Разработка и исследование усовершенствованных структур электроприводов на основе систем «преобразователь частоты — асинхронный двигатель» при различных способах управления
Диссертация
В настоящее время наблюдается устойчивая тенденция к расширению спроса потребителей на регулируемые электроприводы переменного тока. Благодаря достижениям в области силовой электроники и микропроцессорных средств управления, появляется возможность построения высококачественных электроприводов на базе асинхронных двигателей, которые, являясь наиболее удобным по условиям эксплуатации классом… Читать ещё >
Содержание
- 1. СОВРЕМЕННЫЕ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЕ АСИНХРОННЫЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ
- 1. 1. Современная элементная база силовой электроники
- 1. 2. Преобразователи частоты
- 1. 3. Особенности работы асинхронного двигателя и инвертора в системе ПЧ-АД
- 1. 4. Скалярное управление
- 1. 5. Векторное управление
- 1. 6. Оптимизация энергопотребления
- 1. 7. Задачи исследования
- 1. 8. Выводы
- 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ
- 2. 1. Общие вопросы моделирования асинхронного двигателя
- 2. 2. Моделирование установившихся режимов
- 2. 3. Динамическая модель
- 2. 4. Учет вытеснения тока в обмотке ротора
- 2. 5. Учет потерь в стали
- 2. 6. Учет насыщения магнитной цепи
- 2. 7. Выводы
- 3. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ СКАЛЯРНОГО УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА ТУРБОМЕХАНИЗМОВ
- 3. 1. Анализ эффективности использования частотно-регулируемого электропривода в турбомеханизмах
- 3. 2. Исследование возможностей оптимизации магнитного потока
- 3. 3. Разработка метода компенсации снижения перегрузочной способности (IR-компенсации)
- 3. 4. Разработка структуры и алгоритма работы системы скалярного управления
- 3. 4. 1. Общая структура электропривода
- 3. 4. 2. Алгоритм широтно-импульсной модуляции
- 3. 4. 3. Компенсация снижения перегрузочной способности
- 3. 4. 4. Энергосберегающий режим
- 3. 4. 5. Уточненная структура системы управления
- 3. 5. Выводы
- 4. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ПРЯМОГО УПРАВЛЕНИЯ МОМЕНТОМ
- 4. 1. Разработка алгоритма управления инвертором
- 4. 1. 1. Принцип прямого управления моментом
- 4. 1. 2. Общая структура системы прямого управления моментом
- 4. 1. 3. Модификация регуляторов момента и потока
- 4. 1. 4. Моделирование системы прямого управления моментом без учета наблюдателя
- 4. 2. Разработка адаптивного наблюдателя регулируемых координат
- 4. 2. 1. Основные проблемы идентификации регулируемых координат
- 4. 2. 2. Общая схема идентификации регулируемых координат
- 4. 2. 3. Предварительный анализ степени влияния параметров двигателя и неточностей измерений на работу системы
- 4. 2. 4. Предварительная идентификация параметров двигателя
- 4. 2. 5. Работа в режиме предварительного намагничивания
- 4. 2. 6. Вычисление потокосцепления статора
- 4. 2. 7. Вычисление скорости вращения ротора
- 4. 3. Синтез регулятора скорости
- 4. 4. Структура системы прямого управления моментом
- 4. 5. Выводы
- 4. 1. Разработка алгоритма управления инвертором
- 5. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ
- 5. 1. Моделирование системы скалярного управления
- 5. 2. Моделирование системы прямого управления моментом
- 5. 3. Выводы
Список литературы
- Адаптивные фильтры: Пер. с англ./ Под ред. К.Ф. Н. Коуэна и П. М. Гранта. -М.: Мир, 1988.
- Артишевская C.B. Экспериментально-аналитический метод определения параметров асинхронных машин // Электричество. 1999. № 11.
- Архангельский H. JL, Чистосердов B.JI. Формирование алгоритмов управления в частотно-управляемом приводе // Электротехника. 1994. № 3.
- Борцов Ю.А., Поляхов Н. Д., Путов В. В. Электромеханические системы с адаптивным и модальным управлением Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1984.
