CC BY
13
Из предъявляемых требований по точности и рис.4 можно определить допустимое отклонение угла устшозки ДХ.
ЛВа
QJ0
0,25
0,20
0J5
<Ш
0.05
1—~ » • • • \
• • У'' ■ • • •
• - -ДГ • i •• » •
• • t 1 • • • • * • • •
• • • t • Ier
Z1 • • i
0 4.5 9.0 13.5 18.0 22.$ 27.0 31.5 36.0 40.5 45,9
*
• V
Рис. 4. Зависимость АS. от угла а
а
В результате проведенных исследований можно сделать следующие выводы: • . .
1. Для снижения влияния неточности угла установки ДХ его необходимо располагать на максимально возможном удалении от оси вращения ротора.
2. йз рис.4, можно определить допуск на установку. ДХ в зависимости
от необходимой точности.
. • *«
3. ДХ необходимо располагать таким образом, чтобы развиваемый ВД
4 •
магнитный поток не выводил сигнал датчика в насыщение.
• • ^
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 i -
•. * •
1. Кенио Т., Наг шор и С. Двигатели постоянного тока с постоянными магнитами.
М.: Энергоатомиздагг, 1989.184 с.
2. Управляемые бесконтактные двигатели постоянного тока / Н.П. Адволотхин, В.Т. Гращенков, HJH. Лебедев и др. Л.: Энергоатсмиздат, 1984. 160 с.
3. Михалев A.C., Миловзоров B.IL Следящие системы с бесконтактными ' двигателями постоянного тока! М.Энергия, 1979. 160 с.
Вестник УлГТУ 2/2005.
Даманов Андрей Викторович, аспирант кафедры «Электропривод и аетоматшация промышленных установок» УлТТУI Окончил Ульяновский государственный технический университет. Имеет статьи и доклады по
исследованию вентильных двигателей и оптгшальнаму управлению.
% ■
»
•»
i
УДК 621.313:314.632
В.Е. БЫСТРИЦКИМ, П.В. КУДРЯШОВ,j С.И. СИДОРОВ
.... . • , -» в • т щ
ДВУХКООРДИНАТНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ АСИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА С ПОМОЩЬЮ КОМПЕНСАЦИОННОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ В СТАТОРНЫХ ОБМОТКАХ
* Чг*" • • . | ,1
Рассмотрен вариант выполнения автономного источника постоянного тот на основе асинхронного генератора с компенсационным выпрямителем в статарных обмотках. Показано, что задача плавного регулирования напрязкения на выходе генератора и формирования внешних характеристик заданного вида может быть решена при двуххоординатном импульско-фазоеом управлении компенсационным преобразователем.
л
В настоящее время в регулируемом электроприводе происходит вытеснение машины постоянного тока простым и сравнительно дешевым асинхронным электродвигателем с коротхозамкнугым ротором. Выпуск двигателей постоянного тока для ряда отраслей прекращен. Можно ожидать, что данная тенденция будет наблюдаться и в области генераторостроения для автономных источников постоянного тока [ 1] . В работе рассмотрен один из альтернативных вариантов источника постоянного тока на базе асинхронного генератора (АГ), потребность которого в реактивной мощности обеспечивается подключением к
статорным обмоткам компенсационного преобразователя (КП),
• — • , , * ■ • • *
работающего с опережающим коэффициентом сдвига cos (р <1 при ф<0 (см. рис.15а). Для осушествлеюш пуска на холостом ходу предусматривается подключение к обмоткам АГ пусковых конденсаторов С^ заряд которых может происходить с помощью маломощного источника питания БП. При пуске под нагрузкой ггрименение С.-а может не понадобиться, если будут выношены известные условия самовозбуждения [2]. Для рассматриваемого варианта эти условия запишутся (см. рис Л,б)
Ue> 1р(Кн
где 1Р - реактивная составляющая тока сгатора; R#H +КИ ~ суммарное
сосроталение ттоведущих цепей. Предаваемый способ двухкоор-
• «
• *
Вешшк УлГТУ 2/2001 -S3
дкнатйого импуяьсно-фазового регулирования КП [3] может обеспечить независимое нропорциональное регулирование потока возбуждения, а значит, выходной ЭДС генератора - с одной стороны и выгфямленного нанряжения и тока в цехш нагрузки - с другой. Данное свойство КП упрощает автоматическое регулирование и стабилизацию энергетических параметров на выходе автономного источника в условиях меняющейся скорости вращения первичного вала и нагрузки.
