЯХ СТАТОРА 107
4.1. Аналоговое моделирование системы "НПЧ-АД" 107
4.2. Моделирование системы "НПЧ-АД" на ЦВМ 117
4.3. Статические характеристики асинхронного электропривода с ТК в цепях статора 126
4.4. Энергетические показатели электропривода с НПЧ в цепях статора при квазичастотном управлении 139
4.5. Динамика асинхронного электропривода с ТК в цепях статора при квазичастотном управлении... 148
4.6. Влияние параметров асинхронной машины на характеристики электропривода при квазичастотном управлении 162
4.7. Сравнение возможных способов управления в системе "ТК-АД" и особенности применения квазичастотного способа управления 169
ВЫВОДЫ 171
- Общий подход к рассмотрению процесса непосредственного преобразования частоты (НПЧ)
- Выбор метода анализа
- Выбор метода анализа
- Аналоговое моделирование системы "НПЧ-АД"
class1 ОБОБЩЕННАЯ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ АСИНХРОННОГО
ЭЛЕКТРОПРИВОДА С НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ В ЦЕПЯХ СТАТОРА class1
Общий подход к рассмотрению процесса непосредственного преобразования частоты
В настоящее время в электроприводе применяется большое количество модификаций непосредственных преобразователей частоты, отличающихся между собой по числу фаз на входе и выходе, по схеме соединения вентилей, по виду коммутации, по способу управления вентильными группами, по структуре системы управления тиристорами и по ряду других признаков.
Поскольку гармонические колебания, описываемые системой уравнений (I.I), отличаются друг от друга только начальной фазой, а на выходе НПЧ с раздельным управлением в каждый данный момент времени действует только одна из этих ЭДС, то выходное напряжение НПЧ может быть задано единственным гармоническим колебанием с переменной во времени фазой, а сам процесс преобразования частоты - представлен как процесс модуляции по определенному закону фазы входного напряжения [39] . Правомерность такого подхода вытекает из основного соотношения между частотой k) и фазой if синусоидального сигнала:
Выбор метода анализа
Проектирование тиристорного электропривода с простейшими НПЧ, прежде всего, связано с выбором схемы и способа управления, поскольку получение одной и той же частоты на выходе НПЧ возможно несколькими методами. При этом гармонический состав выходного напряжения, определяющий его качество, для различных схем неодинаков. Поэтому для правильного выбора метода управления необходимо сравнить различные НПЧ по качеству выходного напряжения и оценить степень влияния преобразователя на характеристики питающегося от него асинхронного двигателя.
В известных работах по гармоническому анализу кривых выходного напряжения НПЧ не получены математические выражения коэффициентов ряда Фурье для случая не симметрии выходного напряжения по фазам нагрузки. Кроме того, определение коэффициентов тригонометрического ряда на основе обычных формул разложения Фурье [70] , функций Уолша [67 J , или переключающих функций связано с использованием ЦВМ, громоздко и мало пригодно для повседневной инженерной практики, а аналитические выражения не позволяют проводить качественный анализ в зависимости от параметров нагрузки, степени не симметрии и метода формирования выходного напряжения НПЧ.
Наиболее удобно было бы сравнивать системы НПЧ по качеству выходного напряжения без проведения трудоемкого расчета гармоник для каждой отдельной схемы, что возможно, если представить общее выражение для вычисления членов ряда Фурье в виде произведения соответствующих коэффициентов.
Как показано в первой главе, кривая выходного напряжения непосредственного преобразователя при любом способе управления определяется суммой отрезков единственной синусоиды, начальная фаза которой изменяется по заданному закону. Следовательно, формулы для подсчета коэффициентов ряда Фурье при любом способе управления должны содержать одинаковые по форме интегралы, количество которых определяется количеством полуволн входного напряжения в одном периоде выходного напряжения НПЧ, а пределы интегрирования - положением полуволны входного напряжения в периоде выходного и значением углов включения С и выключения р вентилей. Поэтому для гармонического анализа выходного напряжения НПЧ с раздельным управлением достаточно получить единственное математическое выражение, определяющее амплитуды гармоник синусоидальной полуволны входного напряжения для произвольных Kf ,oL,p, т , а значения гармоник выходного напряжения НПЧ при произвольном алгоритме управления вычислять как сумму векторов одинаковых гармоник от отдельных полуволн входного напряжения.
Выбор метода анализа
Целью исследования электромагнитных процессов является определение токов в обмотках двигателя, вычисление углов выключения тиристоров, расчет энергетических параметров и механических характеристик электропривода с НПЧ.
Аналоговое моделирование системы "НПЧ-АД"
Исследование асинхронного электропривода с НПЧ в цепях статора на АВМ можно проводить на основе одного из известных методов [15,33,78-31 ] . Однако при этом возникает целый ряд трудностей в реализации аналоговых моделей и исследовании на них различных способов управления. Так, применение для моделирования НПЧ известных методов, при которых моделируется не сам преобразователь, а его характеристики, не позволяет исследовать квазиустановившиеся и переходные процессы в нагрузке преобразователя и ограничено возможностью исследования влияния данного преобразователя на характеристики системы, частью которой он является.
Методы, совмещающие принципы математического и физического моделирования [15] , требуют для согласования обеих чаете моделей специализированных блоков АВМ, а количество вентилей в физической модели определяется количеством последних в реальном преобразователе. Поэтому при моделировании многофазных преобразователей модель получается довольно сложной.
Основная трудность моделирования ШЧ по способам, основанным на построении характеристик реальных вентилей с помощью операционных усилителей и вспомогательных цепей [78] , заключается в необходимости использовать в модели большое количество решающих усилителей, число которых увеличивается с увеличением фазности входного напряжения.
Необходимость же изменения структуры модели требует применения при моделировании НПЧ по способам с использованием метода переключающих функций [79,80] специального функционального блока, который чаще всего отсутствует в аналоговых вычислительных машинах.
Построение общей аналоговой модели для исследования НПЧ произвольной структуры можно проводить на основе математической модели НПЧ и ТК, рассмотренных в гл.1. На рис.4.I приведена одна из возможных схем аналоговой модели одной фазы /л- фазного НПЧ.
Суть аналоквой модели по предлагаемому способу заключается в том, что формирование выходного напряжения НПЧ осуществляют не за счет переключения моделей вентилей отдельных фаз, как это принято в ряде аналоговых моделей [79] , а за счет дискретного изменения фазового сдвига синусоидального напряжения, моделирующего входное напряжение НПЧ.
