Асинхронний електропривод зі спрощенним дволанковим безпосереднім перетворювачем частоти - Автореферат

ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук АСИНХРОННИЙ ЕЛЕКТРОПРИВОД ЗІ СПРОЩЕННИМ ДВОЛАНКОВИМ БЕЗПОСЕРЕДНІМ ПЕРЕТВОРЮВАЧЕМ ЧАСТОТИ Спеціальність: Електротехнічні комплекси та системи Антонов Микола Леонідович Одеса, 2010 рік 1. Однак сучасним частотно-регульованим асинхронним електроприводам (ЧРАЕП), що створюються у переважній більшості на основі автономного інвертора напруги (АІН) із широтно-імпульсною модуляцією (ШІМ) і нереверсивного діодного або реверсивного тиристорного перетворювачів постійного струму, властиві недоліки, пов’язані з наявністю в ланці постійного струму перетворювача електролітичного конденсатора збільшеної ємності. Це знижує експлуатаційну надійність й ускладнює технічну реалізацію електропривода через необхідність установки додаткових пристроїв для заряду цього конденсатора при початковому включенні електропривода або після провалів напруги мережі. Інший недолік ЧРАЕП з АІН-ШІМ викликаний невисокою якістю його електромагнітної сумісності з мережею живлення, що обумовлено активно-індуктивним характером споживання й несинусоїдальною формою струму мережі цього електроприводу. Одним з таких найбільш привабливих ПЧ є спрощений дволанковий безпосередній перетворювач частоти (СДБПЧ), що має ряд таких істотних переваг: відносну технічну простоту (містить у своєму складі всього дванадцять повністю керованих напівпровідникових силових ключів, які шунтовані зворотними діодами), здатний здійснювати рекуперацію енергії в мережу живлення, підвищену експлуатаційну надійність (оскільки не містить у своєму складі електролітичного конденсатора), а також не вимагає установки додаткових пристроїв для заряду конденсаторів. Основні наукові результати дисертаційної роботи отримані автором при виконанні наступних державних науково-технічних програм, спрямованих на створення й впровадження високоефективних ЧРАЕП змінного струму при виконанні держбюджетних науково-дослідних робіт відповідно до тем. плану наукових досліджень Запорізького національного технічного університету за темами: - ДБ №02016 від 01 січня 2006 року по темі: Енергозберігаюче керування в системах автоматизованого електропривода й удосконалювання оплати електроспоживачів за реактивну енергію (номер 0106U000363); - ДБ №02018 від 01 січня 2008 року по темі: Розробка й дослідження нових ефективних видів електропривода й енергозберігаючої перетворювальної техніки (номер держреєстрації 0108U000274). Метою дисертаційної роботи є підвищення ефективності функціонування ЧРАЕП шляхом його створення на основі СДБПЧ з оптимальним за швидкодією векторним регулюванням статорного струму й високою якістю електромагнітної сумісності з мережею живлення. Для досягнення поставленої мети вирішувалися такі основні задачі: - аналіз існуючого стану векторних систем автоматичного керування й відомих досліджень електромеханічних процесів для ЧРАЕП, створених на основі перетворювачів частоти із широтно-імпульсною модуляцією (ШІМ), а також відомих підходів до поліпшення електромагнітної сумісності електроприводів з мережею живлення; - розробка для ЧРАЕП зі СДБПЧ оптимального за швидкодією способу регулювання статорним струмом двигуна в динамічних режимах й оптимального за мінімумом частоти інвертора (при заданій амплітуді пульсацій статорного струму двигуна) у сталих режимах; - розробка математичного опису й цифрової імітаційної моделі ЧРАЕП зі СДБПЧ, призначених для дослідження електромагнітних й електромеханічних процесів; - якісна й кількісна оцінка електромагнітних та електромеханічних процесів у ЧРАЕП зі СДБПЧ, досягнутих в системах підпорядкованого регулювання потокозчеплення, швидкості та положення із запропонованими способами регулювання статорного струму двигуна; - вибір ефективної схеми пасивного фільтра мережі й розрахунок його параметрів, що дозволяють поліпшити електромагнітну сумісність ЧРАЕП на основі СДБПЧ із трифазною промисловою мережею, кількісна оцінка коефіцієнта потужності мережі й гармонійного складу струмів мережі даного електропривода, отриманих із застосуванням зазначеного пасивного фільтра мережі; - розробка безпечного (яке виключає виходи з ладу силових ключів перетворювача) керування розглянутим ЧРАЕП зі СДБПЧ при провалах напруги мережі, що забезпечує автоматичне повторне включення електропривода при відновленні напруги мережі; - підтвердження достовірності отриманих наукових результатів за допомогою математичного моделювання, експериментальних досліджень макетного зразку, промислового впровадження. Методи узагальнених векторів й операторного зображення, еквівалентних джерел і математичного моделювання використовуються для аналізу електромагнітних й електромеханічних процесів ЧРАЕП зі СДБПЧ, методи прогнозуючого, полеорієнтованого й підпорядкованого регулювання застосовуються при розробці структури й розрахунку регуляторів САК електроприводом, метод лінійного програмування Гауса - при оптимізації керування статорним струмом, метод експериментального дослідж