• I
а
Рис. 1. Схема автономного источника постоянного тока на база АГ с КП в статорных
обмотках (а) й диаграмма условий самовозбуждения АГ (б)
** Вестшкс УлГТУ 2/200
Применением обратных связей по выходному напряжению и току с регуляторами ?Н, РТ обеспечивается формирование внешних, характеристик заданного вида, какие существуют в системах с генераторами постоянного тока. Ниже излагается сущность двухкоординатного регулирования КП , выполненного, как следует из рис Л, а, по мостовой схеме на запираемых вентилях, например, ЮВТ транзисторах. Полагается, что работа преобразователя происходит на акгавно-индуктивную нагрузку при идеально сглаженном токе и сохранении синусоидальной формы напряжения в обмотках генератора.
Представленные на рис.2,а диаграммы иллюстрируют управление мостовой схемой выпрямления при двукратном включении каждого вентиля ка периоде сети. Видно, что соответствующим изменением углов управления «1 аз можно обеспечить независимое плавное регулирование средневыпрямленного напряжения и изменение фазового сдвига щ между основной гармоникой тока ¿а и напряжением статорной обмотки. Последнее означает возможность работы преобразователя как с отстающим, так и опережающим коэффициентом сдвига, то есть с потреблением или генерированием реактивной мощности в первичный источник. В зависимости от соотношения полярностей выпрямленного напряжения и тока, работа КП может происходить в выпрямительном или инверторком режимах, то есть при - двухстороннем обмене активной мощностью между нагрузкой и генератором. Осуществляя разложение кривой тока, статора 1а(оЛ) в ряд Фурье, приведем выражения для косинусного и синусного коэффициентов при первом слагаемом тригонометрического ряда в относительной системе координат:
я = ——— = 2 sin
а
3 . х/з
г- - —sin a,------cosa;
lSi 2 2 1 2 1
л .
.. bf 3 J 9 л/з . (*)
о = —- - cosa + 2eos«--siria ,
1 2л/ЗУ 2 1 2 2 l>
а
дающие возможность рассчитать действующее значение основной гармоники тока статора
/ 2 . . 2 V72
а + о / = J-—
1 2
v z ;
фазовый сдвиг этой гармоники тока относительно напряжения
t
а
Ф — arete —
Г « -'О i >
¿I
(2)
(3)
а также активную и реактивную мощности на входе КП
Р т Щ eos $J¡[m Щ ^ Щ. (4)
Вестник УМ ТУ 2/2001 65
Рис, 2. Диаграммы напряжений ^ токов в КП при двукратном включении каждого вентиля на периоде напряжения сгатора (а) и фазовые траектории граничных коопдинат
управления (б)
После подстановки ( Г) в (2},(3),(4) относительные значения активной и реактивной мощностей выразятся
Рх з 4ъ . -Р = —г=— = —cosa*--sma. + 2cosa•
3 sJ6UI 2 1 2 2
d
Qn з . 4ъ
O ~—--= 2sin
d
a2
—siria----cosa.
2 1 2 1
Замечаем, что относительное значение средневыпрямленного напряжения совпадает с относительным значением активной мощности при условии сглаженного тока /¿=с0/ю*
II кз л/3 и , = —т=— = —СОБОГ---8Ш£К + 2 сов а. /КЧ
* З^бС/ 2 1 2 1 2
Ввода понятия задающих сигналов для осуществления пропорционального регулирования активной и реактивной мощностей в статорных обмотках АГ
запишем закон управления указанными составляющими полной мощности на входе компенсационного выпрямителя
Г. л
3 л/3
—соза,--+ 2со5<зг = и ;
2 1 2 '
3 . УЗ Г7 —зша---саза = (У .
2 1 2 1 *
28Ю
Данная система уравнений совместна и ее решение относительно углов ъшючошя вентилей а< ,а2 позволит осуществить независимое пропорциональное регулирование активной и реактивной составляющих тока статора и, соответственно, указанных мощностей в пределах
и <17 < и .
