Транзисторные пускорегулирующие устройства в асинхронном электроприводе

Муллин Игорь Юрьевич; Гордеев Андрей Валерьевич; Виноградов Сергей Сергеевич

ЭНЕРГЕТИКА

УДК 621.313.633.2 С. С. ВИНОГРАДОВ, А. В. ГОРДЕЕВ, И. Ю. МУЛЛИН

ТРАНЗИСТОРНЫЕ ПУСКОРЕГУЛИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА В АСИНХРОННОМ ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ

Рассматриваются вопросы построения и эффективного использования транзисторных широт-но-импульсных преобразователей (ШИП) в различных режимах управления трёхфазными асинхронными двигателями. Показывается преимущество рассматриваемых схем перед тиристорными регуляторами напряжения по потреблению реактивной мощности и уровню высших гармоник.

Ключевые слова: асинхронный электропривод, регулятор напряжения ШИМ, тиристорный регулятор напряжения, транзисторный ключ.

Широкое применение силовых преобразователей для пускорегулирующих режимов асинхронных электродвигателей является одной из тенденций современного электропривода. Основным устройством, используемым для этого, является тиристорный регулятор напряжения (ТРН). В то же время отмечается [1], что возможно возрастание потребления реактивной мощности и высокий уровень высших гармоник [2].

Влияние указанных недостатков может быть существенно снижено при использовании транзисторных ключей, работающих в ШИМ-режиме, которые замыкают «нулевую» точку статорных обмоток асинхронного двигателя через выпрямительный мост [3].

Сравнение этих двух способов регулирования напряжения по изменению спектрального состава при изменении коэффициента регулирования

Кр от 0 до 1 приведено в работе [2].

Форма выходного напряжения при фазовом управлении удовлетворяет условию

/(х) = -/(х + 7Т) и на основном периоде описывается следующей функцией:

/(*) =

0,хе(0,(1~Кр)7г)

БШ х, х е ((1 - Кр )л,я)

Эту функцию можно разложить в ряд Фурье на гармонические составляющие с коэффициентами аП и Ъ...

У И'

Зависимости амплитуд гармоник для фазово-

Виноградов С. С., Гордеев А. В., Муллин И. Ю., 2012

го управления находятся в соответствии с выражением

а для широтно-импульсного управления в соответствии с известным соотношением

/

щ

БШ

щ

\

к

\

Результаты представлены на рис. 1 а и б.

Применение в качестве регулирующего параметра коэффициента регулирования позволяет сравнить между собой изменения спектрального состава при различных формах опорного напряжения.

При фазовом управлении частота первой гармоники составляет 50 Гц, а при ШИП она гораздо выше - 1-10 кГц. Поэтому для фильтрации (сглаживания) высших гармоник в ШИП можно использовать фильтры с меньшими весогабаритными показателями.

Сравнение амплитуд высших гармоник, приведённых на рис. 1, показывает достоинства ШИМ-управления. Модернизация рассматриваемой схемы позволяет осуществить не только пускорегулирующие режимы, но и динамическое торможение.

В процессе исследований было разработано и изготовлено устройство плавного пуска. Для повышения жёсткости в схеме введена обратная связь по напряжению, однако параметры системы зависят от режима работы, что затрудняет выбор корректирующего звена. В схеме используется широтно-импульсный регулятор с двумя силовыми транзисторами, выполняющими роль ключей. Это позволяет существенно расширить функциональные возможности схемы [2].

Структурная схема системы приведена на рис. 2.

Уп 1.2

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

V!

£*• |р ** і 9 0 В -У,.

.У5 # /і

® о — • Г У7 в* /:

К,

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

а. Амплитудный спектр фазового управления

Уп1 4

1,2

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

Уі

/С - - .Уз

ж* ль ** % ч '' * *

О • • 7 * ч Ь \ • V ' . ✓ ч/\ к X •

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

К,

б. Амплитудный спектр широтно-импульсного управления

Рис. 1. Амплитудный спектр

1

/V

ж

С 2

и ЗАД . Н.

\уРН К шип Кнлгктр(.т]Р+ 0

т2р +1

С р J

Рис. 2. Структурная схема системы

Предлагаемое построение системы управления позволяет регулировать напряжение и поддерживать его с высокой точностью при больших динамических колебаниях нагрузки.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Аверин, С. В. Сравнение способов регулирования переменного напряжения с помощью коэффициента регулирования / С. В. Аверин, Ю. Г. Следков // Практическая силовая электроника. - 2002. - №8. - С. 27-29.

2. Доманов, А. В. Анализ чувствительности системы управления трёхфазного регулятора напряжения / А. В. Доманов, В. И. Доманов, И. Ю. Муллин // Промышленные АСУ и контроллеры. - 2010. - №6. - С. 24-27.

3. Браславский, И. Я. Баланс реактивной мощности в системе тиристорный преобразователь напряжения - асинхронный двигатель / И. Я. Браславский, А. М. Зюзев, А. В. Костылев // Электротехника. - 2000. - №1.

4. Аверин, С. В. Сравнение способов регулирования переменного напряжения с помощью коэффициента регулирования / С. В. Аверин,

Ю. Г. Следков // Практическая силовая электроника. - 2002. - №8.

5. Зиновьев, Г. С. Основы силовой электроники / Г. С. Зиновьев. - Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2003.-664 с.

Муллин Игорь Юрьевич, ассистент кафедры «Электропривод и автоматизация промышленных установок» энергетического факультета УлГТУ. Имеет 15 научных трудов, автор 2 изобретений.

Гордеев Андрей Валерьевич, в 2010 поступил в магистратуру Ульяновского государственного технического университета на специальность «Вычислительная техника». Имеет 7 научных трудов.

Виноградов Сергей Сергеевич, ведущий инженер ОАО «Альфабанк». Имеет 5 научных трудов.

УДК 62-83:681.513

Н. В. МИШИН, А. В. МИШИН

БЕЗДАТЧИКОВОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ВЕНТИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ

ч

Рассматривается модель вентильного двигателя в программе ЭшиИпк и бездатчиковое управление вентильным двигателем.

Ключевые слова: вентильный двигатель, ротор, электропривод.

В большинстве приложений, где необходимо получение хороших характеристик электропривода (ЭП) при минимальной его стоимости, наибольший интерес вызывают схемы бездатчико-вого векторного управления. Прежде всего - это атомная энергетика, в частности, перегрузочные роботы, где необходим более высокий (до 50:1) диапазон регулирования скорости и по условиям технологии исключается возможность установки датчика положения на вал ротора двигателя. К подобным системам управления (СУ) предъявляются также повышенные требования по диапазону регулирования электромагнитного - момента - до 10:1.

‘ Применительно к таким схемам термин «бездатчиковое управление» означает отсутствие датчика скорости на валу двигателя, а информация о скорости вращения и потокосцеплениях двигателя, извлекается из измеренных токов и напряжений статора. Угловая скорость электрического ПОЛЯ (Ооэл определяется выражением

,,

“ ш! ,ш2 ’ О)

Т2о ^ 2Ь

где Ч^2а, ~ потокосцепления статора в не-

подвижной системе координат;

р - число полюсов двигателя.

Структурная схема электропривода с бездат-чиковым определением скорости приведена на рис. 1.

Вычисление скорости производится в блоке ’\\^_8о1ує, изображённом на рис. 2.

Текст научной работы на тему «Транзисторные пускорегулирующие устройства в асинхронном электроприводе»