Научная статья на тему 'Анализ современного состояния теории и практики асинхронного электропривода'

Анализ современного состояния теории и практики асинхронного электропривода Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
1402
845
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ТРЕХФАЗНЫЙ АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ / ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ / АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД / ASYNCHRONOUS THREE-PHASE MOTOR / CONVERTER FREQUENCIES / ASYNCHRONOUS ELECTRIC DRIVE

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Макаров В. Г.

Проводится анализ технического уровня трехфазных асинхронных двигателей и преобразователей частоты, а также алгоритмов функционирования, структурных и функциональных схем асинхронных электроприводов. Cформулированы актуальные для техники асинхронного электропривода задачи

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Макаров В. Г.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Technical level is analysed of three-phase asynchronous motors and frequency converters, and also algorithms of functioning, structural and functional schemes of asynchronous electric drives. Actual problems are formulated for technics of the asynchronous electric drive

Текст научной работы на тему «Анализ современного состояния теории и практики асинхронного электропривода»

УДК 62-83-52, 621.313.3

В. Г. Макаров

АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Ключевые слова: трехфазный асинхронный двигатель, преобразователь частоты, асинхронный электропривод.

Проводится анализ технического уровня трехфазных асинхронных двигателей и преобразователей частоты, а также алгоритмов функционирования, структурных и функциональных схем асинхронных электроприводов. Cформулированы актуальные для техники асинхронного электропривода задачи.

Key words: asynchronous three-phase motor, converter frequencies, asynchronous electric drive.

Technical level is analysed of three-phase asynchronous motors and frequency converters, and also algorithms of functioning, structural and functional schemes of asynchronous electric drives. Actual problems are formulated for technics of the asynchronous electric drive.

В создание и развитие теории систем асинхронного электропривода значительный вклад внесли выдающиеся российские и зарубежные ученые - А. А. Булгаков, И. Я. Браславский, В. Н. Бродовский, А. Б. Виноградов, Т. А. Глазенко, В. Л. Грузов,

П. Е. Данилов, В. А. Дартау, Л. Х. Дацковский, З. Ш. Ишматов, В. Г. Каширских,

A. Е. Козярук, В. И. Ключев, Г. Б. Онищенко, О. И. Осипов, Л. П. Петров, А. Д. Поздеев,

B. Н. Поляков, В. В. Рудаков, Ю. А. Сабинин, А. С. Сандлер, Р. С. Сарбатов,

О. В. Слежановский, М. М. Соколов, Г. Г. Соколовский, И. М. Столяров, А. А. Суптель, В. М. Терехов, В. Н. Хрисанов, В. А. Шубенко, И. И. Эпштейн, G. M. Asher, F. Blaschke, W. Floter, J. Holtz, W. Leonard, T. A. Lipo, D. W. Novotny и многие другие.

Вопросы теории асинхронных электроприводов рассматриваются в [1 - 40]. На основании проведенного анализа составлена обобщенная структурная схема современного асинхронного электропривода, приведенная на рис. 1.

Рис. 1 - Обобщенная структурная схема асинхронного электропривода

В схеме на рис. 1 ротор АД через передаточное устройство (ПУ) механически связан с объектом управления (ОУ). АД и ОУ связаны с информационным устройством (ИУ), в состав которого могут входить датчики фазных токов и напряжений, магнитного потока, угловой скорости о, угла поворота 0. По каналам обратной связи сигналы текущего угла поворота 0, угловой скорости о, компоненты векторов фазных токов статора /^\ и основного потокосцеп-ления поступают на входы устройства управления (УУ) и вычислительного устройства (ВУ). На вход УУ поступают задающие воздействия - требуемый угол поворота 00 и требуе-

мая угловая скорость ротора й). На выходе УУ формируется сигнал задания требуемого электромагнитного момента М*, который должен создать двигатель. На основе этого сигнала и текущих значений о, О, а также компонент векторов /1 и ВУ формирует сигналы задания компонент векторов фазных напряжений Ц° или токов статора 1°. Эти сигналы поступают на входы силового полупроводникового преобразователя (СПП), который формирует компоненты векторов фазных напряжений и*\ или токов 1 статора. Управление угловой скоростью ротора и углом поворота ОУ осуществляется с помощью регулирования электромагнитного момента М* согласно уравнениям движения электропривода:

. с1ю 5 С а

^ "ьГ _ *- п; си ~ О

где Л £ - суммарный момент инерции подвижных частей электропривода; I п - статический момент.

