Автореферат (1144093), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Создана модель активного выпрямителя с модернизированнойсистемой управления.4. Результатыработырекомендуютсякреализацииприпроектировании ЧРП с активным и пассивным выпрямителем.5. Материалы диссертационной работы используются в учебномпроцессе при проведении занятий по дисциплинам «Электротехника»,«Системы управления электроприводов», «Проектирование системэлектропривода» и «Силовая электроника» (подтверждено актомвнедрения результатов диссертационной работы в учебный процесс).Основные положения, выносимые на защиту:1. Метод оценки ошибки аналитического определения параметровнапряжения трехфазной сети по прямой связи с ошибкой вычисления егочастоты.2.
Критерии формирования постоянного потока мощности принесимметричных напряжениях трехфазной сети.3. Алгоритм предиктивного определения параметров напряжениязвена постоянного тока ЧРП с неуправляемым выпрямителем припровалах напряжения.4. Способ управления активным выпрямителем в составе ЧРП припровалах напряжения, обеспечивающий симметричные синусоидальныетоки в несимметричном режиме.Апробация работы.
Основные результаты диссертационной работыпредставлены на 66 международной конференции «Berg-undHüttenmännischer Tag» (г. Фрайберг, Германия, 19 июня 2015г.), на IIмеждународномнаучно-практическомсеминаре«Современныеразработки в области электроснабжения и электропривода» (г.
СанктПетербург, 27 апреля 2016г.), на международной конференции «IEEEConference of Russian Young Researchers in Electrical and ElectronicEngineering» 2017, 2018 (г. Санкт-Петербург, 01-03 февраля 2017 г.; 29января – 01 февраля 2018 г.), на международной научно-практическойконференции«Инновациииперспективыразвитиягорногомашиностроения и электромеханики: IPDME» 2017, 2018 (г.
СанктПетербург, 23-24 марта 2017 г.; 12-13 апреля 2018 г.), на международномфоруме-конкурсе «Проблемы недропользования» (г. Санкт-Петербург, 1820 апреля 2018 г.).8Личный вклад автора. Участие на всех этапах процессаисследования, сбор исходных данных, подготовка экспериментальногостенда, планирование и проведение эксперимента, анализ, обработка иинтерпретацияполученныхрезультатов,подготовкаосновныхпубликаций, научных докладов и рукописи диссертации.Публикации. По теме диссертационного исследования опубликовано9 печатных работ, в том числе 5 статей в ведущих, рецензируемыхжурналах, входящих в перечень ВАК Минобрнауки России и 2 статьииндексируемых в международных базах цитирования и 2 статьи в прочихизданиях, получен патент на изобретение и свидетельство огосударственной регистрации программного продукта.Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения,четырех глав и заключения, списка литературы из 103 обозначений и 7приложений. Работа изложена на 136 страницах машинописного текста,содержит 10 таблиц и 77 рисунков.9ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность темы диссертации,сформулирована цель и задачи работы, ее научная новизна, раскрытытеоретическая и практическая значимость исследования, изложеныосновные положения, выносимые на защиту.В первой главе проведен анализ современного состояния проблемыобеспечения бесперебойной работы электропривода с частотнымрегулированием при провалах напряжения.
Рассмотрен предмет проваланапряжения, способы классификации явления, статистика еговозникновения в распределительных сетях промышленных предприятий,приведены конкретные примеры негативного влияния проваловнапряжения на технологический процесс. Установлено, что провалынапряжения глубиной от 20% нормальной величины напряжения идлительностью от 50 мс, способны привести к недовыпуску, бракупродукции и поломке оборудования вследствие остановки частотнорегулируемого привода.Рассмотрены известные способы преодоления ЧРП проваловнапряжения.
Из них выделена группа способов, обеспечивающихпреодолениепроваловнапряжениясобственнымисиламиэлектропривода. Для их реализации не требуется установкадополнительных накопителей и преобразователей, однако, эффект от ихприменения напрямую зависит от скорости определения параметровнапряжения питающей сети.Другим перспективным направлением в решении поставленной задачиявляется применение в составе электропривода активного выпрямителянапряжения (АВН), способного поддерживать напряжение ЗПТ назаданном уровне, а также обеспечивать электромагнитную совместимостьустройства с сетью.
Системы управления активными выпрямителямипредназначены для работы в нормальных условиях, определенных ГОСТ32144-13, в то время как провалы напряжения приводят кнесимметричным режимам более чем в 80% случаев, поэтому системууправления требуется адаптировать под эти условия.Далее был проведен анализ существующих способов определенияпараметров напряжения питающей сети. Составляющие нулевойпоследовательности питающего напряжения не взаимодействуют сэлектроприводом, поэтому для определения динамики изменениянапряжения в ЗПТ достаточно определить линейные напряжения сети.Установлено, что из рассмотренных способов наиболее быстро с задачей10определения величины прямой и обратной последовательностипитающего напряжения справляется итерационный алгоритм дляопределения параметров годографа обобщенного вектора напряжения.В конце первой главы сформулированы цель и задачи исследований,направленные на ее достижение.Во второй главе представлен модернизированный итерационныйалгоритмопределенияпараметровпрямойиобратнойпоследовательности питающего напряжения с помощью данных огодографе обобщенного вектора напряжения.
