Диссертация (1144094), страница 15

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

Текст из файла (страница 15)

Параметры ПИрегуляторанапряжениярассчитывалисьвсоответствиесметодом,представленным в [85]. Условие их выбора заключается в том, что полосапропускания объекта регулирования вместе с регулятором γu должна быть надекаду меньше чем полоса пропускания контура регулирования по току, что ведетк системе уравнений:u C; K up 3  U c.m K ui   u  K up .(4.10)Численные значения параметров регуляторов контуров тока и напряженияпредставлены в таблице 4.2.Таблица 4.2 – Параметры ПИ-регуляторов, исследуемого АВНКоэффициент усиления пропорциональнойрегулятора напряжения ЗПТКоэффициент усиления интегральнойрегулятора напряжения ЗПТКоэффициент усиления пропорциональнойрегуляторов токаКоэффициент усиления интегральнойрегуляторов токасоставляющейсоставляющейсоставляющейсоставляющей1,7×10-31,95561130Для преобразования из естественной abc во вращающуюся dq системукоординаттребуетсявращающейсявсистемыкаждыймоменткоординатвремениотносительнознатьуголповоротанеподвижнойсистемыкоординат.

Так как ось d вращающейся СК совпадает по направлению с вектором97напряжения трехфазной сети, его текущая фаза в системе координат αβ можетслужить для выполнения преобразования.В модели для имитации точки присоединения к сети использовались триисточника напряжения с настраиваемыми параметрами, соединенные в звезду.Это позволило просто моделировать провалы напряжения различных типа иглубины.Блок вывода данных обеспечивает удобство наблюдения за переменными входе вычислений. Структурно он включает в себя ряд осциллографов, на которыепоступают данные о токах, напряжениях и управляющих сигналах модели.4.5 Результаты моделирования работы АВН с векторным управлениемпри нормальном напряженииНормальнымудовлетворяющеевработетребованиямназываетсяГОСТнапряжение32144-2013.трехфазнойРассмотримсети,работувыпрямителя при возникновении провала напряжения в одной из фаз.

На рисунке4.7 и представлена диаграмма, отражающая динамику изменения напряжения взвене постоянного тока в ходе провала напряжения длительностью 80 мс. Послепуска устройство поддерживает напряжение ЗПТ на уровне задания, возникшийпровал напряжения приводит к возникновению биений с двойной частотойосновной гармоники напряжения, однако АВ стремится поддержать постояннуюсоставляющую напряжения ЗПТ на заданном уровне.Рисунок 4.7 – Динамика изменения напряжения в звене постоянного тока принормальном напряжении в точке общего присоединения98В соответствие с теорией напряжение ЗПТ не зависит напрямую отвеличины сетевого напряжения, что обеспечивает возможность сохраненияработоспособности электропривода с АВН при провалах напряжения.

Интереспредставляет анализ входных токов преобразователя при рассматриваемомпровале напряжения. Так как система управления сориентирована по векторунапряжения,поведениекотороговнесимметричныхрежимахработысущественно отличается, следует ожидать перемен и в работе системыуправления. Входные токи и напряжения в точке общего подключенияпредставлены на рисунке 4.8.Рисунок 4.8 – Напряжения в точке подключения сетевого инвертора к сети ивходные токи АВ в нормальном режиме работы (выделено серым) и принесимметричном провале напряженияПослепускавработувыпрямительподдерживаетвходныетокисинусоидальными и без сдвига по фазе относительно напряжения, а амплитуда ихпропорциональна потребляемой преобразователем мощности.

При провале женапряжения токи выпрямителя становятся несинусоидальными. Спектральныйсостав токов выпрямителя во врем провала напряжения представлен на рисунке4.9.99Рисунок 4.9 – АЧХ входного тока АВ при провале напряженияПрактическиполностьюискажениявтокепредставленытретьейгармоникой. Электропривод является трехпроводной нагрузкой, а третьягармоникавтрехфазныхсистемахявляетсягармоникойнулевойпоследовательности, поэтому возникновение третьей гармоники в токах являетсянетривиальным случаем.

Здесь токи несимметричны (что видно из рисунка),поэтому третья гармоника в данном случае является гармоникой обратнойпоследовательности. Возникновение такого рода гармонических искажений враспределительной сети предприятия опасно по нескольким причинам. Вопервых, даже кратковременное возникновение искажений в питающей сети можетпривестиквыходуизстрояконденсаторныхбатарей,перегрузкетрансформаторов, а также ложному срабатыванию систем релейной защиты иавтоматики. Во-вторых, как уже было отмечено, возникновение третьейгармоники обратной последовательности явление необычное, поэтому фильтрыкак полосовые, так и заградительные настраиваются с учетом того, что самаянизкая гармоника, встречающаяся в сети, – пятая [37, 19].

