Разработка математической модели АД и его системы векторного управления в отечественном программном продукте SimInTech
Введение
Асинхронный электропривод успешно эксплуатируется на объектах водного транспорта в системах движения различных судов и т.д. К электроприводам, эксплуатируемым на таких объектах, предъявляются строгие требования, среди которых важное место занимают экономичность и энергоэффективность. Асинхронные двигатели очень распространены в связи с их небольшой стоимостью, простотой эксплуатации, надежностью, невысокими эксплуатационными затратами. Но имеется и ряд недостатков: небольшой пусковой момент с кратностью до 2.5 раз; Большие пусковые токи, достигающие 7 номиналов; Сильная зависимость электромагнитного момента от величины питающего напряжения. Все вышеперечисленные недостатки устраняются при правильном построении системы управления и настройке плавного пуска.; Низкий коэффициент мощности по сравнению с синхронным двигателем и двигателем постоянного тока; отсутствие возможности регулирования скорости без применения преобразовательной техники (например, применяемый в данной работе,
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение 9
1 Описание приводa асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором и преобразователем частоты 14
1.1 Состав регулируемого электропривода 14
1.2 Устройство асинхронного двигателя 15
1.3 Формульное описание параметров асинхронного двигателя 17
1.4 Номинальные и относительные значения параметров 21
2 Линейная математическая модель асинхронного двигателя 26
2.1 Уравнения напряжений асинхронного двигателя в координатах магнитных осей обмоток 28
2.2 Преобразование уравнения напряжений асинхронного двигателя во вращающиеся оси координат 29
2.3 Электромагнитный момент и уравнение механической части 33
2.4 Структурная схема асинхронного электродвигателя 35
3 Переходные электромагнитные процессы 38
3.1 Уравнения векторного управления токами намагничивания и нагрузки 39
3.2 Уравнения напряжений векторного управления статического режима работы привода 41
3.3 Контур регулятора тока намагничивания 43
3.4 Контур регулятора тока нагрузки 46
3.5 Контур регулятора скорости вращения электродвигателя 47
3.6 Структурная схема системы управления скоростью вращения ротора 49
4 Oптимизация энергопотребления при управлении асинхронным двигателем 54
4.1 Задание параметров контуров намагничивания и скорости для выполнения критерия максимального cos(φ) 56
4.2 Моделирование переходных процессов при управлении скоростью вращения ротора по критерию максимального cos(φ). 60
4.3 Моделирование переходных процессов при управлении электромагнитным моментом по критерию максимального cos(φ) 65
Заключение по управлению асинхронным электродвигателем с оптимизацией энергопотребления 69
Список литературы 70
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Белоусов И.В. Широтно-импульсные преобразователи электрической энергии: Монография/ Белоусов И.В., Гельвер Ф.А., Самосейко В.Ф., Хомяк В.А. – СПб.: ФГУП «Крыловский государственный научный центр», 2019. 228 с.
2. Браславский И. Я. Адаптивная система прямого управления моментом асинхронного двигателя/ И. Я. Браславский, З. Ш. Ишматов, Е. И. Барац // Электротехника. – 2001. – № 1. – С. 35-39.
3. Браславский И.Я., Ишматов З.Ш., Барац Е.И. Адаптивная система прямого управления моментом асинхронного двигателя// Электротехника. № 11. 2001. С. 35—39.
4. Браславский, И. Я. Энергосберегающий асинхронный электропривод: учеб. пособие для студентов высших учебных заведений / И. Я. Браславский, З. Ш. Ишматов, В. Н. Поляков. – М. : Академия, 2004. – 256 с. : ил.
5. Булгаков, А.А. Частотное управление асинхронными двигателям/ А.А. Булгаков. – М.: Энергоиздат, 1982. – 216 с.
6. Васильев Д. А. Энергоэффективное управление асинхронным электродвигателем / Д. А. Васильев [и др.]// Вестник НГИЭИ. — 2019. — № 4 (95). — С 110–115.
7. Виноградов А.Б. Адаптивная система векторного управления асин-хронным электроприводом/ А.Б. Виноградов, В.Л. Чистосердов, А.Н. Си-бирцев // Электротехника. – 2003. – №7. – С. 7–17.
8. Виноградов А.Б. Векторное управление электроприводами переменного тока/ А.Б. Виноградов// Иваново: ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», 2008. 298 с.
9. Виноградов А.Б. Векторное управление электроприводами переменноготока // Иваново: ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», 2008. 298 с
10. Виноградов А.Б. Учет потерь в стали, насыщения и поверхностного эффекта при моделировании переходных процессов в частотнорегулируемомасинхронном электроприводе // Электротехника. 2005. № 5. С. 57–61.
11. Виноградов, А.Б. Адаптивная система векторного управления асинхронным электроприводом / А.Б. Виноградов, В.Л. Чистосердов, А.Н. Сибирцев // Электротехника. 2003. — №7. — С. 7–17.
12. Гарганеев А. Г. Энергосберегающая модификация векторного управления асинхронного двигателя / А. Г. Гарганеев [и др.] // Известия Томского политехнического университета. — 2005. — Т. 308. — № 7. — С. 130–134.
13. Григорьев А.В. Обзор вариантов прямого управления моментом асинхронных электродвигателей (часть 1) / А.В.Григорьев// Вестник КузГТУ, 2012, № 2. С. 53–58.
14. Даденков Д.А., Бездатчиковое
Синтез динамики электромагнитных процессов в АД был выполнен в главе 3 путем синтеза контуров управления токами намагничивания и нагрузки. В данной главе определяются сигналы задания на контуры управления токами намагничивания ad и нагрузки aq, позволяющие получить желаемый электромагнитный момент.
Переходные электромеханические процессы в электрической машине и качество управления ими определяется электромагнитным моментом (3.6). Значит, для обеспечения максимального быстродействия электромеханических процессов нужно поддерживать максимально возможный электромагнитный момент, а значит при управлении электромеханическими процессами необходимо иметь максимальное намагничивание магнитопровода. Однако нерационально чрезмерное намагничивание магнитопровода. Это требует больших токов намагничивания, что ведет к большим потерям мощности и нагреву машины. Обычно номинальный режим машины выбирается, исходя из рациональной намагниченности машины, поэтому, для обеспечения максимального быстро-действия машины необходимо поддерживать постоянный