Автореферат (1144093), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

При этом максимальноевремясбораданныхсоставило2 мс.Сравнениеэкспериментальных(обозначены пунктиром) и расчетных данных дляоднофазного провала напряжения глубиной 40% представлено нарисунке 4.В третьей главе приведены результаты изучения влияния проваловнапряжения на работу ЧРП с неуправляемым выпрямителем. Показанадинамика изменения напряжения ЗПТ в зависимости от нагрузкиэлектропривода и параметров провала напряжения.Для исследования влияния провалов напряжения различного типа наЧРП в среде Simulink MATLAB была разработана компьютерная модельасинхронного электродвигателя с преобразователем частоты (рисунок 5).Модель включает блок, моделирующий двигатель с короткозамкнутымротором (1), инвертор (2), звено постоянного тока (3), неуправляемыйвыпрямитель (4), блок имитирующий подключение электропривода кэнергосистеме (5), блоки управления инвертором (6, 7) ивспомогательные блоки (8, 9).

Результаты, полученные в процессемоделирования, сравнивались с результатами, вычисленными с помощьюпредлагаемого алгоритма, при этом максимальная ошибка определенияпараметров напряжения составила не более 3,2%.Рисунок 5 – Модель асинхронного двигателя с векторным управлениемДалее исследования проводились на натурной модели, состоящей изтрех катушек индуктивности для имитации сопротивления линииэлектропередачи, шестипульсного диодного выпрямителя, звенапостоянного тока, представляющего собой группу электролитических14конденсаторов и блока резисторов, включенных в качестве нагрузки.Измерение напряжения ЗПТ проводилось с помощью осциллографамультиметра FLUKE 125 B.Пример сравнения результатов вычислений и экспериментальныхданных (обозначены пунктиром) представлен на рисунке 6.

Всего былопроведено 54 (18 опытов, 3 различных параметра) сравнения величин,измеренных на натурной модели и вычисленных с помощьюитерационного алгоритма. В 100% случаев ошибка определенияпараметров напряжения ЗПТ не превысила 8%, а в 90% составила менее6%. Распределение ошибки работы алгоритма представлено на рисунке 7.В четвертой главе рассматривается работа ЧРП с активнымвыпрямителем в условиях провала напряжения. Известно множествоспособов управления АВН, однако наибольшее распространение получилспособ ориентирования вектора входного тока устройства по векторунапряжения (далее векторное управление). Для анализа работыпреобразователя в условиях провала напряжения в пакете программSimulink была разработана компьютерная модель АВ (рисунок 8),включающая блок моделирующий сетевой инвертор (1), группу дросселей(2), блок формирующий питающее напряжение (3), звено постоянноготока (4), нагрузку (5), блок системы управления (6), блок контроля (7),вспомогательный блок настройки параметров моделирования (8).Рисунок 8 – Модель активного выпрямителяПри нормальном напряжении сети, векторная система управленияАВН поддерживает входные токи синусоидальными, а напряжение ЗПТпостоянным.

При несимметричном питании (как и в случае провала15напряжения) входные токи преобразователя искажаются, чтонедопустимо (рисунок 9). Установлено, что наличие искажений вызванотем, что скорость вращения вектора напряжения в рассматриваемомслучае неравномерна, поэтом прямое ориентирование вектора тока повектору напряжения приводит к формированию несинусоидальных токов.Отличительной чертой этих искажений является наличие в токах АВтретьей гармоники, которая образует обратную последовательность, а ненулевую, как в случае симметричных искажений.Установлено, что для того, чтобы токи преобразователя былисинусоидальными для годографа обобщенного вектора токов должновыполняться условие, описанное уравнением 1. В общем случае при этомпоток мощности р направленный в преобразователь будет содержатьпостоянную Р и переменную составляющую с амплитудой ∆P:(5)p = P + P  cos(2wt ) .Постоянство напряжения ЗПТ достигается при постоянстве потокамощности.

Доказано, что переменная составляющая исчезает привыполнении следующих условий (рисунок 10):- векторы тока и напряжения принадлежат к одной КСК;- произведения разноименных осей годографов векторов тока инапряжения равны;- векторы синхронизированы так, чтобы одновременно пересекать осиКСК.Чтобы АВН сформировал токи всоответствие с этими условиями,требуется, чтобы в каждый моментвремени задание для d и q составляющихвектора тока формировалось с учетомположения вектора напряжения итекущего потребления энергии.id зад  U к задid зад  U к задa' =; b' =,(6)2a2bРисунок 10 – Схемаформирования заданияконтуру токов векторанапряжениягде a’ и b’ – полуоси годографаобобщенного вектора тока, id зад –задание,формируемоеконтуромрегулирования напряжения АВН.16i   cos() sin() a' cos( )i  = ,   − sin() cos()  b' sin( )где iα и iβ – координаты вектора напряжения в плоскости αβ.Тогда задание для вектора формируется посредством уравнений:u i + u iu i − u iid =  ; iq =  ,uu(7)(8)где uα и uβ – координаты вектора напряжения в плоскости αβ.Для достижения синусоидальности токов и постоянства потокамощности требуется формирование как d, так и q составляющей.

