CC BY
11
УДК 621.316
ИССЛЕДОВАНИЕ СТАТИЧЕСКИХ И ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КОСВЕННОГО КОНТРОЛЯ МОМЕНТА СИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА
Ю.В. Кибартене
Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова
dpmyp.ii синхронды электрокрзгагыштардыц оралмасымдарыныы параметра pin идентификациялау edecmepi айтылган. Эксперимент'.• цондыргыдардыц схемалары берШп, имитациялъщ эксперимент цорытындылары келт1р1чген.
Разработаны модели и программы для исследования свойств косвенного контроля момента синхронного электропривода. Отражены результаты имитационного эксперимента. Даны рекомендации па применению косвенного контроля момента.
The models and programsfor research ofproperties of the indirect contrrx of the moment of the synchronous electric drive are developed. The results of imitating experiment are reflected. The recommendations for application of iks indirect control of the moment are given.
В [1-4] разработан метод косвенного контроля электромагните;. ! момента синхронного электропривода (ЭП) с трехфазным неявнопоозс-ным электродвигателем и функциональные схемы устройства. Необходимая информация об электромагнитном моменте трехфазного неязв:-полюсного синхронного электродвигателя (СД) была получена на ося» ве анализа известного уравнения угловой характеристики
3 EUr М =-— sui 0 ,
СО Q хс
где Uc - фазное напряжение СД; Е - э.д.с., индуктированная в обмспв статора потоком обмотки возбуждения; хс - синхронное индуктнзва сопротивление СД; 0 угол между векторами фазного напряжения пжш ния СД и э.д.с.
№1,2004 г
105
Осуществлять контроль момента по уравнению (1) затруднительно, гак как в него входят переменные Е и в, которые не поддаются непосредственному измерению. Для контроля момента СД целесообразно использовать известные паспортные данные двигателя и легко измеряемые величины, такие как фазные токи и напряжения. С этой целью проведен ряд преобразований уравнения (1) и получено искомое выражение
где рп - число пар полюсов СД,/- частота основной гармоники напряжения; 11а - активная составляющая тока статора СД, которая может быть определена по выражению
где и - фазное напряжение; г - фазный ток; Т период основной гармоники напряжения.
В соответствии с выражениями (2) и (3) для определения электромагнитного момента синхронного ЭП с трехфазным неявнополюсным электродвигателем, необходимо произвести измерение мгновенного значе-:-:ия фазног о напряжения, фазного тока и частоты основной гармоники напряжения, и произвести операции преобразования, перемножения, ин-г ггрирования и деления.
Для исследования статических и динамических свойств косвенного • онтроля момента СД использовались методы имитационного модели-:ования [5] с применением системы МАТЬАВ. Разработанная имитаци-:нная модель, представленная на рис. 1, включает в себя стандартные цементы инструментальных библиотек системы: источники синусои-зального напряжения, элементы измерений и вспомогательные элемен-гы. а также дополнительно разработанные подсистемы: фазного преобразования координат (а,Ь,с > с1,ц; > а,Ь,с), неявнополюсного СД (см. :. 2). Разработана программа, выполняющая необходимую обработ-результатов измерений, преобразования переменных, а также вычис-•:ия электромагнитного момента и ошибки косвенного контроля. Мо-жрование выполнено на основе численного метода Оогтапё-Рппсе с тированным шагом интегрирования принятым равным 0,001с, что гавляет 1/20* Г при частоте напряжения питания 50 Гц.
(3)
Исследования проводились для синхронного ЭП с неявной: ~х электродвигателем мощностью 3,5 кВт с демпферными обмоткз положенными по осям <1 и q. Результаты моделирования прелс: ж на рис. 3 и 4. Проведен ряд экспериментов при изменении за.и -грузки в диапазоне от 0,3*МК до 1,5*Мм. А также при частоткс* лировании скорости СД при постоянной нагрузке равной М, - ш питающего напряжения изменяли в пределах от 15 до 50 Гц.
Анализ динамических характеристик показывает, что момен: : деленный косвенным путем несколько запаздывает по отношешс-: ; ствительному Время запаздывания находится в пределах знач;^ш|
Рис. 1
.02 с до 0,04 с, что соответствует одному и двум периодам основной гармоники напряжения питания соответственно. Запаздывание является незначительным, так как электропривод является более инерционной :истемой.
Анализ полученных результатов моделирования в установившемся режиме работы синхронного ЭП показывает, что точность способа косвенного контроля момента зависит от нагрузки на валу электродвига-
М с = 314
Рис. 3
-с — м-
I 33 Т
ч— ■■< .........I--Н
15
20 25 30 35 40 45
50
Л Гц
Рис. 4
теля. В зоне малых нагрузок ошибка имеет свои максимальные зна=гяи| и не может быть принята как допустимая. В зоне нагрузки 0.6* V щ 1.5*МН ошибка косвенного контроля находится в пределах от 3.3- щ -3%. При частотном регулировании скорости вращения СД ошибка I леи венного контроля также имеет нелинейный характер зависимости. 3 э-апазоне изменения частоты от 50 до 30 Гц погрешность изменяет:я щ 4%. При малых нагрузках синхронного ЭП, а также при частотном --; --лировании (в диапазоне более чем 2:1) необходимо применять спе1г-:_ъ-ные алгоритмы дополнительной коррекции вычисления момента.
ЛИТЕРАТУРА
1 Мельников В.Ю., Кибартас В.В., Кибартене Ю.В., Зигангирова Е.В. Элаом ронные и микропроцессорные системы контроля координат электрических м ^ззш для управляемых электроприводов. Микропроцессорные, аналоговые и цифг ; >к системы: проектаровшше и схемотехника, теория и вопросы применения // Матери! лы международной научно-практической конференции. Россия, г Новочеркасск * ^ ч. /Южно-Российский государственньшуншерсигет. -Новочеркасск: ПАВЛА 2 Щ г - 41 - С. 55-60.
2. МельниковВ.Ю., Кибартас В.В., Кибартене Ю.В., Зигангирова Е.В. Автами тизированный электропривод с системами косвенного контроля координат. Эзя «| ромеханические преобразователи энергии // Материалы Международной консс-:о-щш,-Томск: ТПУ, 2001.-С. 81-82.
3. Патент РКК2 (13) А(11) 10361 Электропривод переменного тока Нащк -битное патентное ведомство РК В.Ю. Мельников, В.В. Кибартас, Ю.В. Кибартен. ЕЛИ Зигангирова. 2001 г бюл. №6.
4. Патент РК К2 (13) А (11) 10818 «Способ измерения электрома1 тпггаого у:
та синхронного электродвигателя» В.Ю. Мельников, В.В. Кибартас, Ю.В. Кибягта! не, Е.В. Зигангирова. 2001 г бюл. №10.
5. Мельников В.Ю., Кибартас В.В., Кибартене Ю.В., Зигангирова Е.В. ИмитаВ|| онное моделирование как средство разработки экологически чистых, безопасны я экономичных технологий и техники. Сб. трудов 2 Международной научно-пр аов| ческой конференции «Математические модели и информационные технологии;- он циально-экономических и экологических системах» Восточноукраинский наам нальный университет Украина, Луганск: ВНУ, 2001 - С. 142-144.
