Електропривод за схемою "каскадний інвертор напруги - асинхронний двигун" - Автореферат

Таким чином, розробка схем електроприводу з КІН, як альтернативи до схем електроприводу з АІН з ШІМ, єдиної компютерної методики досліджень, а також виконання різноманітних досліджень вищезгаданих схем є актуальною задачею, яка має наукове і практичне значення. Робота виконувалась згідно з планами науково-дослідних робіт кафедри електроприводу і автоматизації промислових установок Національного університету "Львівська політехніка", які передбачають розробку і впровадження частотно-керованого електроприводу в загальнопромислових механізмах. Дослідити процес формування напруги з компенсацією вищих гармонік у схемах електроприводу з КІН та сформулювати умови забезпечення її якості. Створити математичні моделі для дослідження електромагнітних і електромеханічних процесів у схемах електроприводу "КІН-АД". Створити математичну модель для дослідження електромагнітних і електромеханічних процесів у замкненій системі електроприводу "КІН-АД" у динамічних режимах та провести дослідження.Тому такі схеми АІН формують на виході ПЧ напруги ступінчастої або імпульсної форми з широким спектром вищих гармонік. Для компенсації вищих гармонік нами запропоновано спосіб, який базується на додаванні в схемах КІН фазних напруг з виходів АІН. У другому розділі розглянуто спосіб формування напруги з компенсацією вищих гармонік в її складі в системі "ПЧ-АД", який передбачає включення АІН з у КІН (рис. Вихідна напруга каскадів К2АІН формується внаслідок додавання фазних напруг з виходів АІН, а вихідна напруга ПЧ - внаслідок додавання фазних напруг з виходів К2АІН у вузлі 4.3. Запропонований спосіб формування напруги з компенсацією вищих гармонік в її складі в схемах електроприводу з КІН полягає в тому, що фазні напруги з виходів АІН або КІН, які додаються на трансформаторах, за умов зміщення в часі між моментами включення вентилів АІН або КІН і зміщення, яке дає схема зєднань обмоток трансформаторів, для вищих гармонік перебувають у протифазі і при відповідному співвідношенні між коефіцієнтами трансформації рівні за величиною.У дисертаційній роботі розвязана наукова задача створення частотно-керованого асинхронного електроприводу теоретично з будь-якою, а практично з необхідною якістю напруги, струмів і електромагнітного моменту двигуна, в сенсі відсутності вищих гармонік, без фільтрів за допомогою каскадних схем інверторів напруги, зєднаних і керованих згідно з запропонованим способом. Спосіб формування напруги в схемах КІН дає змогу створити джерело живлення з практично синусоїдною формою напруги і струму без використання фільтрів, що є актуальним для систем вторинного живлення, наприклад, у вітроенергетиці, авіації тощо. Електропривод з КІН не має високочастотних складових у напрузі і струмах та низькочастотних в електромагнітному моменті.

2. Основний зміст роботи

1. У дисертаційній роботі розвязана наукова задача створення частотно-керованого асинхронного електроприводу теоретично з будь-якою, а практично з необхідною якістю напруги, струмів і електромагнітного моменту двигуна, в сенсі відсутності вищих гармонік, без фільтрів за допомогою каскадних схем інверторів напруги, зєднаних і керованих згідно з запропонованим способом. Сформульована теза доведена теоретичними викладками і перевірена експериментальними дослідженнями та методами математичного моделювання на цифрових моделях, розроблених автором, які мають наукову новизну і практичну цінність.

2. Спосіб формування напруги в схемах КІН дає змогу створити джерело живлення з практично синусоїдною формою напруги і струму без використання фільтрів, що є актуальним для систем вторинного живлення, наприклад, у вітроенергетиці, авіації тощо.

3. Схеми КІН утворюються із простих схем шеститактних інверторів напруги як модулів, що не вимагає додаткових інтелектуальних і матеріальних затрат, оскільки потужність АІН визначається їх кількістю в схемі.

4. Електропривод з КІН не має високочастотних складових у напрузі і струмах та низькочастотних в електромагнітному моменті.

5. Схеми зєднань АІН у КІН дають змогу використовувати в системах "ПЧ-АД" високовольтні АД (6 КВ і більше), так як одночасно забезпечують компенсацію вищих гармонік і узгодження напруги живлення АД за величиною.

6. Запропоновані математичні моделі і програми дозволяють аналізувати процеси і характеристики як в усталених, так і в динамічних режимах.

7. Результати експериментальних і компютерних досліджень на моделях показали, що частотно-керовані електроприводи з КІН в порівнянні з традиційними відрізняються високою якістю напруги, струмів і електромагнітного моменту.