- Борцов Ю.А., Поляхов Н. Д., Соколов П. В. Синтез адаптивного нечеткого регулятора электропривода // Электротехника. 1996. № 7.
- Браславский И.Я., Зюзев A.M., Трусов Н. П. Сравнительный анализ способов регулирования подачи центробежных насосов // Электротехническая промышленность. Серия Электропривод. 1983. Вып. 2.
- Браславский И.Я., Ишматов З. Ш., Барац Е. И. Исследование частотно-регулируемого асинхронного электропривода с прямым управлением моментом //
- Материалы научно-технической конференции «Научные идеи В. А. Шубенко на рубеже веков». Екатеринбург: УГТУ, 1999.
- Браславский И.Я., Ишматов З. Ш., Барац Е. И. Принципы построения микропроцессорной системы управления частотно-регулируемым асинхронным электроприводом насоса // Электротехника. 1998. № 8.
- Браславский И.Я. О возможностях энергосбережения при использовании регулируемых асинхронных электроприводов // Электротехника. 1998. № 8.
- Бычкова Е.В., Прудникова Ю. И. Обзор современных зарубежных преобразователей частоты и опыт их применения // Электротехника. 1995. № 7.
- Войнова Т.В. Математическая модель для исследования трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором как объекта регулирования и для прямого процессорного управления // Электротехника. 1998. № 6.
- Генетические алгоритмы, искусственные нейронные сети и проблемы виртуальной реальности / Г. К. Вороновский, К. В. Махотило, С. Н. Петрашев, С. А. Сергеев. Харьков: Основа, 1997.
- Громыко В.Д., Санковский Е. А. Самонастраивающиеся системы с моделью М.: Энергия, 1974.
- Грузов B. JL, Красильников А. Н., Машкин A.B. Анализ и оптимизация алгоритмов управления в частотно-регулируемых электроприводах с инверторами напряжения // Электротехника. 2000. № 4.
- Изерман Р. Цифровые системы управления: Пер. с англ. М.: Мир, 1984.
- Изосимов Д.Б., Козаченко В. Ф. Алгоритмы и системы цифрового управления электроприводами переменного тока // Электротехника. 1999. № 4.
- Казанский В.М. Развитие производства асинхронных двигателей // Электричество. 1999. № 10.
- Кашкаиов В.В. Управление силовым преобразователем в замкнутом токовом контуре // Силовые вентильные преобразователи: Межвузовский сборник научных трудов / Новосибирский электротехнический институт- отв. ред. Г. В. Грабовецкий. Новосибирск, 1984.
- Козаченко В.Ф., Миколаенко В. П., Кудряшов A.J1. Микроконтроллерная система управления преобразователями частоты для объектно-ориентированных асинхронных электроприводов насосов и вентиляторов // Электротехника. 1995. № 7.
- Козаченко В.Ф. Основные тенденции развития встроенных систем управления двигателями и требования к микроконтроллерам // Chip News. Новости о микросхемах. 1999. № 1(34).
- Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин: Учеб. для вузов по специальности «Электромеханика». 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 1994.
- Курнышев Б.С., Данилов С. П. Идентификация динамических параметров асинхронного электропривода // Труды II Межвузовской отраслевой научно-технической конференции «Автоматизация и прогрессивные технологии». Новоуральск, 1999. Часть 1.
- Лезнов B.C. Экономия электроэнергии в насосных установках.-М. :Энергоатомиздат, 1991.
- Лизец М., Поташников М. Ю. Современная активная и пассивная электронная элементная база для силовой электроники // Электротехника. 1996. № 4.
- Методы синтеза микропроцессорных систем автоматического управления электроприводами: методическое руководство к курсовому и дипломному проектированию / З. Ш. Ишматов, Е. Г. Казаков, A.B. Кириллов. Екатеринбург: УГТУ, 2000.
- Никитин В.М. Управление значением выходного напряжения трехфазного инвертора // Электротехника. 1996. № 4.
- Новиков В.А., Рассудов Л. Н. Тенденции развития электроприводов, систем автоматизации промышленных установок и технологических комплексов // Электротехника. 1996. № 7.