Приэтом коэффициент искажения входных токов, по сравнению склассической системой управления, снижается в 8 раз.При определении параметров годографа вектора токов по уравнению6, входные токи АВН формируются синусоидальными, нонесимметричными. Симметрия входных токов достигается уравниваниемполуосей годографов токов a’ и b’.

Для этого в работе введенвспомогательный коэффициент Кт, равный:(a'−b') .Кт =(9)(a'+b')Длина вектора тока ri определяется из уравнения 10:ri = a' (1 − Кт ) = b' (1 + Кт ) .(10)Полученные при формировании задания с использованием уравнений9 и 10 токи преобразователя представлены на рисунке 12. Следуетотметить, что уравнивание полуосей вектора тока ведет к появлениюпеременной составляющей потока мощности ∆P и возникновению биенийв напряжении ЗПТ.

Амплитуду биений можно оценить, применяяуравнение 11:uк =ri (a − b),4U к задwС(11)где ∆uк – амплитуда биений напряжения ЗПТ, С – емкость конденсатора вЗПТ.17ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫВ ходе решения актуальной научно-технической задачи пообеспечению бесперебойной работы ЧРП при провалах напряжениярешены следующие задачи:1. Анализ частоты и последствий возникновения провалов напряженияпоказал, что к остановке ЧРП технологических установокпромышленности чаще всего приводят провалы напряжениядлительностью от 50 мс и глубиной более 20%, что определяеттребования к скорости и точности определения параметров проваланапряжения для принятия мер по их преодолению.2.

Разработан итерационный алгоритм, позволяющий по данным,зафиксированным за малую часть периода питающего напряжения,получитьинформациюовеличинепрямойиобратнойпоследовательности напряжения и оценить точность проведенныхвычислений.3. Для оценки точности работы предлагаемого алгоритма былопроведено компьютерное моделирование работы ЧРП с диоднымвыпрямителем в условиях провалов напряжения различного типа.Сравнение результатов моделирования, с результатами вычисленийалгоритма показало, что алгоритм определяет параметры напряжения ЗПТкорректно. Максимальная ошибка вычислений составила 3,2%, в то времякак в прочих случаях ошибка не превысила 1,5%.4.

Сравнение данных эксперимента с результатами вычисленийпосредством предлагаемого алгоритма показало, что максимальнаяошибка вычислений при заданной ошибке определения частотынапряжения в 5%, составила 6%, в то время как максимальная ошибкаопределения напряжения ЗПТ не превысила 8% в 100% случаев и 6% в90% случаев. Экспериментальные данные были получены в ходе серииэкспериментов на разработанной натурной модели ЧРП с диоднымвыпрямителем и схемой формирования несимметричного напряженияпитания.5.

Установлено, что ориентирование вектора тока по вектору напряженияво время несимметричных провалов напряжения приводит к искажению18входных токов АВ с векторным управлением. Для обеспеченияпостоянной электромагнитной совместимости преобразователя спитающей сетью, предложено модифицировать структуру системыуправления устройства.6. Для формирования корректного задания АВ при провалах напряженияза основу взят принцип постоянства потока мощности, который всинусоидальном несимметричном режиме достигается, если годографобобщенного вектора тока трехфазной сети находится в той же КСК, чтогодограф обобщенного вектора напряжения, а длины полуосейгодографов тока и напряжения обратно пропорциональны друг другу.7.

Разработана система управления АВ, позволяющая добитьсяпостоянного потока мощности и синусоидальных входных токов принесимметричном напряжении в точке подключения преобразователя ксети. Результативность предложенного подхода подтверждена даннымикомпьютерного моделирования.8. Результаты, полученные в ходе диссертационного исследования,внедрены в работу предприятия АО «Новая ЭРА», а также в учебныйпроцесс Санкт-Петербургского горного университета.Основные положения работы опубликованы в изданиях,рекомендованных ВАК Минобрнауки России:1.

Характеристики

Список файлов диссертации