р ргг <7 дгр
значения управляющих сигналов можно получить,
............... . . . . . • - • г •
подставляя в (7) нулевое значение угла управления при первом включении а^О
► Ч'\ %
3
Uf" ==2 + 2C°Sa; rr О • ^
(/ = 2 sin а -
(3)
«г
2 '
а также при втором включении вентиля на периоде сети
Взеткик УдГТУ 2/2001
67
U - 2 f —cos«;
** 2
3 . V3 (S)
U ~ — sm a--cos a.
^ 2 2
Придавая углу управления а всевозможные значения, с помощью (3)?(9) на рис.2,6 построены фазовые траектории, связывающие граничные значения управляющих сигналов между собой. Заштрихованная область удовлетворяет обоим условиям и потому может служить для отыскания фаничного значения одной координаты , задавшись другой. Решая систему уравнений (7) относительно одной из трт^онометркческих функций, получаем
cosía -к1ЪЛ~и •
N ) у 1
В соответствии с известным вертикальным принципом работы системы импульспо-фазового управления вентилями (СИФУ) , данные уравнения можно рассматривать как уравнения точек встречи представленных слева опорных сигналов косинусоид альной формы с промежуточными управляющими сигналами на входе системы управления. Данные уравнения соответствуют «arceos» -й характеристике СИФУ , согласно которой углы управления при первом и втором вюпочениях вентиля на периоде сети отыскиваются
а = arceos Г/ + п! 3;
i >i
а; = arceos U . ^^
2 у2
•/I
Промежуточный управляющий сигнал на входе СИФУ, обеспечивающий первое включение, представляет собой функцию задающих сигналов Up, Uq следующего вида:
II = {U (1-С/ '-U 2) + [\2U\U* + Uz)
Я Я Р q Р Р <J
-U 2(1 -и 2-и 2)2}2}.[2\3((7 2 4-U 2)Г3.
Р Р q ' * ' Р q
(12)
Промежуточный управляющий сигнал, отвечающий за второе включение, так же является функционалом указанных задающих сигналов
и ~ {и (\+и 2+и2)-[\би\и 2+и2)-
У* к Р Р <! ' Ч • Р Ч '
■ 1 (13)
-и*(1 + и 2 + и г)2]2}[4(и 2 + ЬТ 2)Г1.
Ч Р <1 ' л > 4 Р я
Объемные графики зависимостей <%,•=/( ПР на рис.3,а и НуТ-Ц ир, Щ на рис.3,6, построенные в компьютерной системе МАТСАВ-8, дают наглядное представление о соотношении между сигналами,
Вестник УлГТУ 2/2001
• •
Рис. 3. Объемные графики характеристик функционального
построителя ФП
* * +
• • •
задающими величину активной и реактивной мощности в статорных обмотках (ир , и^) к промежуточными сигналами управления на входе СИФУ (иу] , иу2). Видно, что в основном данные зависимости имеют монотонный характер, поэтому их реализация с помощью
фушпшональнсго построителя ФИ не вызывает гфинцигогалышх
* • • • • •
затруднений.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ' .
• • •
1. Джюджи Л., Пелли В. Силовые полупроводниковые преобразователи частоты: Пер. с англ. М.: Энергоатомиздат, 1983. 400 с.
2. Электрические машины : Асинхронные машины / Радин В.И. и др М.: Высшая школа, 1988. 328 с.
3. Патент РФ 2167484 Способ управления мощностью на сегевом входе трехфазного
вентильного преобразователя /С.Н. Сидоров// Открытия. Изобрегения. 2001. .№14.
, *
Бистрицшй Владимир Евгеньевичу кандидат тонических наук; доцент, генеральный директор ОАО «УНИПТИМАШ». Занимается научной работой в области управления электромашинн ыми
преобразователями.
» •.
Кудряшов Павел Владимирович,, студент энергетического факультета УлГТУ. Принимает активное участие в выполнении научно-исследовательских работ на кафедре «Электропривод и автоматизация промышленных установок» УлГТУ. •
Сидоров Сергей -Николаевич, кандидат технических наук, доцент
кафедры «Электропривод и автоматизация, промышленных установок»
» » • < * • ... . • '
УлГТУ. Имеет ряд статей и изобретений в области преобразовательной техники.
Веешик УлГТУ 2/2001 -6?
