Разработка системы управления групповым электроприводом нагружающего устройства - Автореферат

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Липецкий государственный технический университет» Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Микитченко Анатолий Яковлевич кандидат технических наук Ченцов Константин Юрьевич Защита диссертации состоится 13 ноября 2009 г. в 1700 на заседании диссертационного совета Д 212.108.01 в Липецком государственном техническом университете по адресу: 398600, г. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке при государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Липецкий государственный технический университет».После ремонта каждая электрическая машина проходит обязательные сертификационные испытания на контрольно-испытательном стенде, для проведения значительной части которых требуется универсальное нагружающее устройство, обеспечивающее поддержание требуемых значений момента и скорости вращения испытываемого двигателя. Во время работы электроустановки высока вероятность выхода из строя испытываемой машины изза дефектов, поэтому система управления электроприводами должна обеспечивать нормальный останов нагружающего устройства при неисправностях в испытываемой машине. Поэтому исследования, направленные на разработку и совершенствование системы управления групповым электроприводом нагружающего устройства, отвечающего указанным требованиям, являются актуальными. Идея работы заключается в разработке системы управления нагружающего устройства на основе группового асинхронного электропривода с общим звеном постоянного тока инверторов, осуществляющей регулирование потокосцепления ротора нагружающей машины в зависимости от частоты вращения ротора и требуемого момента на ее валу, а выходной частоты тока - от частоты тока на выходе инвертора испытываемого двигателя. в разработанной математической модели нагружающего устройства, отличающейся использованием систем управления электроприводами со скалярным и векторным управлением асинхронными двигателями;Анализ государственных стандартов, регламентирующих контрольные испытания электрических машин, выявил требования, предъявляемые к разрабатываемому устройству: возможность реализации всех требуемых режимов работы испытываемой машины, энергоэффективность в режиме нагружения, простота и надежность системы управления. Поэтому система векторного управления асинхронного двигателя базируется на модели обобщенной электрической машины в системе координат x,y, вращающейся со скоростью поля и описываемой уравнениями: (1) где U1, i1, r1, ?1 - напряжение, ток, активное сопротивление обмотки и потокосцепление статора; ?1 = 2?·f1 - угловая частота вращения поля; i2’, L2’, r2’ - приведенные ток, индуктивность и активное сопротивление обмотки ротора; ? - скорость вращения ротора двигателя; рп - число пар полюсов двигателя; ?2 - потокосцепление ротора; Lm - коэффициент взаимоиндукции обмоток; Мэм - электромагнитный момент двигателя При поддержании постоянного потокосцепления ротора момент двигателя не имеет максимума, поэтому в большинстве существующих инверторов осуществляется управление асинхронным двигателем при поддержании постоянного потокосцепления ротора. Момент, развиваемый асинхронным двигателем при таком управлении, определяется уравнением: , (2) где ?2 - вектор потокосцепление ротора; i1 - вектор тока обмотки статора. Испытываемая машина работает в номинальном режиме, потребляя активную и реактивную мощности соответственно: (3) где Ін2, Uн2, cos?н2 - номинальные значения тока, напряжения и коэффициента мощности испытываемой машиныВ диссертационной работе произведен системный анализ существующих электроприводов, которые могут быть использованы в нагружающем устройстве, произведен анализ действующих стандартов, регламентирующих испытания электрических машин. Наилучшие характеристики нагружающей машины, по мнению автора, обеспечивает автоматизированный электропривод с векторным управлением асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором. Разработана и исследована современная система управления групповым электроприводом нагружающего устройства, высокие энергетические показатели которой обеспечиваются как схемными решениями, так и специальными алгоритмами управления. Разработана инженерная методика расчета параметров силового оборудования электроустановки, использование которой позволило решить практические вопросы проектирования нагружающих устройств. Предложены законы управления потокосцеплением и скоростью нагружающей машины, обеспечивающие поддержание заданного момента на валу испытываемой машины, расширенный за счет второй зоны диапазон регулирования скорости (регулирование с постоянной мощностью), высокие энергетические показатели нагружающего устройства, а также надежный останов электроустановки в аварийной ситуации.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