Диссертация (1144094), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Видно, что система управления отрабатываетвозмущение за десятые доли секунды, при этом перерегулирование не превышает5% от задания.Рисунок 3.5 – Изменение механические параметров привода72При нормальном напряжении в точке общего подключения постояннаясоставляющая напряжения в звене постоянного тока поддерживается нанормальном уровне, определяемом уравнением 3.8 (рисунок 3.6).Рисунок 3.6 – Ток и напряжение ЗПТ привода под нагрузкой при нормальномнапряженииПомимо постоянной составляющей заметны пульсации с частотой в шестьраз превосходящей частоту питающего напряжения трехфазной сети.
Входной токинверторанапряжениятакжеимеетярковыраженнуюпостояннуюсоставляющую, что подтверждает предположение 3.4.Рисунок 3.7 – Ток и напряжение ЗПТ привода под нагрузкой при проваленапряжения73При моделировании однофазного провала напряжения глубиной 20%,напряжение на конденсаторе сохраняет постоянную составляющую, однакопульсации изменяются. При однофазном провале напряжения в звене постоянноготока частотно-регулируемого привода наблюдается не шесть пульсаций снебольшойамплитудойзапериод,адвесамплитудойзначительнопревосходящей требуемую для нормальной работы электропривода.
При этомсохраняетсяярковыраженнаяпостояннаясоставляющаявходноготокаинвертора, что позволяет говорить о справедливости уравнения 3.4 при провалахнапряжения.Разработанная компьютерная модель позволила определить параметры ЗПТпри провалах напряжения различного типа и сравнить полученные данные срезультатами работы итерационного алгоритма. Были рассмотрены провалынапряжения глубиной до 20% при частоте питающего напряжения 50 Гц, емкостьконденсатора составляет1000 мкФ, потребляемая двигателем мощностьопределялась из уравнения 3.4, момент силы на валу двигателя примоделировании был равен 30 Н×м.В таблице 3.3 дано сравнение параметров напряжения ПТ, определенныхпри различных типах провалов напряжения предложенным алгоритмом, срезультатами моделирования в среде Simulink MATLAB. Классификацияпровалов напряжения соответствует представленной в [17] и подробно описаннойв первой главе.
Типу А соответствует симметричный провал напряжения в трехфазах, типу В – однофазный провал напряжения, типу С – провал напряжения вдвух фазах с изменением угла сдвига фаз, типу D – провал напряжения в однойфазе с изменением угла сдвига фаз, типу E – двухфазный провал напряжения,типам F и G – несимметричный провал напряжения в трех фазах.
Номерам строктаблицы соответствуют 1 – максимальное за период напряжение в звенепостоянного тока в вольтах, определенное посредством моделирования в средеSimulink MATLAB, 2 – максимальное за период напряжение в звене постоянноготока в вольтах, определенно посредством предложенного алгоритма, 3 –74относительная ошибка алгоритма в определении максимального за периоднапряжения в звене постоянного тока в процентах, 4 – постоянная составляющаянапряжения звена постоянного тока в вольтах, определенная посредствоммоделирования в среде Simulink MATLAB, 5 – постоянная составляющаянапряжения звена постоянного тока в вольтах, определенная посредствомпредложенного алгоритма, 6 – относительная ошибка алгоритма в определениипостоянной составляющей напряжения в звене постоянного тока в процентах, 7 –минимальное за период напряжение в звене постоянного тока в вольтах,определенное посредством моделирования в среде Simulink MATLAB, 8 –минимальное за период напряжение в звене постоянного тока в вольтах,определенно посредством предложенного алгоритма, 9 – относительная ошибкаалгоритма в определении минимального за период напряжения в звенепостоянного тока в процентах.№ п/пТаблица 3.3 – Сравнение результатов моделирования со значениями,полученными при работе алгоритмаАВСDEFG1522,1594,1556,5501,7533,4622,6556,72511,5594,89557,6503,1534,8626,76552,532,030,130,200,280,260,670,754501,2554,1526,3483,4502,6584,55125501,2553527,9483,5500588,26510,7600,200,300,020,520,640,257476514,5496,6464,3470,8547,9469,68491,2507,2494,6458,6465,4547,65464,993,191,420,401,231,150,051,00Максимальная ошибка работы алгоритма в сравнении с моделированием всреде Simulink MATLAB составила 3,19% для минимального напряжения в звенепостоянного тока при симметричном провале напряжения в трех фазах.Параметры напряжения ЗПТ при остальных типах провалов напряжения75определены с точностью не менее 1,5%, что говорит об адекватности выбранногоспособа расчета.3.4 Натурная модель для получения данных о напряжении звенапостоянного тока при несимметричных питающих напряженияхТот факт, что частотно-регулируемый привод стремится поддерживатьпотребление электроэнергии постоянным, позволяет предположить в натурномэксперименте заменить двигатель активным сопротивлением.