В соответствии с алгоритмом управления, заложенным в УУ, асинхронный электропривод может работать в одном из следующих режимов: регулирование, программное движение, сканирование, слежение.

Асинхронный электропривод работает в режиме регулирования, если 0) и О) являются постоянными величинами. Если 0) и О) изменяются по заранее определенным законам, то асинхронный электропривод работает в режиме программного движения. Частным случаем программного движения является сканирование. При случайном характере изменения а 0 и Ю0 асинхронный электропривод работает в следящем режиме.

ВУ обеспечивает формирование сигналов задания компонент векторов фазных напряжений Ц° или токов статора 1° на основании сигнала задания требуемого электромагнитного момента М* и сигнала обратной связи по угловой скорости ротора О.

При использовании двухфазного АД формирование сигналов задания фазных напряжений статора может быть осуществлено следующими способами: амплитудным, фазовым, амплитудно-фазовым.

При амплитудном способе регулирования скорости АД обеспечивается изменение амплитуды напряжения управления при неизменной его фазе, а при фазовом способе - изменение фазы напряжения управления при неизменной его амплитуде. Одновременное изменение амплитуды и угла сдвига между напряжениями управления и возбуждения обеспечивается при амплитудно-фазовом способе регулирования скорости АД [16].

В случае использования трехфазного АД применяются методы частотного регулирования скорости, которые можно разделить на два класса [28, 30, 31]:

1) скалярное управление;

2) векторное управление.

Принцип скалярного управления базируется на изменении частоты и текущих значений модулей переменных АД (напряжений, токов, магнитных потоков). Управляемость АД при этом обеспечивается совместным регулированием частоты и напряжения, либо частоты и тока статорной обмотки. Первый способ управления принято трактовать как частотное управление, второй - как частотно-токовое управление.

Идеализированный закон изменения напряжения и частоты при условии постоянства перегрузочной способности АД сформулирован М. П. Костенко [16]:

У1 _ -

-М^, (1)

м..

где Ц, , 1н,- номинальные значения фазного напряжения, частоты и электромагнитного момента; и1, ^, М^ - текущие значения фазного напряжения, частоты и электромагнитного момента.

При постоянном моменте на валу (1) принимает вид:

При векторном управлении обеспечивается управление модулями и взаимным расположением векторов потокосцепления статора, основного потокосцепления, потокосцепления ротора, токов статора и ротора. От того, какие векторы выбраны в качестве регулируемых, зависят принцип построения и техническая реализация систем векторного управления асинхронным электроприводом.

На основании сформированных ВУ сигналов задания компонент векторов фазных напряжений 11° или токов 1° СПП формирует компоненты вектора фазных напряжений Ц или токов 1, обеспечивающих питание обмотки статора АД.

Силовые полупроводниковые преобразователи асинхронного электропривода различаются по элементной базе, форме выходных напряжений и по их схемному решению.

СПП, применяемые в асинхронных электроприводах, делятся на четыре класса:

1) регуляторы напряжения (РН);

2) усилители мощности;

3) непосредственные преобразователи частоты (НПЧ);

4) преобразователи частоты с промежуточным звеном постоянного тока (ПЧЗПТ).

С учетом возрастающих требований к энергетическим характеристикам асинхронных электроприводов и их влиянию на сеть развитие получают преобразователи, обеспечивающие экономичные способы управления электроприводами. Изменения схем преобразователей главным образом связаны с появлением новых приборов - мощных полевых транзисторов (МОББЕТ), биполярных транзисторов с изолированным затвором (ЮБТ), запираемых тири-

Существуют следующие тенденции развития СПП: расширение границ применения полностью управляемых приборов (транзисторов мощностью до 3 - 5 МВт, тиристоров мощностью до 5 - 20 МВт); распространение методов широтно-импульсной модуляции (ШИМ); блочные принципы построения преобразователей на основе унифицированных силовых гибридных модулей, выполняемых на базе транзисторов и тиристоров; возможность выполнения преобразователей постоянного и переменного тока и их комбинаций на единой конструктивной основе, в том числе на базе интеллектуальных силовых модулей.

Структурные схемы СПП асинхронного электропривода приведены на рис. 2, рис. 3, где стандартная трехфазная сеть характеризуется постоянными значениями напряжения Ыс и

частоты /С, выпрямитель характеризуется выходным напряжением иа, параметры обмотки

статора АД обозначены индексами 1, а параметры обмотки ротора - индексами 2 .

