Введение к работе
Актуальность темы. Реализация самого экономичного способа управления асинхронным короткозамкнутым двигателем (АД) - частотного управления,- возмоана с помощью непосредственных преобразователей частоты с естественной коммутацией тока в вентилях (НПЧ). По сравнении с другими типами вентильных преобразователем частоты НПЧ имеют ряд преимуществ, благодаря которым асинхронный электропривод (АЭП) обладает широкими возможностями и большим разнообразием свойств, способных удовлетворить требования!,: производства.
Статические и динамические характеристики АЭП ограничены влиянием несинусоидалькости формы выходного напряжения (тока) преобразователя. Кроме того с увеличением частоты основной гармоники выходного напряаения (тока) НПЧ ухудшается ее гармонический состав и появляются постоянные и субгармонические составляющие в тока нагрузки. При этом для обеспечения удовлетворительных энергетических показателей злектропризода приходится ограничивать верхнюю граничную частоту НПЧ, что приводит к неэффективно-. ыу использовании по мощности серийно выпускаемых АД, предназначенных для работы от промышленной' сети частотой 50 Гц, и ограничивает область использования АЭП.
. В настоящее время наибольшее распространение получило управление АЭП з системо с подчиненными контурами регулирования фазных токоз. .Повыпение точности/воспроизведения задаваемых фазных токов-системой автоматического регулирования (САР) тока АЭП с. НПЧ позволяет расширить верхнюю граничную частоту. Пределом повкяекия точности является организация управления вентилями НПЧ так, чтобы;на"каждом интервале.дискретности точно отработать среднее значение выходного тока. Наиболее эффективным направлением "повышения точности отработки задаваемых фазных токов является совершенствование динамических свойств. САР тока АЭП с НПЧ.
Цель работы. Целью диссертационной работы является комплексное исследование и разработка, быстродействующей системы регулирования тока асинхронного электропривода с НПЧ, позволяющей увеличить верхний предел выходной частоты преобразователя за счет повышения точности отработки.задаваемых фазных токов.
Задачи исследования..
-
Разработка математической модели контура регулирования тока асинхронного электропривода с НПЧ, позволяюцая описать его динамические процессы по мгновенный значениям переменных с полным учетом всех особенностей преобразователя.
-
Синтез структуры САР, обеспечивающей высокую точность отработки тока.
-
Сравнительный анализ динамических показателей системы управления с различными регуляторами тока и устройствами им-пульсно-фазового управления.
-
Разработка способа сопряиения регулировочных характеристик преобразователя в режимах непрерывного и прерывистого токов зо всем диапазоне изменения угла управления при помоци устройств линеаризации характеристик и линеаризированных СНОУ.
-
Разработка способа повышения точности отработки тока НПЧ при изменении противо-ЭДС асинхронного двигателя на интервале проводимости вентиля.
Методы исследования. Исследование динамических свойств САР тока АЗП с НПЧ проведен на основе математического и физического моделирования. Для определения структура САР, обеспечиваюцей высокую точность отработки тока и зозмоаной оптимальной области параметров регулятора, линеаризируя систему в малом, произведен синтез, применяя математический аппарат линейных импульсных систем, а затем на цифровой модели и экспериментом на установке уточнены параметры САР. '".'... v-. ^ /..-
Научная новизна.
-
Разработана новая модель АД, .справедливая при питании двигателя несинусоидальным напряжением, как в рениме непрерывного, так и в ренимэ прерывистого тока независимо от вада'преобразователя частоты, позволяющая непосредственно' определить ток статора.
-
Получены услозия инвариантности комбинированных систем регулирования тока АД с НПЧ с различными регуляторами тока при мглых отклонениях координат. Показано,' что динамические характеристики импульсного регулятора типа интегральный регулятор тока со сороссм интеграла до нуля (И-со сбросом) в малом не изменяется с введением в регулятор делителя для усреднения интегрального сигнала на интервале дискретности, то есть динамические свойства
И-со .сбросом регулятора и регулятора среднего тока (РСТ) идентичны'.
3. Комбинированная система регулирования с импульсными
регуляторами тока оказывается более быстродействующей и обладает
. меньшим запасом устойчивости ,особенно с делителем, чем система с интегральным регулятором тока, доказано и получены условия обеспечения инвариантности переходного процесса к моментам подачи управляющего сигнала в системе И-со сбросом регулятором тока.
4. Предложены принцип и устройство линеаризации с сопряже
нием регулировочных характеристик преобразователя в режимах не
прерывного и прерывистого токов в широком диапазоне изменения
угла управления, а такие принцип и устройство для компенсации
. протиао-ЭДС. АД. . . Практическая ценность. Разработана методика структурного синтеза САР и синтеза комбинированной системы управления, основанная на анализе переходных процессов в малом. Разработаны оригинальные схемные, решения основных узлов САР тока АЭП с НПЧ, новизна и полезности которых подгвервдена положительными решениями о выдача авторских свидетельств.- Предложенная САР тока АЭП с НПЧ расиирила верхнюэ граничнуа частоту преобразователя до 50 Гц.
- Внедрение. Теоретические исследования, проведенные в работе, нами применение, при разработке и модернизации тиристорных ..асинхронных электроприводов серии ЭТА1, производимых во Всесоюзном научно-исследовательском, /проектно-кокструкторском и технологическом институте релестроения (ВНИИР), г.Чебоксары. '.- Автор защищает: .-,-'.. 1. Модель асинхронного двухфазного двигателя.
-
Результаты сравнительного анализа динамических показателей комбинированной системы управления с различными регуляторами тока и СИ8У. _.' \ "'
-
Принцип и устройство линеаризации с сопряжением регулировочных характеристик преобразователя в режимах непрерывного и прерывистого токов в широком диапазоне изменения угла управления, а также принцип и устройство для компенсации противо-ЭДС
АД.
Апробация работ. Основные положения и результаты диссерта- ' ционной работы были доложены и получили одобрение на:
конференции молодых специалистов ВНИИэлектропривод, Москва, 1988; восьмой научно-технической конференции "Электроприводы переменного тока с полупроводниковыми преобразователями", Сверд-. ловск, 1989; республиканской научно-технической конференции "Ак- . туальные проблемы машиностроения Казахстана на этапе перестрой-, ки", Павлодар, 1989; региональной научно-технической конференции "Управляемые электромеханические системы", Киров, 1990.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных
работ. - -
Объем и структура работы. Диссертационная работа излоиена. на 144 с. машинописного текста, иллюстрированного рисунками на 7S с, объем прилоаения 2 с. Работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 137 наименований и прилоаения.
