Електромеханічні процеси та регулювання асинхронних електроприводів з інверторними перетворювачами частоти - Автореферат

Найбільш високі темпи виробництва і промислового впровадження зазначеного виду електропривода відбуваються за рахунок його головного напрямку створення - асинхронного ч-р електропривода широкого загальнопромислового призначення, що виконаний на основі інверторних перетворювачів частоти і не містить датчиків усередині та на валу асинхронного короткозамкненого двигуна (АД). Поясненням цього слугують високі техніко-економічні показники (підвищена перевантажувальна здатність за моментом, зменшені маса, габарити, вартість) та експлуатаційні властивості АД (більша надійність і знижені експлуатаційні витрати в обслуговуванні, повязані з відсутністю рухомого електричного контакту) у порівнянні з двигунами постійного струму, а також високі енергетичні показники інверторних перетворювачів частоти (ПЧ). У звязку з цим значний науковий і практичний інтерес становлять аналіз режимів функціонування та ефективне керування асинхронними ч-р електроприводами, які спрямовані на зростання загального технічного рівня (поліпшення енергетичних, надійнісних, масо-габаритних, вартісних показників) і якості регулювання електромеханічних процесів електроприводів. Виходячи з поставленої мети визначені завдання дослідження: - розвиток теорії електромеханічних процесів ч-р АД, що полягає в аналізі, оптимізації і визначенні оптимальних параметрів режимів під час живлення від автономних інверторів різного типу: автономного інвертора струму (АІС), автономних інверторів напруги з амплітудним (АІН) та широтно-імпульсним (АІН-ШІР) регулюванням, з широтно-імпульсною модуляцією за синусоїдальним законом (АІН-ШІМ) вихідної напруги, - з урахуванням впливу несинусоїдальності форми вихідних напруг (струмів) автономних інверторів та насичення головного магнітного ланцюга двигуна; У дисертаційній роботі виконане наукове узагальнення в області режимів функціонування та керування асинхронних електроприводів з різними типами інверторних ПЧ, що полягає в аналізі електромеханічних процесів пускових і робочих режимів електроприводів з урахуванням впливу несинусоїдальності форми вихідних напруг (струмів) автономних інверторів та насичення головного магнітного ланцюга АД, одержанні раніше невідомих залежностей, характеризуючих ці процеси, розробці ефективних способів керування і структур регулювання електроприводів без використання в них датчиків усередині та на валу двигуна.Здійснено подальший розвиток теорії електромагнітних процесів ч-р АД відносно аналізу стаціонарних пускових і робочих режимів з урахуванням впливу несинусоїдальності форми вихідних напруг (струмів) різних типів інверторних ПЧ (АІС, АІН, АІН-ШІР і АІН-ШІМ за синусоїдальним законом) і одержання раніше невідомих залежностей для статорного струму, потокозчеплення ротора, оптимальної пускової частоти, поточного, максимального, середнього та екстремального значень й розмаху пульсацій електромагнітного моменту двигуна, що дало можливість якісно і кількісно схарактеризувати ці режими. Встановлено, що в пускових режимах несинусоїдальність форми вихідних напруг (струмів) АІС, АІН та АІН-ШІР зумовлює зміну (модуляцію) амплітуди результуючого вектора головного потокозчеплення АД, яке під впливом дії насичення магнітного ланцюга двигуна призводить до додаткового зниження (для загальнопромислових АД на 15-25 %) екстремального значення електромагнітного моменту, що розвивається, у порівнянні з моментом, створюваним у робочих режимах АД за тих же значень основних гармонічних складових вихідних струмів інверторів, що необхідно враховувати під час вибору струмообмежувача в пускових режимах привода. Уперше для стаціонарних пускових і робочих режимів отримані залежності та здійснені порівняння екстремальних значень середнього моменту, що розвивається, і оптимальних значень пускової частоти (ковзання), максимальних значень статорного струму, максимальних (пікових) значень та розмаху пульсацій електромагнітного моменту АД під час живлення від АІС, АІН, АІН-ШІР та АІН-ШІМ за синусоїдальним законом, що враховують одночасний вплив несинусоїдальної форми вихідних напруг (струмів) інверторів та насичення головного магнітного ланцюга двигуна, завдяки яким можна оцінити механічні впливи на двигун і передавальний пристрій привода, зробити правильний вибір струмообмеження електропривода та струмової комутаційної здатності автономного інвертора. За отриманими залежностями розроблені з урахуванням насичення головного магнітного ланцюга двигуна інженерні методики розрахунку в стаціонарних пускових і робочих режимах екстремального значення середнього електромагнітного моменту та оптимальної пускової частоти (ковзання), (пікових) максимальних значень електромагнітного моменту та статорного струму, розмаху пульсацій зазначеного моменту і швидкості двигуна, викликаних несинусоїдальністю форми вихідних напруг (струмів) АІС, АІН, АІН-ШІР та АІН-ШІМ за синусоїдальним законом, а також створені універсальний алгоритм і модель на його основі, у результаті чого можна робити розрахунки електромеханічних процесів АД у стаціонарних та