WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Построены модели схем ШИМ управления в CASPOC для различных способов формирования ШИМ. Они позволяют оценить влияние ШИМ управления, как на динамические характеристики привода, так и скорректировать параметры регулятора. Различные способы формирования ШИМ в CASPOC (фронтальная и центральная) приведены на рис. 7-8. В ходе исследования динамических режимов при питании от инвертора были получены данные о гармоническом составе питающего напряжения – таблица 2.

Таблица 2.

Параметры режима

Коэффициент гармоник

50Гц, стационарный режим, номинальная нагрузка

30,8

50Гц, стационарный режим, нагрузка от номинальной

60,4

25Гц, стационарный режим

22,4

50Гц, динамический процесс ( времени процесса)

6

Высокая эффективность и производительность разработанной модели асинхронного электропривода, продемонстрированные на конкретном примере, позволяют проводить статистический эксперимент по расчету корректирующих коэффициентов в законе управления.

Предложена методика определения законов управления и схем их модельной реализации, обеспечивающая управление в соответствии с требованиями оптимальности по заданному критерию и ряду ограничений (в частности, максимуму отношения момента к току при ограничении максимального тока).

Рисунок 7. Система управления с фронтальной ШИМ

Рисунок 8. Система управления с центральной ШИМ

В четвертой главе приведены результаты использования методики для прикладной задачи – построение закона управления привода пневмокомпрессора для электропоезда пригородного сообщения на основе характеристик, полученных на модели. Были выполнены исследования пусковых режимов и определены оптимальные параметры закона управления привода, имеющего параметры: выходное трёхфазное напряжение – 220В (линейное), 50Гц, номинальная выходная мощность – 15 кВт, максимальная выходная мощность – 20 кВт. Потребляемый ток при постоянном напряжении 280В - не более 50А. Применяемый в приводе тип двигателя - 4А160S6У3. Параметры двигателя: напряжение питания двигателя (фазное)- 220 В, частота тока сети- 50 Гц, синхронная частота вращения- 1000 об/мин, номинальная мощность на валу двигателя- 11 кВт, максимальная мощность на валу двигателя - 20 кВт, номинальный коэффициент полезного действия - 0.87, скольжение при номинальной нагрузке - 0.023, номинальный ток статора – 19 А.

Нагрузкой двигателя является компрессор поршневого типа. Датчик давления пневмосистемы измеряет давление в ней. Он настроен таким образом, что подает сигнал на включение компрессора при давлении в пневмосистеме ниже 6 Атм. и снимает его при достижении давления 8 Атм. В связи с этим режим работы пневмокомпрессора – повторно-кратковременный. Он работает в течение 40секунд с промежутком в 2 минуты.

Анализ результатов моделирования пусковых режимов АД представлен в таблице 3. В таблице обозначено: МCT – момент сухого трения, Н*м; ММ – максимальный момент двигателя, Н*м; МН – установившийся момент двигателя, Н*м; ISM – максимальный ток статора, А; ISN – установившийся ток статора, А; Туст – время выход на установившийся режим, сек; Тзад – время задержки пуска, сек.

Таблица 3.

Мст

Ммmax

Ммmin

Мнmax

Мнmin

Isм

Isн

Туст

Тзад

Регулирование, при начальных значениях частоты и амплитуды, равных 10% от номинальных значений

40

67

43

48,5

37,5

45,5

30

2,5

0,1

50

78

52

59

47

55

35,5

2,5

0,3

65

97,5

73,5

74

61,5

74

45

2,8

0,6

70

Не пускается

Регулирование, при начальных значениях частоты и амплитуды, равных 10% от номинальных значений, с увеличенным вдвое коэффициентом скорости нарастания частоты и амплитуды

40

95,6

18,5

49

38

60

29

1,3

0,05

50

101

35

59

47

66

34

1,35

0,1

65

107

29

75

61

86,5

41

2,45

0,25

70

Не пускается

Регулирование, при начальном значении амплитуды, равному 10% от номинальных значений и непропорциональном увеличении частоты и амплитуды

40

105

22

48,5

37,5

48

30

2,6

0,2

50

101

32

59

47

50

35,5

2,5

0,2

60

121

31

69

56

54

41,5

2,9

0,2

70

131

26

80

66

62,5

48,5

3,7

0,35

80

138

20

90

76

76,5

57

3,8

0,35

90

Не пускается.