На рис. 2 показаны структурные схемы СПП для питания АД с короткозамкнутым ротором, а на рис. 3 - структурные схемы СПП для питания АД с фазным ротором [10, 25,

На рис. 2 а, рис. 2 б показаны структурные схемы силовой части асинхронного электропривода с тиристорным регулятором напряжения и НПЧ соответственно.

и1 и11

—1 = —= еопві,

а при постоянной мощности на валу (1) записывается в виде:

(2)

(3)

сторов (СТО, ЮСТ).

30, 41].

и{ = уаг

/ = СОПЙІ

б

а

в

/1 = уаг

г

1 1 = \ Ш

/1 = уаг

д

Рис. 2 - Структурные схемы СПП для питания АД с короткозамкнутым ротором

В системах частотного регулирования скорости АД преимущественно используются ПЧЗПТ с автономными инверторами напряжения (АИН) или тока (АИТ), питание которых осуществляется от управляемых (УВ) или неуправляемых (НВ) выпрямителей. Между выпрямителями и автономными инверторами устанавливаются сглаживающие фильтры. Структурные схемы ПЧЗПТ приведены на рис. 2 в - рис. 2 д. Возможность применения полностью управляемых приборов и ШИМ делают эти схемы наиболее часто используемыми в широком диапазоне мощностей. В схеме на рис. 2 в существует возможность рекуперации энергии в сеть переменного тока. При этом УВ переводится в режим ведомого сетью инвертора. Если необходимость рекуперации энергии отсутствует, то в схемах на рис. 2 в, рис. 2 д используют неуправляемый выпрямитель. При необходимости рекуперации энергии совместно с АИН используются активные выпрямители напряжения, схемы которых полностью аналогичны схемам АИН.

СПП, содержащие неуправляемый выпрямитель и ведомый сетью инвертор, составляют основу асинхронного вентильного каскада (АВК), структурная схема которого показана на рис. 3 а. Регулирование скорости осуществляется воздействием на инвертор. АВК применяется в приводах большой мощности при ограниченном диапазоне регулирования скорости.

На рис. 3 б показана машина двойного питания с преобразователем частоты (ПЧ) в цепи ротора. При этом может быть использован ПЧЗПТ с активным выпрямителем. Определенную перспективу развития имеют мощные НПЧ в машинах двойного питания (рис. 3 б) и при управлении низкоскоростными АД.

Указанные на рис. 3 направления передачи потребляемой активной мощности Р1 и мощности скольжения Рр соответствуют двигательному режиму. При этом на рис. 3 б двигательному режиму на скоростях ниже синхронной соответствует направление передачи мощности Рр от ротора в сеть, а на скоростях выше синхронной - мощность Рр потребляется от сети.

Элементной базой для РН и НПЧ являются тиристоры. Усилители мощности, которые подразделяются на усилители напряжения или усилители тока, строятся преимущественно на биполярных транзисторах. АИН и АИТ могут быть выполнены на тиристорах, запираемых тиристорах (СТО и ЮСТ) или на биполярных, МОББЕТ и ЮВТ транзисторах.

Форма выходных напряжений СПП может быть различной.

Синусоидальные токи и напряжения могут быть получены в УМ, если силовые транзисторы перевести в линейный режим работы и подать в их цепи управления синусоидальные сигналы. Подобная форма выходных напряжений благоприятна для АД, однако, несмотря на простоту силовых схем, КПД усилителей мощности весьма низок. Поэтому такие УМ используются в электроприводах малой мощности.

Несинусоидальной является форма выходных напряжений РН и НПЧ.

Для получения высоких значений КПД в преобразовательной технике транзисторы используются преимущественно в ключевом режиме. При этом выходные напряжения имеют прямоугольную или ступенчатую форму.

Наиболее распространенной схемой для построения АИН и АИТ является трехфазная мостовая, для управления силовыми транзисторами может быть использован 120- или 180градусный закон коммутации.

Недостатком этих способов управления является наличие высших гармоник в кривых выходных напряжений инвертора, что приводит к неравномерному вращению поля статора и возникновению пульсаций электромагнитного момента двигателя. Стремление избавиться от негативного влияния указанного недостатка привело к широкому использованию ШИМ. При-

менение ШИМ позволяет получить практически синусоидальную форму гладких составляющих напряжений и токов и обеспечить достаточно высокий КПД инвертора.

На современном этапе развития асинхронного электропривода наибольшее распространение получили ПЧЗПТ, составной частью которых являются автономные инверторы на IGBT транзисторах с ШИМ [25, 30, 31, 35].

