Диссертация (Обеспечение бесперебойной работы частотно-регулируемого электропривода при провалах напряжения в распределительной сети предприятия), страница 2

В зависимости отглубины провала напряжения, можно продолжить работу с текущей мощностью врежиме ослабленного поля, снизить потребляемую электроприводом мощность,или, в отсутствие возможности продолжать работу, оптимизировать условияавтоматического повторного пуска устройства.Дляуспешнойбесперебойнуюреализацииработустратегийэлектроприводавоуправления,времяобеспечивающихпроваловнапряжения,сформировать новое задание необходимо до снижения напряжения звенапостоянного тока (ЗПТ) до критического уровня.

Известно, что времясрабатывания реле защиты минимального напряжения составляет от 20 до 40миллисекунд после начала провала напряжения.Вкачестверассматриваетсясредствавключениепреодолениявсоставпроваловнапряженияэлектротехническоготакжекомплексаэлектропривода активного выпрямителя (АВ), ввиду способности устройстваподдерживать напряжение звена постоянного тока на уровне задания. Однако, принесимметричных провалах напряжения (в 80% случаев провалы напряжениянесимметричны), для достижения заданных входных токов требуется вноситькорректировкувсистемууправленияпреобразователем,учитывающуюнесимметрию питающих напряжений.Разработкеспособовповышенияустойчивостиэлектротехническихкомплексов и систем к провалам напряжения посвящены работы многихроссийских и зарубежных ученых: А.С.

Денисевича, С. Пирога, Т.Р. Храмшина,С.В. Ершова, Ю. Ванга, Ю.А. Сергунова, Дж. Барроса, А.А. Гурова, Э. Переса, Т.Дж. Бессельмана, Б.Н. Абрамовича, А.А. Николаева, Ф. Б. Косты, О.Б. Шонина,Н.Г. Новожилова, М.М. Тухваттулина, Д.С. Крубцова. Однако в работах6перечисленных авторов не решена проблема предиктивного определенияпараметров питающего напряжения для выбора режима электротехническогокомплекса ЧРП при провалах напряжения.В связи с этим для обеспечения бесперебойной работы ЧРП при провалахнапряжения актуальной является задача максимально быстрого определениявеличиныпитающегонапряженияипредсказаниядинамикиизменениянапряжения ЗПТ в случае неуправляемого выпрямителя, либо корректировкасистемы управления с учетом полученных о питающем напряжении данных вслучае активного выпрямителя.Цель работыПовышениеэффективностичастотно-регулируемогоработыэлектроприводаэлектротехническогопутемкомплексаобоснованноговыбораалгоритмов управления приводом в режиме провала напряжения.Основные задачи исследования1.Анализ практики и обобщение передового опыта по определениюпараметров напряжения сети при провалах напряжения, сравнительная оценкаизвестных способов решения задачи по быстродействию, требуемому количествуисходных данных и точности определяемых параметров.2.Разработка алгоритма предиктивного определения параметров напряженияЗПТ ЧРП с пассивным выпрямителем на основе наименьшего количестваизмерений питающего напряжений.3.КомпьютерноемоделированиеработыЧРПснеуправляемымвыпрямителем для определения динамики изменения напряжения ЗПТ припровалах напряжения различных типов и оценки точности работы предлагаемогоалгоритма.4.Оценка точности вычислений параметров напряжениях ЗПТ путемсравненияихсвеличинами,измеренныминанатурноймодели,искусственном создании в сети провалов напряжения различной глубины.при75.Исследование работы электропривода, включающего в свой состав АВнапряжения для определения влияния на его работу несимметричных проваловнапряжения различного типа.6.Разработка системы управления АВ, учитывающей параметры напряжениясети и сравнение влияния преобразователя на сеть при работе с классическойсистемой управления и с предложенной в условиях провала напряжения.Объект и предмет исследования.Объектом исследования является электропривод с преобразователемчастоты, работающий в трехфазной сети.

