CC BY
92
5. Исаев А.С., Лобзов И.А. Проблемы оценки технических потерь в питающих сетях. // Электрификация металлургических предприятий Сибири. Вып. 13. Под ред. проф. Б.И. Кудрина. М.: Издательский дом МЭИ, 2007. С. 206-209.
R.S. Kazakov, A.I. Ilyin
METHODS FOR THE ASSESSMENT OF LOSSES, WITH INCOMPLETE REFERENCE DATA
The advantages of using the new method of calculation of energy losses, with incomplete baseline data, mode of operation and the results of the application.
Key words: loss, electrical systems, urban power grid, energy conservation.
Получено 20.11.12
УДК 621.313.333
До Ньы И, асп., (953) 441-09-68, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ)
АНАЛИЗ И СИНТЕЗ СИСТЕМЫ ВЕКТОРНОГО УПРАВЛЕНИЯ С ОРИЕНТАЦИЕЙ ПО ПОТОКОСЦЕПЛЕНИЮ РОТОРА
Анализ специфики разработки и технологии построения проектирования системы векторного управления асинхронным приводом. Предложен метод синтез системы векторного управления с ориентацией по потокосцеплению ротора асинхронного электродвигателя.
Ключевые слова: векторное управление, асинхронный двигатель, система управления.
Идея способа заключается в том, что электрические величины (напряжение, токи статора и ротора, магнитные потокосцепления и др.) представлены в виде векторов, проецирующихся на взаимосвязанные системы координат (рис.1), которые вращаются в электрическом пространстве. На рис. 1 представлены три системы координат: х - у, d — q и а - р. Система координат х — у жестко связана с трехфазной статорной обмоткой, мгновенное значение поворота вектора F относительно этой системы обозначено через 0. Роторная система d — q неподвижна относительно ротора и вращается в электрическом пространстве относительно системы координат
dв2
статора со скоростью -. Существует еще одна система координат а - р,
dt
ориентированная произвольно относительно систем координат х - у и с} - д, вращающаяся с синхронной электрической угловой скоростью, равной угловой частоте напряжения питания.
Рис. 1. Пространственный вектор в разных системах координат
Математические выкладки позволяют переходить от одной системы координат к другой. На их основе составлена структурная схема асинхронного двигателя, при ориентации общей системы координат а - р по пото-косцеплению ротора. Если скомпенсировать тем или иным способом влияние перекрестных связей между каналом формирования потокосцепления ротора и каналом формирования электромагнитного момента, то окажется, что сигналом по оси а независимо задается потокосцепление ротора, а по оси р - электромагнитный момент при заданном значении потокосцепления ротора. Таким образом, структура асинхронного двигателя (АД) оказывается очень похожей на структуру двигатели постоянного тока (ДПТ) с независимым возбуждением. Аналогия становится еще очевиднее, если в преобразователе, от которого питается АД, непосредственно формируются составляющие тока статора по осям а и р.
Скомпенсировав перекрестные связи между каналом формирования потокосцепления ротора и каналом формирования электромагнитного момента, получаем структурную схему системы преобразователя частоты -асинхронного двигателя (ПЧ-АД) при ориентации общей системы координат по потокосцеплению ротора, изображенную на рис. 2.
На данной схеме ^о.Т^О.П^ ^О.С " коэффициент обратной связи по току, потоку и скорости; Туз^2-> ^П ' постоянная времени статорной, роторной цепи и ПЧ; а - коэффициент рассеяния магнитного поля АД;
- коэффициент электромагнитной связи ротора; кц - коэффициент передаточного функции; 1Грт(рХ Мрп(р), ^рс(р) - регуляторы тока, потока и скорости двигателя; ^13- эквивалентное активное сопротивление статор-
ной цепи
Рис. 2. Структурная схема ПЧ-АД при ориентации общей системы координат а-в по потокосцеплению ротора
Синтез регулятора тока: Объект регулирования тока имеет следующую передаточную функцию
WOPT (p):
к
П
Щэ (Tnp + i)T^p +1)'
Желаемая передаточная функция разомкнутого контура регулирования тока
1
WMT (p) =--к01--1
атТ цТ VmTP +1)
+ 1
где Т^т - некомпенсируемая постоянная времени контура регулирования тока, с; ат - отношение некомпенсируемой постоянной времени к постоянной времени интегрирования в контуре регулирования тока.
Принимаем Т^г = Тп а ат = 2 (настройка на «технический оптимум»). Получена передаточная функция ПИ-регулятора. Приведем ее к стандартному виду:
Wpt (p )= kpT
1 +
1
kPT =
К1ЭТ1Э
Тит = Т
1Э .
ТИТр) * аТкО.ТкПТП Синтез регулятора потока: Передаточная функция объекта регулирования потока
W
OPn
(p )=
О.Т
L
m
L
m
аТTnp + 1 Т2 p + 1 к0Т (аТТnp + 1)(Т2 p + 1) Желаемая передаточная функция разомкнутого контура регулиро-
вания потока
у
Worn (p ) =--,
аЛТ^ЛР (т^лр +1)
где Т^п - некомпенсируемая постоянная времени контура регулирования потока, с; ап - отношение некомпенсируемой постоянной времени к постоянной времени интегрирования в контуре регулирования потока.
