Введение к работе
Актуальность нроОле>и. Технический прогресс в области полупроводниковой техники предоставляет широкие возможности для создания и развития устройств преобразования параметров электрической энергии. Особенно важное значение имеет использование преобразователей в,электрическом приводе. При этом одной из наиболее актуальных задач является оптимальное, по критерию минимума потерь, управление электродвигателями. В первую очередь это относится к наиболее распространённым ас чхронным двигателям с короткзэамккутым ротором. Хотя эти двигатели обладают такими несомненными достоинствами, как простота конструкции и сравнительно низкая стоимость, управление ими является сложной задачей, требующей применения преобразователей электроэнергии. Одним из наиболее перспективных направлений решения данной задачи является использование систем час-
тотного управления, строящихся но схеме : " питающая сеть переменного тока - выпрямитель - автономный инвертор - асинхронный двигатель ".
Несмотря на значительное количество научных работ, посвященных различным аспектам данной проблемы, вопросы оптимизационного расчета -параметров элементов инвертора, выбора оптимального- алго- ритма широтно-импульсной модуляции, разработки систем управления вентильными преобразователями являются недостаточно изученными. В то же' время от ответа на них в значительной степени зависит эффективность работы электропривода, особенно в установках средней и большой мощности, когда в качестве вентилей инвертора используются тиристори. Вышеизложенное определяет актуальность задач, рассмат риваемых в настоящей работе.
Методы исследования. Теоретические исследования выполнены с использованием методов переменных состояния, гармонического анализа, матричной алгебры, численных методов решения дифференциальных уравнений, макромоделирования вентильных элементов.
Численные расчёты проводились на персональной ЭВМ.
Достоверность теоретических положений и выводов диссертации подтверждена экспериментальными исследованиями.
Научная новизна. Предложена компенсированная макромодель вентильного элемента, позволяющая устранить скачки напряжения на вентилях при изменении шага интегрирования в процессе расчёта.
Разработана методика оптимизационного расчета параметров элементов тиристорного инвертора по критерию минимума коммутационных потерь.
Получены аналитические выражения для определения гармонического состава тока цепи постоянного тока инвертора напряжения, а ташке гармонического состава выходных напряжения и тока при применении улучшенного алгоритма широтно-импульсного регулирования.
Доказана множественность решений системы уравнений для определения коммутационной функции " оптимальной " 11ОД.
Сформулированы принципы выбора оптимального алгоритма ШИЫ для регулирования частоты и напряжения автономпого тиристорного инвертора
Предложена микропроцессорная система управления, позволяющая использовать единую конфигурацига аппаратной части для управления широким классом устройств преобразовательной техники.
Разработан алгоритм управления для зависимых преобразователей, обеспечивающий строгую симметрию управляющих импульсов и заданный угол регулирования при произвольных изменениях частоты ведущей сети.
Разработана методика расчета таблицы межкоммутационных интервалов при произвольной форме закона управления U(f).
Практическая значимость. Предложенная макромодель вентильного элемента может быть использована при разработке математических моделей электрических цепей с вентильными элементами для широкого класса устройств преобразовательной техники.
Методика оптимизационного расчёта тиристорного инвертора позволяет минимизировать потери в узлах принудительной коммутации и 'рекуперирующих цепях инвертора.
Аналитические выражения для определения гармонического состава напряжений и токов инвертора, а также обнаружение и доказательство множественности решений системы уравнений для определения коммутационной функции "оптимальной"іШ'ІМ представляют интерес при исследовании соответствующих алгоритмов широтно-импульсной модуляции и создании систем управления, реализующих эти алгоритмы.
Принципы выбора оптимального алгоритма І1ММ позволяют определить наиболее эффективный способ управления, позволяющий минимизировать содержание высших гармоник в токе нагрузки и, вследствие этого, тепловые потери в двигателе.
Микропроцессорная система управления позволяет использовать стандартную аппаратную часть со сменными 'управляющими программами для управления различными вентильными преобразователями.
Алгоритм' управления для зависимых преобразователей позволяет обеспечить строгую симметрию управляющих импульсов и заданный угол регулирования при произвольных изменениях частоты ведущей сети. Тем самым повышается устойчивость работы преобразователя и снижается содержание неканонических гармоник в спектре его выходного напряжения.
Методика расчета таблицы межкоммутационных интервалов при
- 5 -заданной форме закона управления 11(f) позволяет автоматизировать процесс расчёта и снизить его трудоемкость.
Реализация результатов райоти. Результати теоретических исследований были использованы при разработке аппаратной части и программного обеспечения микропроцессорных систем управления вентильными преобразователями электроэнергии, внедрёнными на Запорожском ПО "Преобразователь" и в институте электродинамики АН Украины с существенным экономическим эффектом.
Апробацкя роботи. Основные изложения и результаты диссертационной работы доіиіндиьались автором л обеуздзлись на Второй научно-технической конференции " Устройства и системы автоматики автономных объектов " ( Красноярск, май-июнь, 1990 г.); научно-технической конференции " Создание и применение тиристорних преобразователей соизмеримой мощности " ( Харьков, декабрь, 1930 г. ) ; Пятой Всесоюзной научно-технической конференции " Проблемы преобразовательной техники " ( Чернигов, сентябрь, 1991 г. ).
Публюсацкн, По результатам выполненных исследований опубликовано 9 статей.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ
