Введение к работе
Актуальность теми. Ограниченность запасов и повышение стоимости добычи энергоносителей требует решения задачи экономичности энергопотребления во всех отраслях народного хозяйства.
В последнее десятилетие проведены многочислен» з исследования и практические работы по использованию в качестве электропривода механизмов с вентиляторной нагрузкой асинхронно-вентильных каскадов и машин деойного питания. Наиболее значительные работы выполнены под руководством Онищенко Г.Б., Шакаря-на Ю.Г. и др. исследователей. Логичным завершением этих работ . явилось создаїше бесконтактного асинхронно-вентильного каскада.
Однако, необходимость создают электроприводов с расширенным диапазоном регулирования (например, для компрессоров - нагнетателей) и повышенными энергетическими показателями делает актуальной задачу создания широкорегулируемого электропривода с синхронным двигателем. В задачу входит разработка системы управления синхронним двигателем, обеспечивающей широкий диапа-. зон регулирования (1:10), автоматический пуск (при использовании двигателя обычного исполнения), возможность получения высоких энергетических показателей и минимизация искажений электромагнитного момента.
Работа выполнена на базе исследований по межвузовской программе "Оптимум" (раздел 04.02. темы 04) и отраслевых программ Миннефтегазпрома СССР по созданию высокоскоростных электропри- водов перекачивающих агрегатов ІМЛУ (широких фракций легких . углеродов). Работа является результатом участия автора в выполнении хоздоговорных НИР, проводимых на кафедре КЛАЛ ЛГИ имени: Г.В.Плеханова с 1932 по 1990 гг.
Целью работы является разработка и исследование системы частотного регулирования синхронного электропривода, обеспечивающей автоматизацию пусковых режимов, широкий диапазон регулирования частоты вращения с высокими энергетическими показателями при минимизации пульсаций электромагнитного момента.
В диссертации исследованы системы управления частотным - электроприводом с преобразователями частоты двух, типов - пре-
- 4 -образователем частоты с непосредственной связью (ТНПЧ) и преобразователем частоты со звеном постоянного тока (ТПЧ).
Для достижения поставленной цели в работе решаются оледую-щие задачи:
-
Выбор и обоснование вариантов систем подчиненного векторного управления оинхроншм электроприводом с тиристорними преобразователями частоты.
-
Разработка схем и реализация цифрового управляющего векторного фильтра на базе микропроцессорных средств для частотно-регулируемых приводов с синхронными двигателями. .
3. Разработка управления тиристорним' преобразователем час
тоты по принципу "скользящей отсечки" на базе цифрового управ
ляющего векторного фильтра для минимизации искажений выходного
напряжения преобразователя и, как следствие, минимизации пуль-оаций электромагнитного момента синхронного двигателя.
4. Разработка принципов управления пусковыми процессами
синхронного двигателя в системе частотно-регулируемого привода
о векторным управлением. . ' .
.5. Разработка методики синтеза микропроцессорной системы векторного управления частотно-регулируемым синхронным электроприводом.
Методи исследования. В работе использованы основные поло-аения обобщенной теории электрических машин, в частности, уравнения Парка-Горева, методы синтеза теории автоматического упра-. вления, а также метода численного интегрирования с использова- нием стандартных программ для расчета на ЭШ. В работе получили развитие:
-
Методы расчета режимов работы частотно-регулируемого синхронного электропривода при векторном управлении.
-
Методы расчета цифроаналоговых блоков управления.
3» Методы расчета настроек регуляторов системывекторного управления синхронних, электроприводов.
При аналитических исследованиях использованы:'персональный компьютер Р 1640 и програгялируемнй контроллер типа "Электроника МС 2702".
'Научная новизна работ» заключается в следую-ем:
предложены два варианта схем частотно-регулируемого привода с векторным управлением' с иифрознм и цифроаналоговым упра-вяящим векторнім фильтром;
разработан алгоритм цифровой фильтрации и цифровая и гибридная (цифроаналогоЕая) схемы векторного фильтра с реализацией на базе серийного микропроцессорного набора;
разработана и исследована схема преобразователя частоты непосредственного типа с использованием управляидего векторного фильтра для реализации "скользящей отсечки" и получения близкой к синусоидальной форме напряжения, преобразователя;
разработана' схема автоматического управления пуском частотно-регулируемого привода с синхронным двигателем при векторном управлении ТНПЧ по сигналам датчиков Холла и управляющего векторного фильтра;
для цифрового и цифроаналогового вариантов реализации схем частотно-регулируемых синхронных приводов с управляющим векторным фильтром предлонена методика инженерного синтеза.
Достоверность полученных результатов подтверждена сопоставлением расчетных и экспериментальных данных, полученных при лабораторных исследованиях и на натурном стенде для испытания приводов турбокомпрессоров.
Практическая ценность работы заключается в предложениях:
а) ишхенерноіі методики синтеза микропроцессорных систем
векторного управления синхронными электроприводами;
б) схемных решений цифрового и цифроаналогового векторного
фильтра, а также алгоритма и программы цифровой фильтрации с
реализацией на программируемом контроллере;
в) цифроаналогового блока векторных преобразований для
синхронных электроприводов с Бвкторнш управлением;
г) схем управления тиристорними преобразователями частоты
типа ТНПЧ и ТПЧ в системах векторного управления синхронными
двигателями.
Новизна предложенных технические решений подтверждена четырьмя авторскими свидетельствами.
Реатня'шнп работы.і Частотно-регулируемые синхронные олек-
- & -
тропривод о векторныл управлением и преобразователем частоты со звеном постоянного тока (ТПЧ) мощностью 800 кВт спроектирован и реализован во ВНИИэлектромаш на специальном стенде для испытаний мощных приводов турбокомпрессоров.
В приводе реализована схема векторного управления по условию стабилизации основного потокосцепления двигателя и регулирования угла управления инвертором преобразователя частоты с поддержанием постоянства запаса по углу отпирания тиристоров.
Технико-экономический эфЬект от практической реализации частотно-регулируемого синхронного электропривода ТПЧ-СД на стенде для испытания приводов турбокомпрессоров определяется снижением эксплуатационных расходов от повышения надежности работа преобразователя частоты и автоматизации процессов пуска и тормокения. В дене:;шом исчислении эифект будет оценен после периода практической эксплуатации стенда.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуздены на Всесоюзном научно-техническом совещании "Проблемы оптимизации работы автоматизированных электроприводов" (г.Душанбе, 1985), на X Всесоюзной научно-технической конференции по проблемам автоматизированного электропривода (г.Вороне::;, 1987), на научно-технических семинарах в ЛДНТП (г.Ленинград, 1987, 1989, 1991), на краевой научно-технической конференции НТО энергетиков и электротехников (г.Красноярск, 1988), на заседании секши электромеханики и автоматики в Доме Ученых (г.Ленинград, 1990), на конференциях молодых ученых в ЛГИш.Г.В.цлеханова (IS8I-I990).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 19 печатных работ, в том числе получено 4 авторских свидетельства.
Объем и структура работы. Диссертационная работа излоне-на на 134 страницах машинописного текста, содеряит 70 рисунков и 15 таблиц. Она состоит из введения, 5 глав, заключения, библиографии из 97 наименований и приложений на S стр., включающих акт внедрения и листинги программ на языке АССІйБЕР.