Контур регулирования потока также настраиваем на «технический оптимум», поэтому принимаем а ап = 2, Т^л = атТ^т = атТп, Полученную передаточную функцию ПИ-регулятора приводим к стандартному виду:
( 1 ^
WPn (p )= кРЛ
1+-L
ТИТР
У
kg тТ2p
кРП =-Т-„ r ; ТИТ = Т 2
аЛаТкОЛ1Льт
кО.С
Синтез регулятора скорости: Передаточная функция объекта регулирования скорости.
ъгОРС (р )= =-ЬрлЬ-.
атТпр +1 23^р 23^р(атТпР +1) Желаемая передаточная функция разомкнутого контура регулирования скорости
1
WPС(р)= ,
аПТсСР (ТцСР +1)
где Тмс - некомпенсируемая постоянная времени контура регулирования скорости, с; ап - отношение некомпенсируемой постоянной времени к постоянной времени интегрирования в контуре регулирования скорости.
Принимаем ас = 2, Тс = атТ^т = атТп и получаем передаточную функцию П-регулятора
^с (р)=крс; крс = -—т
-аСат РПк2кО.СТП
Рассмотрим пример с параметрами АД в таблице.
Исходные параметры АД
Параметр Значение
Номинальная частота вращения ротора ю1, с-1 154,25
Номинальный момент МН, Н.м 1296,6
< Окончание
Параметр Значение
Максимальный момент Ммах 4278,78
Номинальный ток статора 1н, А 373,17
Критическое скольжение sкр 0,129
Номинальное скольжение sном 0,018
Сопротивление активное статора Я^, Ом 0,01
активное ротора Яя, Ом 0,0119
реактивное статора Xs, Ом 0,0386
реактивное ротора Хя, Ом 0,0533
Сопротивление взаимоиндукции Хт, Ом 14,898
Полная индуктивность статора LS, Гн 0,004865
ротора Lя, Гн 0,004912
Взаимная индуктивность статора, рота приведенная к статору Lm, Гн 0,004742
Коэффициент магнитной связи статора и ротора ^ 0,9654
Коэффициент рассеяния машины а 0,059
Частота питающей сетиГц 50
Суммарный момент инерции кг.м2 25,2
На основании выше изложенного были получены результаты на МайаЬ^тиКпк рис. 3-4.
Рис. 3. Структурная схема ПЧ-АД при векторной системе управления
Рис. 4. График переходного процесса системы векторного управления ПЧ-АД: (а) - Момент, Н.м; (b) - Частота вращения ротора, рад/с
Из всего вышесказанного можно сделать заключение, что наиболее перспективным является векторное управление. Оно позволяет достичь наилучших показателей качества регулирования электропривода на базе асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, сравнимых с приводом постоянного тока. Применение преобразователя частоты с векторным управлением позволяет реализовать желаемые законы регулирования скорости вращения и момента на валу двигателя в динамических режимах.
Список литературы
1. Сандлер А.С., Сарбатов Р.С. Частотное управление асинхронными двигателями. М: Энергия, 1966. 145с.
2. Рудаков В.В., Столяров И.М., Дартау В.А., Асинхронные электропривода с векторным управлением. Л: Энергоатомиздат, 1987. 131с.
3. Терехов В.М. Системы управления электроприводов: учебник для студ. вузов/ В.М. Терехов, О.И. Осипов; под ред. В.М. Терехова. 3-е изд., стер. М.: Издательский центр "Академия", 2008. 304 с.
4. Angermann, A.; Beuschel, M.; Wohlfarth, U.: Simulation mit SIMU-LINK/MATLAB: Skriptum mit Übungsaufgaben. Stand: 29. November 2001,
162
TU München.
Do Nhu Y
ANALYSIS AND SYNTHESIS OF THE SYSTEM OF VECTOR CONTROL WITH MAGNETIC FIELD OF ROTOR
The article analyzes the specific operation and designing technology of vector control system with unsynchronic motor drive. A synthetic method of vector control system with orientation of magnetic field of rotor of unsynchronic machine is suggested Key words: vector control, unsynchronic machine, control system
Получено 20.11.12
УДК 621.313.333
До Ньы И, асп., (953) 441-09-68, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ),
Нго Сян Кыонг, асп., (953) 189-53-79, [email protected]
(Россия, Тула, ТулГУ),
Зыонг Куок Зунг, [email protected]
(Вьетнам, Ханой, Университет им. Л К ДИнститут им. Ле Куй Дона)
СИНТЕЗ ЗАМКНУТОЙ СИСТЕМЫ СКАЛЯРНОГО УПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТЬЮ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ
Предложен метод синтез замкнутой системы скалярного управления скоростью асинхронного двигателя. Представлены данная структурная схема и результаты в программе Ыа^аЬ-^тыНпк.
Ключевые слова: асинхронный двигатель, частотное управление, замкнутая система.
Принцип скалярного управления частотно-регулируемым асинхронным электроприводом базируется на изменении частоты и текущих значений модулей переменных асинхронного двигателя (АД) (напряжений, магнитных потоков, потокосцеплений и токов цепей двигателя). Выбор способа и принципа управления определяется совокупностью статических, динамических и энергетических требований к асинхронному электроприводу
Структурная схема замкнутой по скорости системы скалярного управления для рабочего участка статической механической характеристики АД показана на рис. 1. Задающее воздействие здесь определяет выходную частоту преобразователя частоты (ПЧ), а величина напряжения регулируется согласно закону функционального преобразователя (ФП).
163