На основании данных эксперимента для рассматриваемого двигателя (привода компрессора) при заданном законе управления частотой на валу двигателя *=*(t) были определены оптимальные параметры (A, B, C, D) закона управления амплитудой напряжения U=U(f) в пусковом режиме по следующим критериям: кратность пускового тока не более 1,1; минимальные электрические потери; максимальный КПД; пульсации момента в пусковом режиме относительно номинального не более 30%.

Выполненный расчет динамических характеристик асинхронного привода для пневмокомпрессора свидетельствует об ее эффективности. Показано, что найденный закон управления позволяет иметь требуемые динамические характеристики по интегральным параметрам, по выбранному критерию при заданных ограничениях. Использование разработанной в главе 3 модели и предложенной на ее основе методики определения коэффициентов закона управления, позволили построить частотный закон управления, обеспечивающий улучшенные регулировочные характеристики в пусковых режимах асинхронного электропривода, снижение потерь и надежный пуск привода пневмокомпрессора электропоезда. Результаты исследования на модели различных способов ШИМ для формирования питающих асинхронный двигатель напряжений, позволило дать количественные оценки влияния гармонического состава на динамические механические характеристики: скорость вращения и электромагнитный момент, а также электромагнитные потери мощности и выработать рекомендации по выбору несущей частоты ШИМ. На примере расчета привода пневмокомпрессора продемонстрирована эффективность предложенной методики расчета динамических характеристик частотно-регулируемых асинхронных электроприводов. Она дала возможность рассчитать важные параметры для проектирования:

- предельные токовые нагрузки при динамических режимах, которые необходимы для обеспечения запаса по надежности при проектировании питающих асинхронный двигатель инверторов в системе частотного управления;

- мгновенные и интегральные значения потерь мощности в динамических режимах, позволяющих осуществить расчет тепловых потерь при проектировании;

- влияние температурных факторов на величину механической нагрузки и запаса по электромагнитному моменту, обеспечивающему надежный запуск привода при критических температурах.

Далее приведены осциллограммы динамических характеристик и эпюры токов и напряжений при улучшенном варианте сочетания параметров закона управления для привода пневмокомпрессора электропоезда рис. 9-11.

Рисунок 9. Форма напряжения в фазах

Рисунок 10. Форма импульсов управления для центральной ШИМ

Рисунок 11. Форма токов в фазах

Осциллограммы момента и частоты вращения ротора пускового и установившегося режимов привода компрессора приведены на рис. 12. Отправной точкой для оценки влияния различных способов ШИМ управления на пусковые характеристики являются характеристики при гармонических фазных напряжениях питающих АД для линейного закона регулирования частоты. На рис. 12а приведены характеристики при гармонических питающих напряжений; на рис. 12б - импульсных питающих напряжениях, а также фазный ток в одной из фаз обмоток АД при импульсных питающих напряжениях – рис. 12в.

Рисунок 12а. Осциллограммы тока и скорости при гармоническом питании

Рисунок 12б. Осциллограммы тока и скорости при импульсном питании

Рисунок 12в. Осциллограмма пускового и установившегося режимов

тока в одной из фаз

Рисунок 12г. Осциллограммы потребляемой и полезной мощности при регулировании по закону

Важный результат продемонстрирован на осциллограммах потребляемой и полезной мощностей – рисунок 12г. Очевидно, что мгновенные потери мощности на всем периоде разгона близки к потерям в номинальном режиме. Это особенно важно, так как снижает опасность локального перегрева асинхронного двигателя в пусковом режиме.

В заключении приводятся основные выводы и результаты по диссертационной работе.

Основные выводы и результаты

1. Построена имитационная модель регулируемого асинхронного привода в моделирующей среде CASPOC, позволяющая производить расчеты динамических и переходных характеристик при различном характере нагрузки.

2. Построены модели блоков амплитудно-частотного управления электроприводом, позволяющие реализовать заданные законы управления (векторное управление).

3. Построены модели схем ШИМ управления для различных способов формирования ШИМ.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»