Разработчиками и производителями преобразователей частоты (ПЧ) являются ведущие электротехнические фирмы - ABB (Швеция, Швейцария), Control Techniques (Англия), Delta Electronics (Тайвань), Emotron (Швеция), Fuji Electric (Япония), Hitachi (Япония), KEB (Германия), Leroy Somer (Франция), Mitsubishi Electric (Япония), Omron (Япония), Prostar (Китай), S^neider Electric (Франция), Siemens (Германия), TECO (Тайвань), Toshiba (Япония), Yaskawa Electric (Япония) и др. В России производятся ПЧ следующих марок: «Веспер», «КЭУ», «ОВЕН», «ПЧА», «Сапфир», «Триол», «Универсал» и др.

Технические данные некоторых ПЧ российских и зарубежных производителей приведены в табл. 1.

ПЧ позволяют реализовать плавный пуск, скалярное или векторное управление скоростью АД, прямое управление моментом, предусмотрена возможность настройки параметров ПИД-регулятора и программирования зависимости U1 = f(f1), а также времени разгона и торможения. Все производители ПЧ, данные которых приводятся в табл. 1, заявляют КПД не ниже 96 - 97 %.

К числу качеств, обеспечивающих высокие технико-экономические показатели ПЧ, относятся: высокая надежность, достигаемая использованием высоконадежных специальных микросхем; малые габариты преобразователя, что достигается, наряду с использованием интегральных модулей и IGBT, применением высокоэффективного охлаждения при малогабаритных радиаторах, а также продуманной конструкцией устройства; хорошие статические и динамические характеристики, делающие привод на базе этих преобразователей конкурентоспособным с приводом постоянного тока и являющиеся результатом использования новых алгоритмов управления, в частности, векторного управления с датчиком скорости и без него; простота ввода привода в эксплуатацию благодаря наличию автоматической подстройки преобразователя к характеристикам двигателя; удобство настройки и обслуживания.

Преобразователи частоты легко встраиваются в современные системы автоматизации, для чего предлагаются сетевые решения с различными топологиями информационной сети. Наиболее известными и часто используемыми являются информационные сети: Ethway, Fipio, Fipway, Industrial Ethernet, Mapway, Masterbus, Modbus, Modbus plus, Profibus, Unitelwey [25].

Эксплуатационную надежность электропривода обеспечивает система защит преобразователя, включающая в себя максимально-токовую защиту, защиту от перегрева двигателя и преобразователя, от перегрузки, чрезмерных отклонений напряжения питания, обрыва фазы, междуфазного короткого замыкания, замыкания фазы на землю и др.

АД можно классифицировать по числу фаз и конструкции ротора.

По числу фаз АД подразделяются на однофазные, двухфазные и трехфазные.

Однофазные АД находят широкое применение в бытовой технике. Двухфазные АД применяются в системах автоматического управления. Наибольшее распространение во многих отраслях промышленности и специальной техники получили трехфазные АД.

По конструкции ротора АД классифицируются следующим образом: с полым, массивным, короткозмкнутым и фазным ротором.

Полый ротор может быть выполнен из магнитного или немагнитного материала. АД с полыми и массивными роторами находят применение в устройствах автоматики. АД с короткозамкнутым ротором находят широкое применение в бытовой, специальной и промышленной технике. АД с фазным ротором используются для привода технологических машин и механизмов со сложными условиями пуска.

Предприятиями электротехнической промышленности России выпускаются асинхронные двигатели c короткозамкнутым ротором общепромышленного назначения серий 4A, АИР, 5А, 6А, RA. Для работы в составе частотно-регулируемого электропривода выпускаются дви-

гатели серии АДЧР. Двигатели АДЧР выпускаются в следующих модификациях: стандартного исполнения; с независимой вентиляцией; с датчиком скорости (положения) и независимой вентиляцией; со встроенным тормозом; со встроенным тормозом и независимой вентиляцией; со встроенным тормозом, датчиком скорости (положения) и независимой вентиляцией. Технические данные двигателей перечисленных серий приведены в табл. 2.

Таблица 1 - Технические данные преобразователей частоты

Серия Питающая сеть; линейное напряжение, В Диапазон мощностей, кВт Номинальный ток, А Диапазон регулирования частоты выходного напряжения, Гц

Россия

КЭУ Трехфазная; 380 В 11 - 45 22 - 9G 2 - 6G

ОВЕН ПЧВ Трехфазная; 380 - 480 В G,37 - 22 нет данных G - 4GG

ПЧА Трехфазная с нейтралью; 380 5,5 - 2GG 12 - 4GG 1 - 5G

Сапфир Трехфазная; 350 - 450 В 5,5 - 11G 1G - 225 2 - 5G

Триол АТО2 Трехфазная; 380 В 5,5 - 315 1G - 6GG G,5 - 512

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Универсал Трехфазная; 380 В 15 - 32G 31 - 65G 2 - 6G

Германия (KEB1, Siemens2)

Combivert1 Трехфазная; 38G В G,37 - 315 1,3 - 57G нет данных

Micromaster 44G2 Трехфазная; 38G - 48GВ G,37 - 25G нет данных G - 65G; G - 267

Китай (Prostar)

PR 6GGG Трехфазная; 38G В G,75 - 315 2,3 - 6G5 G - 4GG

Франция (Schneider Electric)

Altivar 71 Трехфазная; 38G -48G В 2,4 - 576 3,2 - 74G G - 1GGG

Швеция, Швейцария (ABB)

ACS 150 Трехфазная; 38G В 1,1 - 355 3,3 - 645 G - 5GG

Япония (Mitsubishi Electric3, Omron4)

FR - F7GG3 Трехфазная; 380 - 500 В G,75 - 63G 2,8 - 1313 G,5 - 4GG

rX Трехфазная; 380 - 480 В G,4 - 132 1,5 - 26G G - 4GG

Серия Высоты осей вращения, мм Диапазон мощностей, кВт Синхронные частоты вращения, об/мин Номинальные напряжения, В КПД, % Коэффициен т мощности, о.е. Исполнение

4А 50 - 355 0,06 - 400 500; 600; 750; 1000; 1500; 3000 220/380; 380/660; 220; 380 50 - 94,5 0,6 - 0,92 Защищенные и закрытые, обдуваемые

АИР 50 - 355 0,19 - 315 750; 1000; 1500; 3000 220/380; 380/660; 220; 380; 660 53 - 94,5 0,61 - 0,93 Открытые, защищенные, закрытые, обдуваемые, продуваемые

5А 71 - 355 0,37 - 400 750; 1000; 1500; 3000 220/380; 380/660 60 - 95,6 0,62 - 0,93 Защищенные и закрытые, обдуваемые

6А 315 90 - 200 750; 1000; 1500; 3000 220/380; 380/660 92,2 - 93,7 0,83 - 0,92 Закрытые, обдуваемые

ЯА 71 - 280 0,37 - 100 750; 1000; 1500; 3000 220/380 48 - 92 0,7 - 0,89 Защищенные и закрытые, обдуваемые

АДЧР 56 - 355 0,18 - 250 750; 1000; 1500; 3000 380 нет данных 0,6 - 0,93 Защищенные и закрытые, обдуваемые

Серия Высоты осей вращения, мм Диапазон мощностей, кВт Синхронные частоты вращения, об/мин Номинальные напряжения, В КПД, % Коэффициент мощности, о.е.

ABB (Швеция, Швейцария)

M2 56 - 400 0,055 - 630 750; 1000; 1500; 3000 400 38 - 97 0,48 - 0,92

Siemens (Германия)

1LA 56 - 160 0,06 - 18,5 750; 1000; 1500; 3000 380 39 - 91 0,66 - 0,91

Leroy Somer (Франция)

LS, FLS 56 - 450 0,09 - 750 320 - 4000 320 - 480 38 - 97 0,48 - 0,92

Toshiba (Япония)

TIK 71 - 160 0,37 - 18,5 1000; 1500; 3000 220; 380; 415 71 - 91 0,78 - 0,88

Владимирский электромоторный завод (ОАО «ВЭМЗ», г. Владимир) начал производство двигателей для частотно-регулируемых электроприводов серии 7АУЕ двух классов энергоэффективности по МЭК 60034-30: высокого 1Е2 и стандартного 1Е1. Энергосберегающие двигатели 7АУЕ ... 1Е2 имеют повышенный КПД на 1,1 - 2,4 % и производятся с синхронными частотами вращения 1000, 1500 и 3000 об/мин.

В табл. 3 приводятся технические данные некоторых серий асинхронных двигателей зарубежного производства.

В современных асинхронных электроприводах режимы работы и состояние двигателей постоянно контролируются. Для этого вводятся датчики скорости, положения ротора, в двигатели встраиваются датчики Холла, температуры и вибраций. Это дает возможность повысить эксплуатационную надежность АД. Еще одним способом повышения надежности АД в производственных условиях является переход на конструктивно закрытые их варианты с использованием методов интенсивного поверхностного охлаждения.

При проектировании нового технологического оборудования стремятся к использованию «коротких» механических передач и безредукторных электроприводов, что дает существенный эффект в достижении более высоких качественных показателей систем управления движением ОУ и в достижении более высокой надежности механизмов.

Проведенный анализ показывает, что современный асинхронный электропривод позволяет решать целый комплекс задач, связанных с повышением качества продукции и эффективности технологического оборудования, энерго- и ресурсосбережения, и представляет собой весьма сложную мехатронную систему с микропроцессорным или микроконтроллерным управлением, все компоненты которой проектируются и изготавливаются с использованием современных материалов и высокотехнологичного оборудования.

Однако целый ряд проблем остается нерешенным, а именно:

1) Применение теории обобщенной электрической машины к трехфазному асинхронному двигателю неразрывно связано с вопросами преобразования координат, которое в ряде случаев выполняется формально без сохранения величины магнитного потока, приходящегося на один полюс. Целесообразно осуществлять преобразование координат так, чтобы сохранить неизменными результирующие магнитодвижущие силы, а также эффективное количество витков фаз обмоток. В связи с этим актуальной является также разработка гипотетической физической модели обобщенной электрической машины на основе трехфазного асинхронного двигателя;

2) В большинстве случаев при разработке математических моделей асинхронных двигателей не учитываются насыщение магнитопровода и потери в стали. В [42, 43] показано, что при указанных допущениях не удается достичь высокой точности расчетов при моделировании. Таким образом, актуальной является задача разработки математической модели асинхронного двигателя с учетом насыщения магнитопровода и потерь в стали;

3) С точки зрения повышения энергоэффективности асинхронного электропривода актуальной является разработка алгоритмов оптимального управления токами асинхронного двигателя по критерию минимума мощности суммарных потерь с учетом насыщения магни-топровода [44];

4) Анализ системных свойств (управляемости, наблюдаемости и чувствительности) асинхронного электропривода позволит реализовывать алгоритмы управления систем частотно-регулируемого электропривода с асинхронными двигателями, включая векторное управление, а также осуществлять идентификацию параметров трехфазного асинхронного двигателя;

5) Для эффективного управления асинхронным двигателем, работающим в составе частотно-регулируемого электропривода, необходимо располагать информацией о текущих значениях параметров схемы замещения фазы и нагрузки. Параметрами Т-образной схемы замещения фазы АД являются: активные сопротивления и индуктивности фаз обмоток статора и ротора, а также взаимная индуктивность. К параметрам нагрузки относятся суммарный момент инерции подвижных частей и статический момент. Перечисленные параметры в процес-

се функционирования электропривода могут изменяться в силу многих причин, например, таких, как нагрев и охлаждение обмоток, изменение состояния магнитной цепи и др. Поэтому для реализации более точных алгоритмов управления, обеспечивающих эффективное энерго- и ресурсосбережение, необходима оценка (идентификация) перечисленных параметров [45 - 48];

6) При реализации алгоритмов векторного управления скоростью асинхронных двигателей, как правило, используются математические модели асинхронных двигателей без учета насыщения магнитопровода. Введение указанных допущений не позволяет в полной мере реализовывать возможности векторного управления. В связи с этим актуальной является задача формирования алгоритма векторного управления скоростью асинхронного двигателя с учетом насыщения магнитопровода.

Таким образом, решение перечисленных задач позволит повысить эффективность асинхронного электропривода, обеспечивая тем самым решение вопросов энерго- и ресурсосбережения средствами асинхронного электропривода.

Литература

1. Браславский, И. Я. Энергосберегающий асинхронный электропривод / И. Я. Браславский, З. Ш. Ишматов,

В. Н. Поляков. - М.: Академия, 2004. - 256 с.

2. Булгаков, А. А. Частотное управление асинхронными двигателями / А. А. Булгаков. - М.: Наука, 1966. -297 с.

3. Сандлер, А. С. Частотное управление асинхронными двигателями / А. С. Сандлер, Р. С. Сарбатов. - М.: Энергия, 1966. - 144 с.

4. Грузов, В. Л. Асинхронные маломощные приводы со статическими преобразователями / В. Л. Грузов, Ю. А. Сабинин. - Л.: Энергия, 1970. - 136 с.