- Объектно-ориентированные преобразователи частоты для электроприводов насосов / А. В. Кудрявцев, Д. Д. Богаченко, А. Н. Ладыгин, А. А. Никольский, Г. М. Федоров // Электротехника. 1995. № 7.
- Объектно-ориентированный частотно-регулируемый асинхронный электропривод на современной базе / В. Н. Остриров, В. С. Носач, А. В. Бирюков, Макати Омар // Электротехника. 1995. № 7.
- Опыт разработки и внедрения IGBT-инверторов для асинхронного электропривода / Б. Е. Калашников, В. М. Лещенко, В. И. Ольшевский, И. И. Фейгельман // Электротехника. 1998. № 7.
- Панкратов В.В., Зима Е. А. Исследование алгоритмов идентификации для систем частотно-регулируемого электропривода // Материалы научно-технической конференции «Научные идеи В. А. Щубенко на рубеже веков». Екатеринбург: УГТУ, 1999.
- Пелли Б.Р. IGBT биполярные транзисторы с изолированным затвором (выбор наиболее экономически эффективных решений при их использовании) // Электротехника. 1996. № 4.
- Поздеев А.Д. Электромагнитные и электромеханические процессы в частотно-регулируемых асинхронных электроприводах. Чебоксары: Изд-во Чуваш, ун-та, 1998.
- Преобразователи частоты для энергосберегающих электроприводов массового назначения / А. В. Мищенко, Н. С. Масленникова, В. Д. Лобода, А. Ф. Фадеев // Электротехника. 1996. № 12.
- Преобразователь частоты для регулируемого электропривода широкого применения / А. В. Кудрявцев, Д. Д. Богаченко, А. Н. Ладыгин, А. А. Никольский, Г. М. Федоров // Электротехника. 1994. № 7.
- Применение методов нейронных сетей и генетических алгоритмов в решении задач управления электроприводами / В. Б. Клепиков, С. А. Сергеев, К. В Махотило., И. В. Обруч // Электротехника. 1999. № 5.
- Розанов Ю.К., Завгородний П. Н. Применение нечеткой логики в силовой электронике (аналитический обзор) // Электротехника. 1997. № 11.
- Розанов Ю.К., Флоренцев С. Н. Электропривод и силовая электроника // Электротехника. 1997 .№ 11.
- Сивокобыленко В.Ф., Павлюков В. Л., Хенниуи Халид. Метод расчета схем замещения и пусковых характеристик глубокопазных асинхронных двигателей // Электротехника. 1996. № 1.
- Системы автоматического управления объектами с переменными параметрами: Инженерные методы анализа и синтеза / Б. Н. Петров, Н. И. Соколов, A.B. Липатов и др. М.: Машиностроение, 1986.
- Современное состояние и тенденции в асинхронном частотно-регулируемом электроприводе / Л. Х. Дацковский, В. И. Роговой, Б. И. Абрамов, Б. И. Моцохейн, С. П. Жижин // Электротехника. 1996. № 10.
- Современный электропривод: состояние, проблемы, тенденции / Л. Х. Дацковский, А. В. Бирюков, О. Ш. Вайнтруб, В. И. Роговой // Электротехника. 1994. № 7.
- Создание серии IGBT-преобразователей частоты для регулируемых асинхронных электроприводов / Барский В. А., Брызгалов М. Г., Горяйнов М. А., Дубров H.H., Пащенко A.A., Уфимцев И. В. // Электротехника. 1999. № 7.
- Состояние и перспективы развития регулируемых электроприводов (аналитический обзор докладов) / М. Г. Юньков, Д. Б. Изосимов, В. В. Москаленко, В. Н. Остригов // Электротехника. 1994. № 7.
- Справочные данные по элементам электропривода: Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Теория электропривода» / И. Я. Браславский, А. М. Зюзев, В. И. Лихошерст, В. П. Метельков, С. И. Шилин. -Екатеринбург: УГТУ, 1995.
- Терехов В.М. Современные способы управления в электроприводе // Электротехника. 2000. № 2.
- Уидроу Б., Стирнз С. Адаптивная обработка сигналов: Пер. с англ. -М.: Радио и связь, 1989.