8. Результати дисертаційних досліджень використані в технічному проекті "Частотно-керований електропривод" НВО "ЕТАЛ", м. Олександрія; впроваджені в частотно-керованих електроприводах на виробництві (Жидачівський ЦПК, Львівська область, ЗАТ "ЕНЗИМ", м. Львів), а також використовуються в навчальному процесі на кафедрі електроприводу і автоматизації промислових установок Національного університету "Львівська політехніка".

1. Боднар Г.Й., Плахтина О.Г. Аналіз гармонічних складових вихідної напруги трифазного автономного інвертора // Теоретична електротехніка. - 1996. - № 53. - С. 108-118.

Боднар Г.Й. Гармонічний склад напруг на виході статичного перетворювача частоти // Вісник ДУ "Львівська політехніка" "Електроенергетичні та електромеханічні системи". - 1995. - №288. - С. 8-13.

3. Боднар Г.Й., Плахтина О.Г. Додаткові втрати потужності у схемах електроприводу з каскадним інвертором напруги // Вісник НТУ "Харківський політехнічний інститут". Випуск 10 "Проблемы автоматизированного электропривода". - 2001. - С. 366-367.

4. Плахтина О.Г., Боднар Г.Й., Куцик А.С. Дослідження системи "каскадний інвертор напруги - асинхронний двигун" // Вісник ХДТУ. Спец. випуск "Проблемы автоматизированного электропривода". - 1998. - С. 281-282.

5. Плахтина О.Г., Боднар Г.Й., Куцик А.С. Математичне моделювання перетворювача частоти з каскадним вмиканням інверторів // Вісник ДУ "Львівська політехніка" "Електроенергетичні та електромеханічні системи". - 1997. - №340. - С. 91-96.

6. Плахтина О.Г., Боднар Г.Й., Куцик А.С., Плахтина І.О. Математичне моделювання процесів в електроприводі з каскадним інвертором напруги // Вісник НУ "Львівська політехніка" "Електроенергетичні та електромеханічні системи". - 2000. - №400. - С. 122-126.

Плахтина О.Г., Боднар Г.Й., Куцик А.С. Процеси і характеристики в асинхронному електроприводі з каскадним інвертором напруги // Вісник ХДПУ. Зб. наук. праць. Темат. випуск 113. - 2000. - С. 131-132.

8. Пат. 25351 Україна, МКИ Н 02 М 7/539. Перетворювач постійної напруги в трифазну/ Г.Й. Боднар, О.Г.Плахтина (Україна).-№ 96031059; Заявлено 20.03.96.

9. Пат. 31179 А Україна, МКИ Н 02 М 7/539. Перетворювач постійної напруги в трифазну/ О.Г. Плахтина, Г.Й. Боднар, А.С. Куцик, І.О. Плахтина (Україна).-№ 98073851; Заявлено 16.07.98; Опубл. 29.03.00, Бюл. №2 (15.12.00, Бюл. №7-ІІ).

10. Пат. 33343 А Україна, МКИ Н 02 М 7/539. Перетворювач постійної напруги в трифазну/ О.Г.Плахтина, Г.Й. Боднар, А.С. Куцик, І.О. Плахтина (Україна).-№ 99020816; Заявлено 12.02.99; Опубл. 15.02.01, Бюл. № 1 (Допов. 15.06.01, Бюл. № 5).

11. О. Плахтина, Г. Боднар. Вентильні перетворювачі частоти з квазісинусоїдною формою напруг на виході // Електромеханіка. Теорія і практика. Праці НТК, присвяченої 100-річчю від дня народження Тихона Губенка. -Львів.- 1996. - С. 157-160.

12. О. Плахтина, Г. Боднар. Компенсація вищих гармонік у системі "каскадний інвертор - асинхронний двигун"// 1-а МНТК "Математичне моделювання в електротехніці й електроенергетиці". Тези доповідей. - Львів.- 1995. - С. 267-268.

13. Plakhtyna O., Bodnar G., Kutsyk A., Plakhtyna I., Cieslik. Electric drive by the scheme "Rectifier - cascade inverter - induction motor" // Proc.3rd International Symposium on advanced Electromechanical Motion Systems "Electromotion"99".V.1- Patras, Greece. -1999. - P. 303-307.

14. Плахтина О.Г., Боднар Г.Й., Куцик А.С. Динамічні характеристики асинхронного електроприводу з каскадним інвертором напруги // 3-а МНТК "Математичне моделювання в електротехніці, електроніці та електроенергетиці". Тези доповідей. - Львів.- 1999.- С. 212-213.

Размещено на .ru