Текст ПЗ ВКР (1221353), страница 5

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

Текст из файла (страница 5)

Рисунок 2.14 – Система измерения электрических параметров двигателя четырехуровневого АИН с минимальным числом ключей, выполненная в программе OrCAD Capture

Работа системы измерения параметров двигателя четырехуровневого АИН с минимальным числом ключей аналогична двухуровнему инвертору (подпункт 2.2.4).

3 ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ АВТОНОМНОГО ИНВЕРТОРА НАПРЯЖЕНИЯ

В разделе рассмотрено оптимальное управление для четырехуровневого АИН с минимальным числом ключей. Также проведено исследование влияния системы управления на выходное напряжение, как для четырехуровневого, так и для двухуровневого инвертора.

3.1 Определение оптимального управления инвертора

Основной задачей АИН является преобразование постоянного напряжения в переменное трехфазное напряжение, которое питает статорные обмотки асинхронного тягового двигателя.

Одним из качеств электрической энергии является переменная электрическая величина, которая определяется степенью приближения ее формы к форме синусоиды и измеряется коэффициентом искажения синусоидальности кривой или total harmonic distortion (или THD) [8, 17, 18].

Значение коэффициента искажения синусоидальности кривой определяется по формуле

, (3.1)

где Y – соответствующее значение измеряемой величины.

Форма и качество выходного напряжения АИН определяется коэффициентом искажения синусоидальности кривой THDu, т.е. в формуле 3.1 вместо Y стоит величина напряжения U_АИН. При различном числе уровней выходного напряжения значение этого коэффициента будет различным [8].

Для этого был произведен расчет, в котором коэффициент THDu определяется по формуле

, (3.2)

где U_rms – величина напряжения АИН;

U1 – первая гармоническая составляющая напряжения.

Коэффициент THDu измерялся в зависимости от формы модулирующего напряжения (синусоидального и пилообразного) и поступающего напряжения U_ПОСТ (элементы V441, V442, рисунок 2.7). Диапазон U_ПОСТ изменялся от 1-50 В. В таблице 3.1 представлены значения коэффициента THDu в зависимости от изменяющихся параметров.

Таблица 3.1 – Значение коэффициента искажения синусоидальности кривой четырехуровневого АИН с минимальным числом ключей

Параметры	Значения
Uпост, В	3	5	7	9	11	13	15
Пилообразная форма модулирующего напряжения
Urms, В	148,83	144,45	139,93	134,47	127,09	119,26	110,9
U1	146,49	143,39	138,79	132,83	125,49	116,98	107,4
THDu, %	17,96	12,13	12,89	15,79	16,03	19,870	25,58
Синусоидальная форма модулирующего напряжения
Urms, В	151,15	148,39	145,52	142,52	139,36	135,53	129,9
U1	147,47	146,19	144,23	141,56	138,10	133,77	128,4
THDu, %	22,48	17,39	13,42	11,684	13,52	16,29	15,51

Зависимость коэффициента THDu от относительного напряжения U’ (U’=U_rms / U_rms(max)) в зависимости от формы модулирующего напряжения представлен на чертеже ДП 23.05.03.06.153.04.

Согласно данным из таблицы 3.1, самым оптимальным для работы четырехуровневого АИН с минимальным числом ключей является коэффициент искажения синусоидальности кривой THDu=11,684 % при U_ПОСТ = 9 В и синусоидальной форме моделирующего напряжения.

3.2 Исследование влияния системы управления на выходное напряжение инвертора

В данном подпункте измерено напряжение АИН U_rms, U1 и рассчитан коэффициент THDu, который измерялся в зависимости от несущей частоты f_НЕС, формы модулирующего и поступающего напряжения двухуровневого и четырехуровневого АИН с минимальным числом ключей. В таблице 3.2 представлены значения коэффициента искажения синусоидальности кривой для четырехуровневого АИН, в зависимости от несущей частоты и формы модулирующего напряжения. Для двухуровневого инвертора данные зависимости приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.2 – Значение коэффициента искажения синусоидальности кривой для четырехуровневого АИН с минимальным числом ключей, в зависимости от несущей частоты и формы модулирующего напряжения

Параметры	Значения
UПОСТ, В	9
Uпилы, В	0	10	20	30	40	50	60	80	100
Синусоидальная форма модулирующего напряжения, fНЕС=300 Гц
Urms, В	142,522	130,774	112,28	97,16	87,265	80,359	75,24	68,078	63,261
U1, В	141,554	125,914	98,545	80,678	67,952	59,850	54,406	47,409	43,165
THDu, %	11,713	28,052	54,612	67,106	80,573	89,599	95,527	103,055	107,141
Синусоидальная форма модулирующего напряжения, fНЕС=600 Гц
Urms, В	142,522	139,984	122,08	103,31	91,151	83,065	77,238	69,301	64,09
U1, В	141,559	136,246	111,21	86,143	70,749	61,466	55,317	47,670	43,08
THDu, %	11,687	23,585	45,273	66,209	81,235	90,900	97,447	105,518	110,13
Треугольная (пилообразная) форма напряжения, fНЕС=300 Гц
Urms, В	134,47	134,98	116,96	95,185	83,469	75,954	70,657	63,591	59,05
U1, В	132,797	129,733	102,86	74,293	60,999	53,215	48,137	41,907	38,22
THDu, %	15,924	28,728	54,138	80,094	93,405	101,84	107,45	114,13	117,78

Таблица 3.3 – Значение коэффициента искажения синусоидальности кривой для двухуровневого АИН, в зависимости от несущей частоты и формы модулирующего напряжения

Параметры		Значения
Uпилы, В	0		40	50	60	80	100
Синусоидальная форма модулирующего напряжения, fНЕС=300 Гц
Urms, В	753,653		595,465	533,0799	486,867	421,836	377,379
U1, В	719,693		424,024	339,184	282,599	212,050	169,649
THDu, %	31,080		98,596	121,248	140,289	171,971	198,702
Синусоидальная форма модулирующего напряжения, fНЕС=600 Гц
Urms, В	753,657		594,007	531,407	485,156	420,198	375,846
U1, В	719,764		423,868	339,093	282,720	211,885	169,487
THDu, %	31,048		98,179	120,662	139,454	171,255	197,927

Из таблицы 3.2 и 3.3 видно, что четырехуровневый АИН с минимальным числом ключей обладает минимальным значением коэффициента THDu = 11,687 % при синусоидальной форме напряжения и f_НЕС = 600 Гц, что способствует меньшему искажению синусоидальности формы напряжения питания АТД.

На рисунке 3.1 представлена зависимость коэффициента THDu от величины напряжения АИН (U_rms) для четырехуровневого инвертора с минимальным числом ключей. Ниже приведена аналогичная зависимость (рисунок 3.2), только для двухуровневого АИН.

Также на рисунке 3.3 представлены осциллограммы различных напряжений при работе четырехуровневого АИН с минимальным числом ключей.

Характеристики

Список файлов ВКР