Диссертация (1144094), страница 11

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

Текст из файла (страница 11)

Выражение 3.1выводится при предположении о том, что амплитуды линейных напряженийодинаковы и сдвиг фаз между ними остается неизменным, оно не применимо приопределении напряжения звена постоянного тока при провалах напряжения. Дляадекватной оценки параметров напряжения звена постоянного тока (егопостоянной составляющей, а также его минимального и максимального значений)необходимо решить систему уравнений 3.3:diлuu2iR2L 2  uvd ;лклллdti  C duк ;кdt,iл  iн  iк ;i  Pн . н uк(3.3)где uл – мгновенное значение линейного напряжения, Rл – активноесопротивление рассматриваемой линии электропередачи, Lл – индуктивностьрассматриваемой линии электропередачи, iн – входной ток инвертора напряжения,Pн – активная мощность нагрузки, С – емкость конденсатора ЗПТ, iк – ток черезконденсатор, uvd – прямое падение напряжения на диодах выпрямителя.66Мощность, потребляемая двигателем Pн, определяется суммой мощности навалу двигателя Pдв, определяемой как произведение частоты вращения ротора wr имомента силы M, мощности активных потерь в обмотках статора и ротора PR имощности потерь на перемагничивание Pм [14].

При этом, при выходе двигателяна рабочую точку скорость и момент двигателя постоянны, как и токи в обмоткахстатора и ротора, что позволяет производить вычисления параметров напряженияЗПТ, из допущения, что текущее потребление мощности является постоянным:Pн  Pдв  PR  Pм  wr M  PR  Pм  const(3.4)Следует отметить, что это предположение не является ограничением, таккак в случае, если известна динамика изменения потребления мощности, такжеможно использовать предложенный способ расчета подставив в системууравнений 3.4 некоторую функцию Pн(t). Далее в работе, как наиболее общийслучай, рассматривается только работа двигателя в установившемся режиме.Вычисление параметров напряжения звена постоянного тока производитсяметодом последовательных приближений [5]. Для этого необходимо знатьпотребляемую мощность, емкость конденсатора в звене постоянного тока ипараметры линии электропередачи.Вычислениепродолжается,покапостояннаясоставляющаятокаконденсатора iк за период не будет равна 0, что соответствует установившемусярежиму:1T iк dt  0 ,T0(3.5)где T – период питающего напряжения, iк – ток конденсатора.Ток конденсатора рассчитывается при каждой итерации.

При расчетенапряжения, прикладываемого к диодам по первому уравнению системы 3.3,учитывается падение напряжения в питающей линии, прямое падение напряженияна диодах и влияние перенапряжений, возникающих из-за индуктивности линиипри снижении тока до нуля:67uоткр. л [k ]  u л [k ]  2 Riл [k ]  2 Lлiл [k ],t(3.6)где uоткр. л – напряжение, прикладываемое к диодам, t – принятый шагвремени.Шаг времени t можно принять равным промежутку времени междуизмерениями, или увеличить для ускорения расчета.

В случае, если напряжениена конденсаторе uк больше наибольшего напряжения прикладываемого к диодам,то конденсатор разряжается на нагрузку и разрядное сопротивление.Далее с помощью четвертого уравнения в системе 3.3 определяется токнагрузки. Так как скорость изменения напряжения пропорциональна токуконденсатора, понятно, что повышение потребляемой мощности приводит кувеличению амплитуды колебаний напряжения и снижению его постояннойсоставляющей. В противном случае, он заряжается током, определяемым спомощью третьего уравнения в системе 3.3.Приращение тока линии на i л [k ] каждом шаге определяется по формулеiл [k ] u л [ k ]  2  Rл  i л [ k ]  u к [ k ]t .2 Lл(3.7)Известный зарядный ток позволяет рассчитать следующее значениенапряжения звена постоянного тока uк [k  1] из второго уравнения в системе 3.3:uк [k  1] iк [k ]t  uк [k ] .C(3.8)Из полученного в ходе расчетов массива выбирается максимальное,минимальное значение и определяется постоянная составляющая напряженияЗПТ.3.3 Моделирование влияния провалов напряжения различного типа нанапряжениязвенапостоянноготокаэлектроприводасвекторнымуправлениемДля подтверждения действенности предложенного метода в условиях всехтипов несимметрии, возникающих при провалах напряжения, было проведено68компьютерное моделирование.

В среде Simulink MATLAB была собрана модельасинхронного двигателя с векторным управлением [81, 95, 15, 30]. Структурамодели представлена на рисунке 3.3.Рисунок 3.3 – Структура модели асинхронного электропривода с векторнымуправлениемВ качестве модели двигателя (блок №1 на рисунке 3.3) был использованстандартныйблокAsynchronousMachineбиблиотекиSimPowerSystems,вычисляющий динамику изменения токов ротора и статора, потокосцепления,скорости и момента на валу двигателя по известным параметрам Т-схемызамещения двигателя и данным о входных напряжениях двигателя.