5. Асинхронный электропривод с тиристорными коммутаторами / Л. П. Петров [и др.]. - М.: Энергия, 1970.

- 128 с.

6. Соколов, М. М. Асинхронный электропривод с импульсным управлением в цепи выпрямленного тока ротора / М. М. Соколов, П. Е. Данилов. - М.: Энергия, 1972. - 72 с.

7. Шубенко, В. А. Тиристорный асинхронный электропривод с фазовым управлением / В. А. Шубенко, И. Я. Браславский. - М.: Энергия, 1972. - 200 с.

8. Бродовский, В. Н. Приводы с частотно-токовым управлением / Под ред. В. Н. Бродовского. - М.: Энергия, 1974. - 169 с.

9. Сандлер, А. С. Автоматическое частотное управление асинхронными двигателями / А. С. Сандлер, Р. С. Сарбатов. - М.: Энергия, 1974. - 328 с.

10. Онищенко, Г. Б. Асинхронные вентильные каскады и двигатели двойного питания / Г. Б. Онищенко, И. Л. Локтева. - М.: Энергия, 1979. - 200 с.

11. Шрейнер, Р. Т. Оптимальное частотное управление асинхронными электроприводами / Р. Т. Шрейнер, Ю. А. Дмитренко. - Кишинев: Штиинца, 1982. - 234 с.

12. Эпштейн, И. И. Автоматизированный электропривод переменного тока / И. И. Эпштейн. - М.: Энерго-издат, 1982. - 192 с.

13. Глазенко, Т. А. Полупроводниковые системы импульсного асинхронного электропривода малой мощности / Т. А. Глазенко, В. Н. Хрисанов. - Л.: Энергоатомиздат, 1983. - 176 с.

14. Системы подчиненного регулирования электроприводов переменного тока с вентильными преобразователями / О. В. Слежановский [и др.]. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 256 с.

15. Сабинин, Ю. А. Частотно-регулируемые асинхронные электроприводы / Ю. А. Сабинин, В. Л. Грузов. -Л.: Энергоатомиздат, 1985. - 126 с.

16. Цифровые электроприводы с транзисторными преобразователями / С. Г. Герман-Галкин [и др.]. - Л.: Энергоатомиздат, 1986. - 248 с.

17. Рудаков, В. В. Асинхронные электроприводы с векторным управлением / В. В. Рудаков, И. М. Столяров,

В. А. Дартау. - Л.: Энергоатомиздат, 1987. - 136 с.

18. Браславский, И. Я. Асинхронный полупроводниковый электропривод с параметрическим управлением / И. Я. Браславский. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 224 с.

19. Дацковский, Л. Х. Современное состояние и тенденции в асинхронном частотно-регулируемом электроприводе / Л. Х. Дацковский [и др.] // Электротехника. - 1997. - № 10. - С. 45 - 51.

20. Поздеев, А. Д. Электромагнитные и электромеханические процессы в частотно-регулируемых асинхронных электроприводах / А. Д. Поздеев. - Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 1998. - 172 с.

21. Суптель, А. А. Асинхронный частотно-регулируемый электропривод / А. А. Суптель. - Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2000. - 164 с.

22. Шрейнер, Р. Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты / Р. Т. Шрейнер. - Екатеринбург: УРО РАН, 2000. - 654 с.

23. Панкратов, В. В. Векторное управление асинхронными электроприводами / В. В. Панкратов. - Новосибирск: НГТУ, 1999. - 66 с.

24. Усольцев, А. А. Векторное управление асинхронными двигателями / А. А. Усольцев. - С.-Пб: СПбГИТ-МО(ТУ), 2002. - 43 с.

25. Белов, М. П. Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов / М. П. Белов, В. А. Новиков, Л. Н. Рассудов. - М.: Академия, 2004. - 576 с.

26. Беспалов, В. Я. Перспективы создания отечественных электродвигателей нового поколения для частотно-регулируемого электропривода / В. Я. Беспалов // Тр. IV Междунар. (XV Всерос.) конф. по автоматизированному электроприводу «Автоматизированный электропривод в XXI веке: пути развития». - Магнитогорск, 2004. - Ч. 1. - С. 24 - 31.

27. Козярук, А. Е. Современное и перспективное алгоритмическое обеспечение частотно-регулируемых электроприводов / А. Е. Козярук, В. В. Рудаков. - СПб: СПб Электротехническая компания, 2004. - 127 с.