- Управление асинхронным двигателем с адаптацией к изменяющейся постоянной времени ротора / Ч. Аттаианесе, А. Дамиано, И. Марониу, А. Перфетто // Электротехника. 1996. № 7.
- Фираго Б.И., Фершиши Н.Б. А. Рациональное построение асинхронных электроприводов, работающих в циклических режимах // Электротехника. 1998. № 4.
- Флоренцев С.Н., Ковалев Ф. И. Современная элементная база силовой электроники (тенденции развития рынка полупроводниковых приборов силовой электроники) // Электротехника. 1996. № 4.
- Флоренцев С.Н. Состояние и перспективы развития приборов силовой электроники на рубеже столетий (анализ рынка) // Электротехника. 1999. № 4.
- Флоренцев С.Н. Состояние и тенденции развития силовых IGBT-модулей // Электротехника. 2000. № 4.
- Шакарян Ю.Г., Ильинский Н. Ф. Инструкция по расчету экономической эффективности применения частотно-регулируемого электропривода М.: Изд-во МЭИ, 1997.
- Шрейнер Р.Т., Дмитриенко Ю. А. Оптимальное частотное управление асинхронными электроприводами Кишинев: Штиинца, 1982.
- Энергосберегающие технические решения в электроприводе. Колл. авторов / Под. ред. А. О. Горнова М.: Изд-во МЭИ, 1991.
- Энергосберегающие электроприводы / В. М. Никитин, А. Д. Поздеев, Ф. И. Ковалев, Г. Н. Шестоперов // Электротехника. 1996. № 4.
- Alminoja J., Koivo И. Fuzzy logic estimator of rotor time constant in induction motor // Proceeding Of The 1997 Finnish Workshop On Power And Industrial Electronics. Helsinki University of Technology. Espoo, Finland. August 26, 1997.
- A PWM strategy reducing torque-ripple in inverter-fed induction motor / K. Taniguchi, M. Inoue, Y. Takeda, S. Morimoto // IEEE Transaction On Industry Application. Vol. 30, No. 1, January/February 1994.
- Berthereau F., Robyns В., Hautier J.P. Theoretical and Experemental Study of a Fuzzy Logic Based Multunodel F.O.C. of an induction motor // Proc. of the SPEEDAM'2000. Ischia, Italy. 13−16 June 2000.
- Birou I., Imecs M. Speed Control of an Induction Motor Drive with Fuzzy Logic Controller Based on a DSP Computing System // Proc. of the SPEEDAM'2000. Ischia, Italy. 13−16 June 2000.
- Blasko V. Analysis of a Hybrid PWM Based on Modified Space-Vector and Triangle-Comparison Method // IEEE Transaction On Industry Application. Vol. 33, No. 3, May/June 1997.
- Borgard D.E., Olsson G., Lorenz R.D. Accuracy issues for parameter estimation of field oriented induction machine drives // IEEE Transaction On Industry Application. Vol. 31, No. 4, July/August 1995.
- Depenbrock M. Direct Self-Control (DSC) of Inverter-Fed Induction Machine // IEEE Transaction On Power Electronics. Vol. 3, No. 4, October 1988.
- Direct torque control of AC motor drives / M. Aaltonen, P. Tiitinen, J. Lalu, S. Heikkila// ABB Review. No. 3/1995.
- Dong-Choon Lee, Seung-Ki Sul, Min-Ho Park. High-Perfomance Current Regulator for a Field-Oriented Controlled Induction Motor Drive // IEEE Transaction On Industry Application. Vol. 30, No. 5, September/October 1994.
- Elbuluk M., Langovsky N., Kankam N.D. Disign and Implementation of a Closed-Loop Observer and Adaptive Controller for Induction Motor Drives // IEEE Transaction On Industry Application. Vol. 34, No. 3, May/June 1998.
- Fang-Zheng Peng, Fukao T. Robust speed identification for speed-sensorless vector control of induction motors // IEEE Transaction On Industry Application. Vol. 30, No. 5, September/October 1994.
- Gerlando A.D., Perini R. Energy Saving Improved Evaluation of Inverter Upgrade in Submersible Pump Induction Motor Drive // Proc. of the SPEED AM'2000. Ischia, Italy. 13−16 June 2000.