Моделированиепотребителя электроэнергии таким образом позволяет избежать трудностей собеспечением устойчивой работы привода во всем диапазоне глубины проваловнапряжения.Схема натурной модели электропривода представлена на рисунке 3.8.Конструктивноонавключаетвсебягруппукатушекиндуктивности,имитирующих линию электропередачи. Активное сопротивление катушек и ихиндуктивность, обозначены индексом «л». Напряжение трехфазной сетивыпрямляется шестипульсным диодным выпрямителем, к которому подключенозвено постоянного тока, представляющее из себя группу электролитическихконденсаторов. В качестве нагрузки был использовал блок резисторов свозможностью изменения их взаимного подключения.Рисунок 3.8 – Схема экспериментальной установкиНа вход установки, для имитации условий провала напряжения, подавалосьнесимметричное напряжение, сформированное схемой питания установки,76представленной на рисунках 2.8 и 2.9.
Измерение напряжения звена постоянноготока производилось при снижении напряжения в одной из фаз на 20%, 40%, 60%,80%, 96%, а также при нормальном напряжении (см. приложение 2).Шестипульсный выпрямитель выполненный на основе силовых диодовпредставлен на рисунке 3.9. В качестве силовых ключей использовались диоды Д112, с допустимым прямым током 16 А, и максимальным прямым напряжением1,3 В.Рисунок 3.9 – Трехфазный, шестипульсный диодный выпрямительВнешний вид блока нагрузки представлен на рисунке 3.10.
Физически блокнагрузки состоит из 10 резисторов сопротивлением 100 Ω и мощностью 100 Вт.Для отвода тепла резисторы установлены на металлической пластине, этой жецелислужитвключенныйвсоставблокавентилятор.Предусмотренавозможность изменения соединения резисторов различными способами, такимобразом, минимальное активное сопротивление блока равно 10 Ω, а максимальноесоставляет 10 кΩ.77Рисунок 3.10 – Блок, моделирующий нагрузкиДля исследований были выбраны значения сопротивления с учетомдопустимой мощности и напряжения звена постоянного тока на холостом ходу,что составляет 60 В.
Измерения проводились при сопротивлении блока нагрузки60 Ω, 40 Ω и 25 Ω.Рисунок 3.11 – Конденсатор звена постоянного токаНарисунке3.11представленыконденсаторыиспользованныевэкспериментальной установке для формирования звена постоянного тока. Видно,что общая емкость звена постоянного тока составила 940 мкФ, при номинальномнапряжении 450 В.78Рисунок 3.12 – Катушка индуктивности, для моделирования линииэлектропредачиДля имитации сопротивлений линии электропередачи были использованыкатушки индуктивности с отводами (что обеспечивает возможность измененияпараметров), изготовленные из лакированного провода толщиной сечения 1,5 мм2.Параметры катушек представлены в таблицах 3.4 и 3.5.Таблица 3.4.
– Активное сопротивление катушекНомераотводов1-21-31-41-51-61-71-81-91-101-11Активноесопротивлениекатушки № 1, Ω0,0990,1340,16670,19920,22560,2480,2710,29840,31450,3325Активноесопротивлениекатушки № 2, Ω0,1220,1640,1970,2310,2580,2820,30650,32840,35320,37Активноесопротивлениекатушки № 3, Ω0,11310,1530,1920,22840,2420,2320,2540,2710,29380,309879Таблица 3.5. – Индуктивность катушекНомераотводов1-21-31-41-51-61-71-81-91-101-11ИндуктивностьИндуктивностьИндуктивностькатушки № 1, мкГн катушки № 2, мкГн катушки № 3, мкГн79113105142,6201185207274271284,6369385365455393431395532611467511588700522650796605716,2875672Несмотря на то что катушки изготавливались идентичными, их параметрызначительно разнятся, однако большое количество отводов позволяет выбратьтакое подключение, чтобы активное сопротивление и емкость отличалисьнезначительно.
Так при подключении первой катушки индуктивности отводами 18, второй отводами 1-7, а третьей парой отводов 1-9 среднее значениеиндуктивности катушек (которое будет использоваться в расчетах) составило 522мкГн, а относительное отклонение индуктивности первой и второй катушкисоставило 2% и 1,6% соответственно. Среднее значение активного сопротивлениясоставило 0,275 Ω, относительное отклонение от этого значения составило 1,3%для первой и третьей катушки и 2,7% для второй катушки.Рисунок 3.13 – Измерение напряжения звена постоянного тока80Для измерения и сохранения данных о напряжении в звене постоянноготока использовался портативный осциллограф-мультиметр FLUKE 125 B сполосой пропускания 20МГц (рисунок 3.13).Напряжение звена постоянного тока при снижении напряжения в одной изфаз на 40% представлено на рисунке 3.14.Рисунок 3.14 – Напряжение звена постоянного токаНа диаграмме видно, что форма колебаний напряжения идентичнаколебаниям напряжения ЗПТ ЧРП, полученным в ходе компьютерногомоделирования.
Оценим точность работы предлагаемого алгоритма в сравнении сданными, полученными в ходе эксперимента на натурной модели.3.5 Сравнениерезультатовработыпредлагаемогоалгоритмасрезультатами эксперимента на натурной моделиПолученные в ходе эксперимента данные о напряжении звена постоянноготока были использованы для оценки точности определения напряжения звенапостоянного тока при различной нагрузке и различной глубине однофазногопровала напряжения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