Предметом исследования являются:режимы электротехнического комплекса ЧРП в условиях провалов напряжения;алгоритмы предиктивного определения питающего напряжения.Методы исследования и достоверность результатов.Припроведениикомпьютерногомоделированияидляобработкиэкспериментальных данных, полученных на натурной модели, использовалсяпрограммный пакет MATLAB и среда разработки Simulink.Экспериментальныеисследованияпроведенысиспользованиемсовременных, откалиброванных и сертифицированных средств измерения:осциллографов ПрофКИП С8 23М и осциллографа-мультиметра FLUKE 125 B.Достоверность результатов обеспечена обоснованным использованиемтеоретическихзависимостей,допущенийиограничений,корректностьювыбранных методов исследования, применением известных численных методов иподтверждается качественным и количественным согласованием результатоврасчетов с экспериментальными данными.Научная новизна1.Доказано теоретически и подтверждено данными эксперимента, что средняяза период площадь секторов, откладываемых обобщенным вектором напряжениясети, через равные промежутки времени в установившемся процессе постоянна иошибка определения частоты с помощью этого параметра может быть8использована в качестве критерия для оценки ошибки расчета динамикиизменения напряжения ЗПТ ЧРП.2.Разработаныкритерииформированиявходныхтоковсетевогопреобразователя таких, чтобы при несимметричном питающем напряжениисохранялось постоянство потока мощности.3.Предложен новый подход к управлению электротехническим комплексомЧРП, основанный на предиктивном определении параметров питающегонапряженияЗПТвовремяпроваловнапряженияивыборенаиболеерационального режима, для преодоления провала напряжения.4.Предложен оригинальный подход к управлению АВ при несимметриипитающего напряжения, заключающийся в определении параметров годографавходных токов устройства на основании данных о годографе питающихнапряжений.Теоретическая значимость исследования1.Изложены основные положения разработанной теории формирования токовактивного преобразователя для достижения электромагнитной совместимостиустройства с сетью при несимметричных напряжениях питающей сети.2.Проведена модернизация итерационного алгоритма определения прямой иобратной компонентов напряжения питающей сети, позволившая при минимумеисходных данных достигать заданной точности вычислений.3.Выявлена проблема возникновения искажений во входных токах активноговыпрямителя напряжения при несимметричном питающем напряжении ипричины ее возникновения.Практическая значимость исследования1.Разработанныйалгоритмпредиктивногоопределенияпараметровнапряжения звена постоянного тока частотно-регулируемого привода с заданнойточностью по минимуму исходных данных, реализован и внедрен в видепрограммного продукта для ЭВМ (приложение 5).92.Разработан способ управления активным выпрямителем в условияхнесимметрии питающего напряжения.3.Создана модель активного выпрямителя с модернизированной системойуправления.4.Результаты работы рекомендуются к реализации при проектировании ЧРП сактивным и пассивным выпрямителем.5.Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе припроведении занятий по дисциплинам «Электротехника», «Системы управленияэлектроприводов», «Проектирование систем электропривода» и «Силоваяэлектроника» (подтверждено актом внедрения результатов диссертационнойработы в учебный процесс, приложение 6).Научные положения, выносимые на защиту1.Метод оценки ошибки аналитического определения параметров напряжениятрехфазной сети по прямой связи с ошибкой вычисления его частоты.2.Критерииформированияпостоянногопотокамощностипринесимметричных напряжениях трехфазной сети.3.Алгоритм предиктивного определения параметров напряжения звенапостоянноготокаЧРПснеуправляемымвыпрямителемприпровалахнапряжения.4.Способ управления активным выпрямителем в составе ЧРП при провалахнапряжения,обеспечивающийсимметричныесинусоидальныетокивнесимметричном режиме.5.Результатыкомпьютерногомоделированияиэкспериментальныхисследований, подтверждающие основные теоретические положения научнойработы,адекватностьиспользованныхматематическихмоделейирезультативность предложенных алгоритмов.Апробация результатов работыОсновные результаты диссертационной работы представлены на 66международной конференции «Berg-und Hüttenmännischer Tag» (г.

Фрайберг,10Германия, 19 июня 2015г.), на II международном научно-практическом семинаре«Современные разработки в области электроснабжения и электропривода»(г. Санкт-Петербург, 27 апреля 2016г.), на международной конференции «IEEEConference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering»2017, 2018 (г. Санкт-Петербург, 01-03 февраля 2017 г.; 29 января – 01 февраля2018 г.), на международной научно-практической конференции «Инновации иперспективы развития горного машиностроения и электромеханики: IPDME»2017, 2018 (г. Санкт-Петербург, 23-24 марта 2017 г.; 12-13 апреля 2018 г.), намеждународном форуме-конкурсе «Проблемы недропользования» (г.

СанктПетербург, 18-20 апреля 2018 г.).Личный вклад автора.Участие на всех этапах процесса исследования, сбор исходных данных,подготовкаэкспериментальногостенда,планированиеипроведениеэксперимента, анализ, обработка и интерпретация полученных результатов,подготовка основных публикаций, научных докладов и рукописи диссертации.Публикации по теме работыПо теме диссертационного исследования опубликовано 9 печатных работ, втом числе 5 статей в ведущих, рецензируемых журналах, входящих в переченьВАК Минобрнауки России:1.