- Ghouili J., Cheriti A. Induction Motor Dynamic Neural Stator Flux Estimation Using Active and Reactive Power for Direct Torque Control // Proc. of the SPEED AM'98. Sorrento, Italy. 3−5 June 1998.
- Giannakopoulus G.B., Vovos N.A. A technique for modeling inverter-fed induction motor drive systems // EPE Journal. Vol. 5, No. 1, March 1995.
- Inverter State Selection by Neural Network in DTC Induction Motor Drive / D. Casadei, C. Rossi, G. Serra, A. Tani // Proc. of the SPEEDAM'2000. Ischia, Italy. 13−16 June 2000.
- Harnefors L., Nee H.P. Model-Based Current Control of AC Machines Using the Internal Model Control Method // IEEE Transaction On Industry Application. Vol. 34, No. 1, January/February 1998.
- Hava A.M., Kerkman R.J., Lipo. T.A. A High-Performance Generalized Discontinuous PWM Algorithm // IEEE Transaction On Industry Application. Vol. 34, No. 5, September/October 1998.
- High-Response Flux Control of Direct-Field-Oriented Induction Motor with High Efficiency Taking Core Loss into Account / K. Matsuse, T. Yoshizumi, S. Katsuta, S. Taniguchi // IEEE Transaction On Industry Application. Vol. 35, No. 1, January /February 1999.
- Hofmann H., Sanders S.R. Speed Sensorless Vector Torque Control of Induction Machines Using a Two-Time-Scale Approach // IEEE Transaction On Industry Application. Vol. 34, No. 1, January/February 1998.
- Hwi-Beom Shin. New Antiwindup PI Controller for Variable-Speed motor Drives // IEEE Transaction On Industrial Electronics. Vol. 45, No. 3, June 1998.
- Jansen P.L., Lorenz R.D. A Physically insightful approach to design and accuracy assessment of flux observers for field oriented induction machine drives // IEEE Transaction On Industry Application. Vol. 30, No. 1, January/February 1994.
- Jansen P.L., Lorenz R.D., Novotny D.W. Observer-based Direct Field Orientation: Analysis and Comparison of Alternative Methods // IEEE Transaction On Industry Application. Vol. 30, No. 4, July/August 1994.
- Jong-Woo Choi, Seung-Ki Sul. A new compensation strategy reducing voltage/current distortion in PWM VSI systems operating with low output voltages // IEEE Transaction On Industry Application. Vol. 31, No. 5, September/October 1995.
- Jung-Ik Ha, Seung-Ki Sul. Sensorless Field-Orientation Control of an Induction Machine by High-Frequency Signal Ingection // IEEE Transaction On Industry Application. Vol. 35, No. 1, January/February 1999.
- Ju-Suk Lee, Takeshita T., Matsui N. Stator-Flux-Oriented Sensorless Induction Motor Drive for Optimum Low-Speed Performance// IEEE Transaction On Industry Application. Vol. 33, No. 5, September/October 1997.
- Kazmierkowski M.P. Advanced AC motor control // Proceeding Of The 1997 Finnish Workshop On Power And Industrial Electronics. Helsinki University of Technology. Espoo, Finland. August 26, 1997.
- Kisch D.O., Sirbu G., Kisch M. Sensorless Vector Controlled Asynchronous Motor Drive Estimating Rotor Flux and Speed // Proc. of the SPEED AM'98. Sorrento, Italy. 3−5 June 1998.
- Lowery T.F., Petro D.W. Application considerations for PWM inverter-fed low-voltage induction motors // IEEE Transaction On Industry Application. Vol. 30, No. 2, March/April 1994.
- Mathematical Models of a Digital Vector Control System / M. Tsuji, K. Tsubou, K. Izumi, E. Yamada // Proc. of the SPEEDAM'2000. Ischia, Italy. 13−16 June 2000.
- Maurice B. Simplified digital control for three phase induction motor drive // EPE Journal. Vol. 2, No. 3, October 1992.
- Ming-Fa Tsai, Ying-Yu Tzou. A Transputer-Based Adaptive Speed Controller for AC Induction Motor Drives with Load Torque Estimation // IEEE Transaction On Industry Application. Vol. 33, No. 2, March/April 1997.