Поэтому такой режимработы АВ опасен для электрооборудования.Из вышесказанного вытекает задача обеспечения синусоидальности токовАВН с векторным управлением при провалах напряжения. Для этого необходимоустановитьпричинувозникновенияискаженийтока.Последовательнорассмотрим этапы формирования задания токов выпрямителя. Как было показано100ранее, амплитуда тока задается контуром регулирования напряжения. Вектор токаориентируется по вектору напряжения. В синусоидальном симметричном режимеобобщенныйвекторнапряжения,покоторомусориентированаd-осьвращающейся СК, равномерно движется по кругу и скорость изменения углавращающейся системы координат постоянна. В несимметричном режиме работысети, годограф вектора напряжения представляет собой эллипс.

Это определяетнепостоянную скорость вращения и вектора напряжения и dq-системы координат[62]. Зависимость изменения угла поворота от времени представлена на рисунке4.10.Рисунок 4.10 – Угол вектора напряжений сети в СК αβ в нормальном режимеработы (выделено серым) и при несимметричном провале напряженияТак как система координат вращается не с постоянной скоростью, а потокмощности практически постоянен, то это приводит к возникновению вектора токас постоянной амплитудой, но движущегося с непостоянной скоростью, быстреепри прохождении малой полуоси эллипса напряжений и медленнее во времяпрохождения его большой полуоси (рисунок 11).101(а)(б)Рисунок 4.11 – Годографы векторов напряжений и токов трехфазной сети внормальном режиме (а) и при несимметричном провале напряжения (б)Так как вектор токов ориентируется по вектору напряжений угол междунимиравеннулю,аследовательноскалярноепроизведениевекторовмаксимально, а длина вектора токов минимальна и не меняется в течение периода,что обеспечивает постоянный поток мощности.Другим серьезным негативным последствием провала напряжения приработе выпрямителя в описанном режиме является увеличение амплитуд идействующих значений тока, что обусловлено необходимостью поддерживатьнапряжение в звене постоянного тока постоянным.4.6 Обеспечение постоянства потока мощности и синусоидальностивходных токов при провалах напряженияИз уравнения 4.6 следует, что при поддержании потока мощности на входевыпрямителя постоянным, напряжение в звене постоянного тока также останетсянеизменным, этот факт также отмечается в некоторых исследованиях [102].

Припровале напряжения амплитуда вектора напряжений периодически уменьшаетсяот величины большой полуоси эллипса до величины малой полуоси эллипса.Таким образом, если полуоси годографа вектора напряжения различаются в k раз,то при работе сети с таким напряжением на активную нагрузку максимальная иминимальная величины потока активной мощности различаются в k2 раз.102Определим, в каком случае несимметричные, но синусоидальные токи инапряжения образуют постоянный поток мощности. Ранее было определено, чтоусловием синусоидальности напряжений и токов трехфазной сети являетсяизменение проекций обобщенного вектора на оси КСК по законам синуса икосинуса, что обуславливает движение обобщенного вектора по эллиптическойтраектории. Рассмотрим наиболее общий случай, когда векторы тока инапряжения синусоидальны и несимметричны, а оси их КСК повернуты друготносительно друга на угол Φ, как показано на рисунке 4.12.Рисунок 4.12 – Годографы векторов напряжений и токов в несимметричном,синусоидальном режиме работы трехфазной сетиДлины больших и малых полуосей эллипса обозначены а,b и a’,b’соответственно.

Стоит обратить внимание, на то, что векторы тока и напряжениядвижутся с неодинаковой круговой скоростью, поэтому угол φ3ф между ними неостается постоянным, но изменяется, периодически увеличиваясь и уменьшаясь.Математически траектория движения векторов напряжения и тока вкоординатах, связанных с полуосями эллипсов описывается уравнениями 4.11 и4.12:i i  a' cos(wt  i )i   ,b'sin(wt)i  i  (4.11)u u  a cos(wt  u )u   .  u   b sin( wt  u ) (4.12)103Для проведения математических операций требуется привести всепеременные в одну систему координат, для этого преобразуем координатывектора токов, приведя их к системе координат вектора напряжения:i u  a' cos(wt  i )  cos  sin  i     sin   cos  .b'sin(wt)i u(4.13)При преобразовании положительным углом Φ считается такой угол, чтобывекторноепроизведениевектороврасположенныхвдольосейαuиαiсоответственно, было положительным. Для упрощения расчетов примем Ψuравным нулю, тогда мгновенная мощность трехфазной сети определяетсяуравнением:p  a  a' cos  cos2 wt cosi   coswt sin wt sin i   a  a' sin  cos wt  cos   coswt sin wt sin    b  b' sin  sin   cos   coswt sin wt sin  . b  b' cos  sin 2   cosi   coswt sin wt sin i  (4.14)2ii2iiИз анализа уравнения 4.14 можно сделать вывод о том, что постояннаясоставляющая потока активной мощности определяется в первую очередькосинусом угла ψi.

Характеристики

Список файлов диссертации