В качествепримера рассмотрен двигатель, используемый для привода погружного насосаПЭД-10-103-М3. Параметры модели представлены в таблице 3.1.Таблица 3.1 – параметры моделируемого двигателяНоминальная мощность двигателя (Pном.), кВтНапряжение питания (Uном.), ВЧастота питающего напряжения (f), ГцЧисло пар полюсов (zp)Индуктивность рассеяния статора и приведеннаяиндуктивность рассеяния ротора (Ls и Lr), мГнАктивное сопротивление статора и приведенноеактивное сопротивление ротора (Rs и Rr), ΩВзаимная индуктивность статора и ротора (Lm), мГнМомент инерции двигателя (J), кг×м2Коэффициент трения двигателя (Kтр), Н×м×с/рад140,45020,35/5,50,59/0,6235,40,056×10-369Преобразователь частоты также был собран на основе стандартных блоковUnersal Brige, моделирующих работу инвертора напряжения и выпрямителясоответственно (на рисунке 3.3 отмечены номерами 2 и 4 соответственно).Частота коммутации ключей инвертора принята равной 40 кГц.

Между нимиприсоединено звено постоянного тока (цифра 3) состоящее из емкости иуправляемого разрядного резистора, а также блоки измерения и контроля.Точка присоединения к электросети (обозначена цифрой 5) имитируетсяисточниками напряжения, сопротивление системы электроснабжения выбранотаким образом, чтобы ток короткого замыкания в точке подключения привода ксети был равен 4 кА.Цифрой шесть обозначен блок управления, выполняющий следующиефункции: преобразование мгновенных токов статора во вращающуюся dqсистемукоординат;вычислениевеличиныиуглаповоротавекторапотокосцепления ротора Ψr, момента на валу двигателя и задания для d и qсоставляющих тока статора; формирование модулирующих сигналов для ШИМ;управление разрядным резистором.

Контуры регулирования скорости и токапредставлены на рисунке 3.4.(а)(б)Рисунок 3.4 – Контуры регулирования скорости (а) и тока (б)Регулирование скоростью привода осуществляется следующим образом:задание по скорости (при моделировании 125,6 рад/с, что соответствуетноминальной скорости вращения двигателя) сравнивается с измеренным70датчиком скорости значением, после чего рассогласование подается на вход ПИрегулятора, формирующего задание по моменту на валу двигателя Mзад. Иззаданного момента формируется задание для q составляющей тока статора:iq зад 3 1 M зад L 1  r  .2 z p r  Lm (3.9)Однако для этого необходимо предварительно вычислить угол поворотапотокосцепления ротора θr в системе координат αβ, связанной со статором, ивеличину потока ротора. Поток ротора определяется из текущей величины dсоставляющей тока статора:r  isd Lm .(3.10)Угол потокосцепления ротора определяется интегрированием скоростивращения магнитного поля двигателя по времени, которая вычисляется изизвестной скорости вращения ротора wr с учетом скольжения ∆w, так каквращающаяся dq система координат ориентируется по вектору потокосцепленияротора:r   wr  wdt .(3.11)При этом скольжение пропорционально текущему моменту M на валудвигателя:w 2 1 RrM.3 z p r2(3.12)Текущий момент, в свою очередь, определяется из составляющей токастатора isq:M isq r2.zp3 1  Lr Lm (3.13)Двигатель управляется так, чтобы поддерживать потокосцепление роторапостоянным.

Задание по потоку Ψr зад определенное по критерию минимума токастатора при работе двигателя в номинальной рабочей точкеr зад 2 M Lr  Lm ,3zp(3.14)71определяет задание для составляющей тока статора isdзад(уравнение 3.10).Рассогласование измеренных токов с формируемым заданием подается на ПИрегуляторы токов, настроенные одинаково. Затем производится компенсациявлияния контуров регулирования друг на друга, для этого ортогональныекомпоненты тока умножаются на соответствующие коэффициенты и скоростьвращения СК совмещенной с вектором потокосцепления ротора (рисунок 3.4 (б)).Коэффициенты регуляторов контуров тока и напряжения представлены в таблице3.2.Таблица 3.2 – Параметры регуляторов тока и скоростиКоэффициентусиленияпропорциональнойсоставляющей регулятора скоростиКоэффициентусиленияинтегральнойсоставляющей регулятора скоростиКоэффициентусиленияпропорциональнойсоставляющей регуляторов токаКоэффициентусиленияинтегральнойсоставляющей регуляторов тока0,35013104Диаграмма на рисунке 3.5 показывает динамику изменения скоростивращения двигателя и момента на валу двигателя при увеличении нагрузки, споследующим ее снижением.

Характеристики

Список файлов диссертации