- Mir S.A., Elbuluk M.E., Zinger D.S. Fuzzy Implementation of Direct Self-Control of Induction Mashines // IEEE Transaction On Industry Application. Vol. 30, No. 3, May/June 1994.
- Munoz-Garcia A., Lipo T.A., Novotny D.W. A New Induction Motor V/f Control Method Capable of High-Performance Regulation at Low Speeds // IEEE Transaction On Industry Application. Vol. 34, No. 4, July/August 1998.
- Nash J.N. Direct Torque Control, Induction Motor Vector Control Without an Encoder // IEEE Transaction On Industry Application. Vol. 33, No. 2, March/April 1997.
- Nillesen M., Pasquariello M., Vandenput A. The Application of Direct Torque Control Using the DC-link Voltage for Flux-Observation // Proc. of the SPEEDAM'98. Sorrento, Italy. 3−5 June 1998.
- Noguchi T., Kondo S., Takahashi I. Field-Oriented Control of an Induction Motor with Robust On-Line Tuning of Its Parameters // IEEE Transaction On Industry Application. Vol. 33, No. 1, January/February 1997.
- Pana T. Sensorless Vector-Controlled Induction Motor Drive System for Electric Vehicles // Proc. of the SPEED AM'2000. Ischia, Italy. 13−16 June 2000.
- Single Current Sensor Techique in the DC Link of Three-Phase PWM-VS Inverters: A Review and a Novel Solution / F. Blaabjerg, J.K.Pedersen, U. Jaeger, P. Thoegersen // IEEE Transaction On Industry Application. Vol. 33, No. 5, September/October 1997.
- Takahashi I., Noguchi T. A New Quick-Response and High-Efficiency Control Strategy of an Induction Motor // IEEE Transaction On Industry Application. Vol. 22, No. 5, September/October 1986.
- The Synthesis of Neural Observer for DTC Induction Motor Drive / I.Ya.Braslavsky, Z.Sh.Ishmatov, M.A.Averyanov, E.I.Barats, E.I.Kostylev E.I. // Proc. of the SPEED AM'2000. Ischia, Italy. 13−16 June 2000.
- Tiitinen P., Pohjaiainen P., Lalu J. The next generation motor control method: Direct Torque Control (DTC) // EPE Journal. Vol. 5, No. 1, March 1995.
- Tsuji M., Yamada E. Advanced Vector Control for Induction Motor Drives //Proc. of the SPEEDAM'98. Sorrento, Italy. 3−5 June 1998.232
- Variable Structure Torque and Stator Flux Control of PWM Inverter-Fed Asynchronous Machine Drives / F. Moldoveanu, M. Cristea, V. Comnac, M. Cernat, I. Draghici // Proc. of the SPEED AM'2000. Ischia, Italy. 13−16 June 2000.
- Weiser R.S. Optimal Rotor Flux Regulation for Fast-Accelerating Induction Machines in the Field-Weakening region // IEEE Transaction On Industry Application. Vol. 34, No. 5, September/October 1998.
- Young-Real Kim, Seung-Ki Sul, Min-Ho Park. Speed sensorless vector control of induction motor using Extended Kalman Filter // IEEE Transaction On Industry Application. Vol. 30, No. 1, January/February 1994.
- Zero-Speed Tacholess IM Torque Control: Simply a Matter of Stator Voltage Integration / K.D.Hurst, T.G.Habetler, G. Griva, F. Profumo // IEEE Transaction On Industry Application. Vol. 34, No. 4, July/August 1998.
- Общая структура моделирующей программы
- Общая последовательность расчета выглядит следующим образом.
- Задание структуры электропривода и параметров всех объектов.
- Задание параметров графического вывода.3. Инициализация системы.
- Цикл расчета, в котором осуществляется обработка команд управления с клавиатуры, шаг расчета для каждого объекта системы и графический вывод контролируемых величин.
- Модель асинхронного двигателя
- Моделирование работы асинхронного двигателя производится по уравнениям, приведенным во второй главе. Последовательность операций на каждом шаге расчета выглядит следующим образом.
- Перевод напряжений статора из трехфазной системы координат в двухфазную по уравнениям (4.5).