Структурно главу можноразделить на две части. В первой часть главы представленытеоретические разработки, являющиеся отправной точкой исследования.На основании теоретических разработок предлагается критерий оценкиошибки вычислений, введенный для определения параметров питающегонапряжения с заданной точностью.Вторая часть второй главы содержит описание опытов по обработкеэкспериментальных данных предлагаемым алгоритмом. Массивы данныхизмерены при создании искусственных несимметричных трехфазныхнапряжений на лабораторной установке.
Проводится оценка точности ибыстродействия работы алгоритма.В отличие от симметричногорежима, при несимметричномпровале напряжения, годографобобщенноговекторавстационарнойαβсистемекоординат представляет собойэллипс.Динамикувращениявектораобразованногосинусоидальными,несимметричными напряжениямивканоническойсистемекоординат (далее КСК) α’β’можноописатьуравнениемРисунок 1 – Годограф вектора(рисунок1):несимметричных, синусоидальныхu ' a sin(wt + )напряжений в КСК=, (1)u ' b cos(wt + )11где uα’ и uβ’ – проекции вектора напряжения на оси КСК, a и b – длиныбольшой и малой полуосей эллипса, w – частота напряжения, ψ –начальная фаза вектора напряжения, t – время.В КСК всегда выполняется условие:(u ' a)2 + (u ')b 2 = 1.(2)Зная координаты любых двух точек вектора напряжения uαβ[n] и uαβ[n+ 1] и подставив их во второе уравнение (2), можно определить величиныполуосей эллипса (уравнение 3).
Итерационный подход применяется дляприведения координат вектора напряжений к КСК. Для этого величиныполуосей определяются для ряда систем координат повернутых на уголΨ[m] относительно системы координат αβ. Затем определяются средниедля каждой из проекций величины полуосей эллипса aср и bср, а затемоценивается среднеквадратичное отклонение вычисленных величин a[n] иb[n] от средних значений.
Угол поворота КСК и величины полуосейсоответствуютслучаюсминимальнымсреднеквадратичнымотклонением.u2 '[n + 1]u2 '[n] − u2 '[n]u2 '[n + 1],a[n] =u2 '[n] − u2 '[n + 1]u 2 [n]u2 '[n + 1] − u2 '[n + 1]u2 '[n]b[n] = ',22u[n]−u[n+1]''Рисунок 2 – Свойствогодографа обобщенноговектора напряжения(3)где a[n], b[n] – длины полуосейэллипса, определенные по двумпарамкоординатвекторанапряжения uα[n], uβ[n] и uα[n + 1],uβ[n + 1].Величины прямой и обратнойпоследовательностейпитающегонапряженияопределяютсякакполовина суммы и половинаразностиполуосейaиbсоответственно.Вустановившемсярежимесреднее значения площади секторов,12откладываемых обобщенным вектором напряжения за равныепромежутки времени ∆t постоянно. Это свойство проиллюстрированорисунком 2. Площадь S[1] равна площади S[2] и площади S[n].
Площадьодного сектора ∆s определяется как половина модуля векторногопроизведения двух координат вектора напряжения, определенныхпоследовательно.Так как средняя площадь секторов постоянна, а площадь эллипсаопределяется через длины его полуосей, частота питающего напряженияопределяется по формуле:w=2s.abt(4)При провале напряжения частота напряжения не изменяется, поэтомуошибке определения частоты соответствует ошибка определенияпараметров питающего напряжения.
Таким образом, на основанииуравнения 4 введен критерий, позволяющий оценить точностьвычислений.Модернизированный алгоритм был опробован на экспериментальныхданных, при имитации однофазного провала напряжения. Дляопределения влияния количества измерений напряжения на точностьвычислений, объем массива входных пошагово увеличивался, начиная с 4до 50 измерений (период измерений ∆t равен 0.1 миллисекунде).Рассчитывалась относительная ошибка определения параметровнапряжения по предложенному алгоритму и ошибка определения частотыпо формуле 4 относительно величины 50 Гц.
Диаграмма измененияошибок определения параметров питающего напряжения от числаисходных измерений представлена на рисунке 31.Установлено, что динамика изменения величины различных ошибок, атакже их локальные минимумы и максимумы одинаковы (таблица 1). Приувеличении количества измерений, ошибка постепенно сокращается.Практический интерес представляет определение числа измерений, прикотором ошибки достигают локального минимума.Таблица 1 – Коэффициенты корреляцииГлубина провала напряжения20%40%60% 80% 96%Корреляция ∆w и ∆a0.180.60.58 0.74 0.96Корреляция ∆w и ∆b0.990.940.97 0.74 0.7Корреляция ∆w и ∆S0.890.760.72 0.74 0.81Рисунки 3, 4, 6, 7, 9, 11, 12 размещены на цветной вкладке13Анализ экспериментальных данных показал, что при заданной ошибкевычисления частоты напряжения сети в 5%, ошибка определенияпараметров напряжения не превосходит 6%.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
