Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время более 70% электроприводов общепромышленного назначения - вентиляторы, насосы, подъемники, транспортные средства и др. - оснащены асинхронными электродпигате-лями. Подобные механизмы не предъявляют высоких требований к диапазону регулирования скорости, точности ее поддержания и динамическим характеристикам. Главным недостатком используемых при этом систем с параметрическими регулировочными устройствами на базе релейно
- контакторной аппаратуры и тиристорных регуляторов напряжения яв
ляется их малая экономичность, что в условиях массового применения
вызывает недопустимые потери энергии.
Радикальное улучшение параметров электропривода может быть достигнуто при использовании принципов частотного управления асинхронным двигателем с векторным представлением его переменных.
Теоретический фундамент и основы построения регулируемых асинхронных электроприводов заложены в работах А. А. Булгакова, Ю. А. Сабинина, В. Л. Груэова, В. В. Рудакова, В. А. Др.ргау, Г. Б. Онищенко, С. В. Хватова, Р. Т. Шрейнера, И. Я. Браславского, Д. Б. Изосимова и ряда других авторов.
Однако, несмотря на то, что перспективность систем векторного управления теоретически обоснована, их практическое применение сдерживается из - за недостаточной проработки методов управления, учитывающих специфические свойства комплекса "Преобразователь - двигатель" и элементов микропроцессорной техники в системе управления.
В последние годы вследствие развития микроэлектроники и теории автоматического управления, освоения промышленностью новой цифровой и полупроводниковой силовой элементной базы появились реальные возможности для решения задачи управления в попом классе систем с векторным формированием переменных.
Проблема построения простых и надежных систем управления с пространственно - векторным формированием переменных спязана с решением ряда научных и технических задач:
выбором алгоритмов векторного формирования переменных, наиболее легко реализуемых в цифровом виде;
разработкой программно - аппаратных комплексов микропроцессорного управления;
разработкой алгоритмов измерения и вычисления управляемых nq>e-менных;
- корректным представлением комплекса "Преобразователь -двигатель".
Анализ лшературиых источников показывает, что к настоящему времени рассматриваемую проблему нельзя считан, решенной.
I{ej;i,)fL_/ii'('eepi.i;[iii)Hiioii _р.ібош является разработка цифроиой микропроцессорной системы унраіщеііин асинхронным электроприводом для механизмов общепромышленного применения, реализующей векіор-ные алгоритмы формиронашш переменных двигателя.
В соответствие с поставленной целью в работе решены следующие задачи:
разработка алюри шоп пространственно - векторного формирования напряжения пи обмотках статора асинхронного двигателя с учетом их реализации на базе средств микропроцессорной техники;
разработка программных и анпарапнлх среден» реализации алгоритма пространственно - векторного формирования напряжения на обмотках статора в микропроцессорных системах управления асинхронным электроприводом;
разработка алгоритмов измерения и вычисления неременных асинхронного электродвигателя, реализуемых еаниеста с алгоритмом пространственно - векторного формирования напряжения па обмотках статора,, а такусе структур системы управления асинхронным электроприводом;
разработка математической модели системы "Полупроводниковый инвертор напряжения - асинхронный двигатель", учитывающей дискретный характер силового преобразования и ориентированной на разработку дискретных, в частности, цифровых и микропроцессорных систем управления асинхронным электроприводом;
экспериментальное исследование электропривода с микропроцессорной системой управления, использующей алгоритм пространственно - векторного формирования напряжения на обмотках статора.
Методы исследования, Исследования выполнены с использованием теоретических методов координатных преобразований, дифференциального исчисления, методов гармонического анализа, численного интегрирования на ЭВМ. Достоверность полученных теоретических результатов подтверждена экспериментальными исследованиями, а также положительными результатами испытаний микропроцессорной системы управления асинхронным электроприводом в НПО "Этал".
Научная новизна результатов работы подгвдзждастся;
- разработанным оригинальным алгоритмом пространственно - вектор
ного формирования напряжения на обмотках статора двигателя пере-
}
мсиного тока, реализованным п микропроцессорной системе упряіиістія, защищенным патентом РФ па изобретение N 2025889;
разработанными алгоритмами измерения и вычисления переменных двигателя (токов фаз' и вектора тока статора, лектора потокосиеиления намагничивания двигателя, элсктрпмяпппного момента) для системы управления асинхронным электроприводом, 'использующей алгоритм пространственно - векторного формирования напряжения на обмотках статора;
разработанным алгоритмом пекторного формирования погокосцеп-лення намагничивания статора, реализуемым сопместно с алгоритмом пространственно - векторного формирования напряжения на обмотках статора;
разработанной математической моделью системы "Инвертор напряжения - асинхронный двигатель'', позволяющей учесть влияние дискретности полупроводникового силового преобразователя на переменные электропривода.
ПдоКШМеска^импюсть диссертационной работы подтверждается:
разработанной системой управления общепромышленным асинхронным электроприводом с регулируемой скоростью вращения ротора, реализующей алгоритм пространственно - векторного формирования напряжения на обмотках статора и позволяющей улучшить энергегаческие показатели системы: снизить расход электроэнергии в некоторых случаях до 50 - 60%, улучшить коэффициент использования напряжения сети;
разработанными программными и аппаратными средствами для реализации микропроцессорных систем управления, использующих алгоритмы пространственно - векторного формирования переменных асинхронного двигателя;
использованием результатов работы в учебном процессе при подготовке студентов по специальности 18.04 "Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов".
Апробация работы. Основные теоретические положения, выводы и рекомендации диссертационной работы доложены и обсуждены на следующих научно - технических конференциях и семинарах:
11 Всесоюзная научно - техническая конференция по проблемам автоматизированного электропривода, Суздаль, 1 - 4 октября 1991 г.;
Научно - технический семинар "Современный регулируемый электропривод малой и средней мощности на оснопе интеллектуальной силовой электроники и микропроцессорных средств управления", МЭМ, Москва, 1994 г.
Научно - техническая конференция "Автоматизированный электропривод промышленных установок", Белорусская Политехническая академия, Минск, 1994 г.
5, 6, 7 научно - технические конференции "Еенардосовские чтения", Ивановский Энергетический yiiunq>CTMCT, Иваново.
Публикации. По результатам исследований опубликовано 14 работ, в том числе 1 статья в центральном журнале, 1 отчет о НИР, получен патент РФ.
Структура и обьем работа. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 56 наименований, 4 приложений и со-держит 249 страниц, включая 57 рисунков и 5 таблиц.