- Коррекция параметров роторной цепи с учетом вытеснения тока по2.27).
- Коррекция индуктивностей с учетом насыщения по (2.41).
- Решение системы уравнений (2.20) (2.25) с учетом потерь в стали по (2.35) — (2.38) методом Рунге-Кутта четвертого порядка.
- Перевод токов статора из двухфазной системы координат в трехфазную.
- Модель инвертора напряжения
- Моделирование инвертора напряжения заключается в расчете трех фазных напряжений статора по (4.4) с учетом табл. 4.2.
- Модель идеального источника синусоидального напряжения
- Расчет текущих значений трех фазных напряжений статора при моделировании идеального источника синусоидального напряжения производится следующим образом:
- Ри**(«) = <Ри**("-1) + Ьа>о*', (П1Л)и$ь = их сон (<�р1к * -2к / 3) — (П1.3)их: = их сон (* +2л /3), (П1.4)где к шаг интегрирования, используемый при численном решении уравнений асинхронного двигателя (шаг расчета).
- Модель механизма с постоянным моментом нагрузки
- Постоянная нагрузка моделируется простым заданием величины Мс, которая умножается на ^чщп/о.),) в случае реактивного момента нагрузки.
- Модель центробежного насоса
- Моделирование работы центробежного насоса производится по уравнениям, приведенным в п. 3.1. Последовательность операций на каждом шаге расчета выглядит следующим образом.
- Расчет величины (2 через (3.11).у
- Расчет подачи (). Если О», рассчитанное по (3.11), меньше нуля, то фиксируется режим холостого хода насоса и О 0.4.
- Расчет выходного напора Н2 по (3.6).
- Расчет момента нагрузки Мс по (3.8) и умножение его на $ 1?п (о)г).
- Широтно-импульсный модулятор
- Пространственно-векторная широтно-импульсная модуляцияпроизводится по алгоритму, описанному в п. 3.4.2. Последовательность расчета выглядит следующим образом.
- Расчет угла (pus* по (П1.1).
- Приведение угла
- В случае окончания периода 1ПИМ Тц производится расчет длительностей временных интервалов для следующего периода. При этом рассчитывается номер ближайшего отстающего вектора напряжения по формуле1. Nv. = im1. PlJs * n/3/. (П1.5)
- После этого определяется ближайший опережающий вектор напряжения N^=N"1+1 (если А^-=6, то Д2=1) и угол
- Х = (ри^-Жз{Му1−1). (П1.6)
- Определение текущего вектора напряжения в зависимости от текущего момента времени г1 и рассчитанных в начале периода ШИМ моментов включения векторов.
- Регулятор напряжения для системы скалярного управления
- Последовательность расчета заданного напряжения выглядит следующим образом.
- Расчет заданного напряжения ГУ,* по (3.32) с учетом фильтрации части (3.32), выделенной в (3.38). Алгоритм цифрового фильтра первого порядка записывается как 20. у (п) = у (п)1.ет1. П1.8)где у фильтруемая величина- Тф- постоянная времени фильтра.
- Переход в энергосберегающий режим происходит при выполнении условий (3.39) и (3.40). Критерием возврата в режим Ж-компенсации служитусловие (3.41) или резкое изменение задания на частоту питающего напряжения.
- ПИ-регуляторы давления и скорости для системы скалярного управления
- Структура задатчика интенсивности показана на рис. П1.1. При работе на ненасыщенном участке нелинейного звена задание на скорость рассчитывается по формулеа>*(п) = -— r f 'Mz" (П1.10)1. Tz/T + 1где Tz T, nAu) q Qmax
- Рис. П1.1. Структура задатчика интенсивности
- При работе на насыщенном участкесог* (п) = сог* (п-1)л081^а)г**-о>г*(п-1). (П1.11)зи
- ПИ-регулятор скорости для системы ПУМ
- Блок управления инвертором системы ПУМ
- В данном блоке производится управление инвертором в рабочем режиме, в режиме предварительного намагничивания (РПН) и в режиме предварительной идентификации (РПИ).
- В рабочем режиме расчет осуществляется в следующей последовательности.
