Компенсатор реактивной мощности на основе управляемого трансформатора для асинхронного двигателя
ВВЕДЕНИЕ
Современные промышленные комплексы оснащены множеством различных типов станков, в которых присутствуют различные типы электродвигателей. Наиболее широкое применение получил электрический двигатель асинхронного типа (АД). Данное техническое решение объясняется простотой конструкции и легкостью в обслуживании. Однако при применении данного технического решения необходимо учитывать тот факт, что асинхронные двигатели генерируют до 40 % все реактивной мощности в сети[1]. Это явление объясняется тем, что для электрической сети асинхронный двигатель является нагрузкой активно-индуктивного характера.
Наличие реактивной мощности вызывает смещение фазы первой гармоники тока относительно напряжения, что снижает величину активной (полезной) мощности, передаваемой из сети к конечному потребителю. Данный эффект дополняется бесполезной циркуляцией реактивной мощности между сетью и потребителями, что приводит к ненужному нагреву проводов и лишней потере энергии. Это приводит к дополни
Оглавление
ВВЕДЕНИЕ 6
ГЛАВА 1. РАЗРАБОТКА СИЛОВОЙ ЧАСТИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ 8
1.1 Принцип работы компенсатора реактивной мощности 8
1.2 Расчет параметров асинхронного двигателя 9
1.3 Анализ схем реализации КРМ на основе управляемого трансформатора 11
1.4 Анализ схем реализации КРМ на основе управляемого трансформатора 13
1.5 Расчет параметров основных компонентов КРМ 20
1.6 Расчет параметров силовых ключей 23
1.7 MATLAB модель КРМ 27
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ УСТРОЙСТВА 35
2.1 Структура системы управления 35
2.2 Измерительный блок 37
2.2.1 Датчик тока 38
2.2.2 Датчик напряжения 40
2.2.3 Аналоговый умножитель сигналов 42
2.2.4 АЦП преобразователь 43
2.2.5 Система расчета синуса угла сдвига фазы 43
2.2.6 Цифровой умножитель сигналов 48
2.2.7 Датчик напряжения на реактивном элементе 49
2.2.8 Датчик превышения тока 50
2.3 Блок принятия решений 52
2.3.1 Функция вычисления ступени 52
2.3.2 Таймер разрядки конденсатора 56
2.3.3 Система переключения ступени 56
2.4 Блок индикации 58
2.5 Блок защиты 59
2.6 Система управления тиристорными модулем 60
2.7 Расчет системы питания для СУ 62
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 66
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 67
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Кабышев А.В. Компенсация реактивной мощности в электроустановках промышленных предприятий. Томск: Издательство ТПУ, 2012.
2.Журавлев И.И., Панфилов Д.И., Асташев М.Г., Рожков А.Н., Красноперов Р.Н., Горчаков А. Компенсаторы реактивной мощности на основе полупроводниковых регуляторов переменного напряжения. Электротехника. 2022. № 6. С. 23-32.
3. Попков О.З., Основы преобразовательной техники //Издательский дом МЭИ?2007 год.
4.Забродин Ю.С. Промышленная электроника: Учебник для вузов. - М.: Высш. школа, 1982. - 496 с.
5. К. Бойт. Цифровая электроника. 2007 год.
6. Новиков М.А. Лекции по курсу “Информационная электроника”
7. Panfilov D.I,Petrov M.I.,Zhuravlev,I.I.,Ahmed Elsayed ElGebaly Multifunction AC Voltage Regulator for connecting an Induction Motor to Alternating Power Supply // 21st International Conference of Young Specialists on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices.
8. Петров М.И., Повышения эффективности работы тиристорных регуляторов переменного напряжения с вольтодобавкой в условиях динамически изменяемых нагрузок// МЭИ 2019 год.
9. Вовлович Г.И. Схемотехника аналоговых и аналогово – цифровых электронных устро
Основываясь на этом был произведен выбор тиристорного модуля МТТ13/4-1000-10.
Произведем анализ протекания токов и напряжений в ключе. С учетом того что тиристоры должны осуществлять коммутацию реактивного элемента в переменную сеть, необходимо обеспечить двунаправленного протекание тока. Для этого нужно подавать управляющие импульсы тока на каждый с частотой коммутации fк=50 Гц (Tк=0.02с). При этом чтобы каждое плечо модуля проводило свою полуволну нужно подавать управляющие импульсы на модуль с разницей в половину периода коммутации (0,01 с). Основываясь на этом можно пренебречь динамическими потерями в коммутаторе и произвести расчет только статистических потерь. Ввиду отсутствия высокой частоты коммутации нет необходимости использовать снабберные цепи.
Построим осциллограммы тока и напряжения на каждом плече модуля:
(25)
Диапазон протекания тока от 0 до π, ток второг