Теория частотного регулирования привода - Дипломная работа

Федеральное государственное образовательное учреждение ГОСУДАРСТВЕННАЯ МОРСКАЯ АКАДЕМИЯ имени адмирала С.О. Консультанты: по технико-экономическому обоснованию _____________________ по охране труда и технике безопасности _______________________ В настоящем дипломном проекте приведена теория частотного регулирования привода. Произведено сравнение скалярного и векторного способа управления электродвигателем с применением преобразователя частоты.В последние два десятилетия регулируемый асинхронный электропривод претерпел столь существенные изменения в своем развитии, что полностью вытеснил из многих областей синхронный привод и привод постоянного тока. Это связано, прежде всего, с достижениями в области силовой электроники и микропроцессорной техники, на основе которых были разработаны преобразователи частоты, обеспечивающие управление асинхронными короткозамкнутыми двигателями с энергетическими и динамическими показателями, соизмеримыми или превосходящими показатели других приводов. Высокая скорость обработки информации современными процессорами дала толчок развитию старых и разработке новых алгоритмов управления системой «преобразователь-двигатель». В то же время практически вышли из употребления и не используются в современных разработках такие способы управления и устройства как управление напряжением, управление введением добавочных сопротивлений в цепи статора и ротора, управление изменением числа пар полюсов и др. Они позволяют просто и эффективно управлять такими сложными объектами как асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором (АД), что в свою очередь, позволяет существенно расширить область его применения, почти полностью вытесняя из автоматизированных управляемых приводов двигатели постоянного тока.Исторически сложилось, что для регулирования скорости вращения чаще использовали двигатели постоянного тока. Асинхронные двигатели широко распространены, надежны, имеют относительно невысокую стоимость, хорошие эксплуатационные качества, но регуляторы скорости их вращения изза сложности систем электронного регулирования частоты питающего напряжения стоили до начала 80-х годов дорого и не обладали качествами, необходимыми для широкого внедрения в индустрию. Благодаря бурному развитию электроники и появлению недорогих преобразователей частоты стало возможным регулирование скорости вращения асинхронных двигателей в широких масштабах. Быстрый рост рынка преобразователей частоты для асинхронных двигателей не в последнюю очередь стал возможен в связи с появлением новой элементной базы - силовых модулей на базе IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor - биполярный транзистор с изолированным затвором), рассчитанных на токи до нескольких килоампер, напряжение до нескольких киловольт и имеющих частоту коммутации 30 КГЦ и выше. При регулировании частоты вниз от номинальной можно выбрать такой закон частотного управления (соотношение между частотой и амплитудой питающего напряжения, подводимого к статору асинхронного двигателя), что магнитный поток машины будет поддерживаться неизменным.Преобразователь частоты - это устройство, предназначенное для преобразования переменного тока (напряжения) одной частоты в переменный ток (напряжение) другой частоты. Преобразователи частоты, применяемые в регулируемом электроприводе, в зависимости от структуры и принципа работы силовой части разделяются на два класса: 1. Исторически первыми появились преобразователи с непосредственной связью (рис. К ним относятся: практически самый высокий КПД относительно других преобразователей (98,5% и выше), способность работать с большими напряжениями и токами, что делает возможным их использование в мощных высоковольтных приводах, относительная дешевизна, несмотря на увеличение абсолютной стоимости за счет схем управления и дополнительного оборудования. В преобразователях этого класса используется двойное преобразование электрической энергии: входное синусоидальное напряжение с постоянной амплитудой и частотой выпрямляется в выпрямителе (В), фильтруется фильтром (Ф), сглаживается, а затем вновь преобразуется инвертором (И) в переменное напряжение изменяемой частоты и амплитуды.Переменное напряжение питающей сети (Uвх.) с постоянной амплитудой и частотой (Uвx = const, fвх = const) поступает на управляемый или неуправляемый выпрямитель (1). По сигналам системы управления каждая обмотка электрического двигателя подсоединяется через соответствующие силовые транзисторы инвертора к положительному и отрицательному полюсам звена постоянного тока. Системы DTC имеют ряд характерных признаков, которые резко отличают их от других систем на основе векторного управления:-наличие в системе релейных гистерезисных регуляторов магнитного потока статора и электромагнитного момента АД; Основным отличием систем DTC-управления является то, что в системе DTC каждое переключение силового транзисторного ключа инвертора определяется релейным регулятором с зоной нечувствительности, исходя из текущих значений магнитного потока и вращающего момента.

Содержание

Введение

Глава 1. Расчет модернизированного электропривода

1.1 Теория частотного управления электроприводом

1.1.1 Преобразователи частоты

1.1.2 Структура и принцип работы низковольтного преобразователя частоты на IGBT транзисторах

1.2 Законы и алгоритмы управления реализуемые в электроприводе с преобразователем частоты ACS 2000

1.2.1 Режим частотного «скалярного» управления

1.2.2 Режим разрывного управления DTC

1.3 Режимы работы, реализуемые в электроприводе с преобразователем частоты ACS 2000