28. Амирова, С. С. Автоматизированный электропривод с асинхронными двигателями: Учеб. пособие /

С.С. Амирова, В. И. Елизаров, В. Г. Макаров. - Казань: Казан. гос. технол. ун-т, 2005. - 223 с.

29. Соколов, Ю. Г. Проектирование тиристорного преобразователя частоты регулируемого электропривода переменного тока / Ю. Г. Соколов, И. Г. Цвенгер, В. Г. Макаров. - Казань: Казан. гос. технол. ун-т, 2005. -108 с.

30. Соколовский, Г. Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием / Г. Г. Соколовский.

- М.: Академия, 2006. - 272 с.

31. Терехов, В. М. Системы управления электроприводов / В. М. Терехов, О. И. Осипов. - М.: Академия, 2006. - 304 с.

32. Шрейнер, Р. Т. Электромеханические и тепловые режимы асинхронных двигателей в системах частотного управления / Под ред. Р. Т. Шрейнера. - Екатеринбург: Рос. гос. проф.-пед. ун-т, 2008. - 361 с.

33.Москаленко, В. В. Электрический привод / В. В. Москаленко. - М.: Высшая школа, 2000. - 368 с.

34. Ключев, В. И. Теория электропривода / В. И. Ключев. - М.: Энергоатомиздат, 2001. - 704 с.

35. Фираго, Б. И. Теория электропривода / Б. И. Фираго, Л. Б. Павлячек - Минск: Техноперспектива, 2004. - 527 с.

36. Blaschke F. Das Prinzip der Feldorientierung, die Grundlage fur die TRANSVEKTOR - Regelung von Dreh-feldmaschienen // Siemens-Zeitschrift. - 1971. - Bd. 45. - H. 45. - S. 757 - 760.

37. Buja G, KazmierkowskiM. P. Direct Torque Control of PWM InverterFed AC Motors - A Survey: III Summer Seminar on Nordick Network for Multi Disciplinary Electric Drives. - 2003. - Zergrze. - Poland. - PP. 1 - 19.

38. Direckt Torkue Control of AC motor drives. M. Aaltontn, P. Tiitinen, J. Laku, S. Heikkilla // ABB Review -1995. - № 3. - PP. 19 - 24.

39. Floter W., Ripperger H. Die Transvektor-Regelung fur feldorientierten Betrieb einer Asynchronmaschine // Siemens-Zeitschrift. - Vol. 45 (1971). - S. 761 - 764.

40. Leonard W. Control of Electrical Drives. - Berlin: Springer, 1996. - S. 420.

41. Маслов, С. И. Силовые элементы электромеханических систем / С. И. Маслов, П. И. Тыричев. - М.: МЭИ, 1999. - 128 с.

42. Макаров, В. Г. Анализ точности математической модели трехфазного асинхронного двигателя / В. Г. Макаров // Изв. вузов: Проблемы энергетики. - Казань: КГЭУ, 2010, № 11-12. С. 115 - 125.

43. Макаров, В. Г. Анализ методов учета нелинейности магнитопровода и потерь в стали в математической модели асинхронного двигателя / В. Г. Макаров, В. А. Матюшин // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2010. -№ 11. - С. 171 - 179.

44. Макаров, В. Г. Оптимальное управление токами электрических машин / В. Г. Макаров, В. А. Матюшин // Вестник Казан. технол. ун-та. - Казань: КГЭУ, 2010, № 11. С. 186 - 195.

45. Макаров, В. Г. Идентификация параметров трехфазного асинхронного двигателя / В. Г. Макаров // Изв. вузов: Проблемы энергетики. - Казань: КГЭУ, 2010, № 3-4. С. 88 - 101.

46. Макаров, В. Г. Идентификация параметров и токов ротора трехфазного асинхронного двигателя /

B. Г. Макаров // Изв. вузов: Проблемы энергетики. - Казань: КГЭУ, 2010, № 7-8. С. 101 - 116.

47. Макаров, В. Г. Анализ состояния и перспективы развития работ по идентификации параметров электрических машин / В. Г. Макаров, Ю. А. Яковлев // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2011. -Т. 14. - № 1. -

C.134 - 144.

48. Макаров, В. Г. Оценивание параметров трехфазного асинхронного двигателя / В. Г. Макаров, Ю. А. Яковлев // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2010. - № 9. - С. 418 - 425.

© В. Г. Макаров - канд. техн. наук, доц., зав. каф. электропривода и электротехники КГТУ, [email protected]

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.