Введение к работе
Актуальность темы. Асинхронный двигатель' в настоящее время нашел широкое применение в робототехнике, в гибком автоматизированном производстве, регулируемом приводе благодаря надеа-ности, простоте и низкой стоимости.
Практическое решение задач по автоматизации производства, освоение новых технологий, снижение электропотребления и трудоемкости требует массового применения общепромышленных асинхронных электроприводов с регулированием частоты вращения в широком диапазоне.
Необходимое для народного хозяйства количество такого рода электроприводов исчисляется ыиллионами экземпляров в год. При этоы мощности составляют десятки киловатт.
Для решения проблемы массового выпуска асинхронных двигателей необходимо добиваться высокой надежности, предельной простоты в обслуживании, низкой стоимости и достаточно высокой эффективности.
Для управления частотой вращения АД широкое распросгранение получили преобразователи частоты со звеном постоянного тока. При построении электропривода с такой системой питания важно получить минимум потерь для всего силового канала преобразователь-двигатель. Потери в двигателе являются в такой системе определяющими и складываются из двух составляющих, зависящих от работы ;i применяемых законов управления. Во-первых, это потери, определяемые первой гармоникой питающего напряжения, а, во-вторых, это потери от высших гармоник. Поэтому при минимизации потерь и выработке соответствующих законов управления необходимо определить: во-первых, величніш питающего напряжения и частоты-по первой гармонике, обеспечивающие необходимый режим работы для заданного момента и скорости вращения и, во-вторых, по полученным значениям этих величин определить такой гармонический состав напряжения питания, который также соответствует условию минимума потерь. При широком диапазоне изменения скорости и нагрузок следует учитывать изменения параметров двигателя в зависимости от режимов работы, а следовательно, и изменение, параметров эквивалентной схемы АД. Учитывая массовость применения АД, можно сказать, что внедрение подобных теоретических разработок приводит к непосредственному решению проблемы экономии электроэнергии в данной практической плоскости.
Таким образом, тема диссертационной работы, посвященная разработке методов, законов и алгоритмов управления преобразователями, обеспечивающими минимальные потери энергии при питании асинхронных двигателей, является актуальной и тесно связана о тематикой научно-исследовательских работ, проводящихся на кафедре промышленной электроники Киевского политехнического института в соответствии с Координационный планом АН УССР по теме 1,9.6.2. "Преобрэование н передача электрической энергии".
Методы исследования. Для анализа электрокягчштньк процессов и характеристик трехфазных преобразоватечоіі пиїания асинх-. ронных двигателей приманены: теория матрич»>. ч:!№'ргнш>я.:ь*ос
уравнений, метод отдельных составляющих и численно-аналитичс-кие методы решения. Научьая новизна.
-
Показано, что наиболее эффективным методом, обеспечивающим минимизацию потерь электроэнергии системы преобразователь-асинхронный двигатель является метод, основанный на формировании широтно-импульсного напряжения с одновременнкм регулированием ^ и / .
-
На основе применения нелинейной эквивалентной схемы асинхронного двигателя рассчитаны его режимы работы, обеспечивающие минимальные потери энергии.
-
На основе метода отдельных составляющих и применения различных эквивалентных схем для первой и высших гармоник разработан алгоритм расчета токов в системе преобразователь-двигатель, позволяящий рассчитывать режш.ш работы с учетом всех гармонических составляющих напряжения питания.
-
Разработан алгоритм расчета углов переключения инвертора, формирующего ІШІМ напряжения, обеспечивающего минимальные потери энергии в различных режимах работы двигателя.
-
Рассмотрены два варианта алгоритмов управления и показано, что наиболее простой вариант соответствует формированию величины выходного напряжения с помощью управляемого выпрямителя. .
Практическая ценность работы.
-
Разработан алгоритм Управления преобразователями, обеспечивающим минимизацию потерь энергии.
-
Разработаны конкретные схемы и системы управления преобразователями на базе микропроцессора 8085.
-
Разработаны алгоритм управления, позволяющие повысить к.п.д. системы от 1,5 до 14.
Реализация основных научных результатов работы осуществлена в виде микропроцессорной системы управления и разработанных для нее программ управления преобразователями частоты со звеном постоянного тока. Такая система управления кроме повышения к.п.д. обеспечивает широкий диапазон регулирования скорости вращения. Практические результаты работы использованы при выполнении хоздоговорной работы № 838, выполненной на кафедре про-иыаленной электроники Киевского политехнического института.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на научных семинарах АН Украины
"Научные основы электроэнергетики" и научном семинаре "Промышленная электроника" кафедры электротехники университета г.Мо-сул (Ирак).
Основное содержание работы опубликовано в 3-х статьях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы ( 63 наименований). Основное содержание работы изложено на 124 страницах машинописного текста, работа содержит 45 рисунков и 9 таблиц.