- На основании заданных значений момента и потока статора, а также оценок этих величин рассчитываются выходные логические сигналы йт и йу (рис. 4.41).
- Рассчитывается номер сектора неподвижной системы координат (рис. 4.3) по формуле
- По табл. 4.1 выбирается номер необходимого вектора напряжения ТУу.
- Для отслеживания частоты коммутации рассчитывается частота включения каждого транзистора.1.1. П1.12)
- В режиме идентификации активного сопротивления статора (РИАСС) управление производится по алгоритму PHOT, но с малым заданным током.
- В режиме идентификации индуктивностей (РИИ) и активного сопротивления ротора (РИАСР) управление производится сначала в PHOT, а при достижении заданного потока в РСП.
- В РПН управление производится в следующей последовательности.1. PHOT.
- Переход в РСП при достижении заданного потока.
- Переход в РСТ после временной задержки (см. п. 4.2.5).
- Адаптивный наблюдатель регулируемых координат
- Последовательность расчета адаптивного наблюдателя на каждом шаге выглядит следующим образом.
- Искусственное введение помехи в сигналы двух фазных токов статора.
- Перевод двух фазных напряжений и двух фазных токов статора из трехфазной системы координат в двухфазную по (4.6).
- Вычисление вектора тока статора по аналогии с (4.8), (4.9).
- Вычисление интеграла фазного тока статора 3 (только для РПН и1. РПИ).
- Фильтрация тока и напряжения одной из фаз (только для РПН и РПИ).
- Расчет оценок индуктивностей по (4.23) (4.25).
- Расчет исходной оценки активного сопротивления ротора по (4.22) (только в РИАСС).
- Интегрирование оценок проекций потока статора:
- Wsx (п) = ¥-sx (п-1) + Тс (Usx -Rsisx). (П1.14)
- Вторая проекция вычисляется аналогично. В РПН и РПИ вместолиспользуется Rs0.
- Вычисление вектора потока статора по (4.8) и (4.9).
- Расчет оценки момента по (4.10).
- Расчет проекции тока ротора по (4.28) и ее усреднение (только в PHOT).
- Расчет потока ротора по (4.16) (4.18).
- Фильтрация модуля вектора потока ротора (расчет У^у).
- Расчет предварительной оценки активного сопротивления ротора по (4.27) (только в PHOT).
- Расчет желаемого потока ротора Расчет производится по формуле
- Уг0 = ^ * сс4ф" -ф^-f- (П1.15)с последующей фильтрацией с постоянной времени &-ТГ
- Коррекция оценок проекций потока статора, эквивалентная введению корректирующей обратной связи в подынтегральное выражение (4.7) и выполняемая следующим образом:= ?*х (п) + Ког 1% о %г)са"Ф<�к11. П1.16)у)м/п) = 1/}п,(п) + ксог (% -ф1. П1.17)
- Вычисление величины /ЛЛ- по формулеЕ1. Ех = сохсрщ.1. П1.18)
- Вычисление второй оценки потока ротора Ч/г2 по (4.45).
- Коррекция оценки активного сопротивления статора: к8 (п) = к8(п-1) + тскК (гг/ -Фг2).1. П1.19)21. Фильтрация угла фщ.
- Коррекция сумм, входящих в выражение (4.54).
- В момент перехода к новому периоду Г производится расчет скорости вращения магнитного поля по (4.54) (4.55), расчет скорости вращения ротора по (4.47) и фильтрация полученной величины сЬгг ¦
- Рис. П2.1. Схема силовых цепей и основные блоки управления макета преобразователя частоты- устройство автоматики (УА).
- ИСМ содержит цепи управления транзисторами, а также защитные и диагностические цепи. УА обеспечивает управление симистором У82, тиристором У81, а также передачу информации в МПУУ о состоянии входного контактора.
- Рис. П2.2. Экспериментально полученные фазные токи двигателя при прямом пускеа) источником синусоидального напряжения1. СПРАВКАоб использовании результатов кандидатской диссертации БАРАЦА ЕВГЕНИЯ ИЛЬИЧА
- Разработка и исследование усовершенствованных структур электроприводов на основе систем «Преобразователь частоты асинхронный двигатель» при