Введение к работе
Актуальность темы. Эффективность и оптимальность большинства технологических процессов, а также работа многих машин и механизмов в настоящее время обеспечиваются регулируемым электроприводом. Актуальной проблемой современного регулируемого электропривода переменного тока является создание простых, надежных, экономичных, не требующих постоянного квалифицированного техухода электроприводов по системе «Непосредственный преобразователь частоты - асинхронный двигатель» (НПЧ-АД) для тяжелых условий эксплуатации. В научной группе экскаваторного электропривода кафедры Автоматизированного электропривода Московского энергетического института (Технического университета) разработки и исследования таких электроприводов ведутся на базе унифицированных модульных тиристорных преобразователей в объектно-ориентированном экскаваторном исполнении серии ПТЭМ-2Р.
Выполненные исследования показали, что для обширной группы механизмов продолжительного режима работы и большой мощности, таких как насосы, вентиляторы, нагнетатели, воздуходувки, компрессоры и т.п. возможно и целесообразно создание практически безналадочных бездатчиковых систем НПЧ-АД, построенных на основе тиристорных преобразователей серии ПТЭМ-2Р. Это обусловлено поступившими предложениями от горно-обогатительных и металлургических предприятий в научную группу экскаваторного электропривода кафедры АЭП МЭИ (ТУ) по созданию гаммы НПЧ для модернизации электроприводов технологических насосов, конвейеров и других механизмов непрерывного действия. При этом интерес определяется существенно меньшей удельной стоимостью НПЧ в сравнении с широко предлагаемыми преобразователями частоты со звеном постоянного тока.
Непосредственные преобразователи частоты с естественной коммутацией (НПЧ с ЕК) нашли пока ограниченное применение - в основном для тихоходных электроприводов с асинхронными короткозамкнутыми двигателями.
Актуальность данной работы определяется необходимостью расширения
диапазона изменения частоты НПЧ до 50 Гц, что требует внесения изменений в
отношении принципов управления.
Цель работы. Разработка и исследование бездаушковой системы ННЧчАД
И К ^ Г РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ
для механизмов продолжительного режима работы. J БИБЛИОТЕКА 1
5 о» т$шйтЭоЬ}
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:
-
Анализ существующих в настоящее время преобразователей частоты с непосредственной связью и обоснование использования бездатчиковой системы НПЧ-АД, построенной на основе модульных тиристорных преобразователей серии ПТЭМ-2Р, для механизмов продолжительного режима работы.
-
Разработка конструкции и изготовление макетного образца непосредственного тиристорного преобразователя частоты.
-
Создание имитационной модели для теоретического исследования бездатчиковой системы НПЧ-АД на основе преобразователей ПТЭМ-2Р.
-
Разработка и исследование бездатчикового варианта электропривода по системе НПЧ-АД с расширением дишазона изменения частоты до 50 Гц.
-
Экспериментальные и теоретические исследования разработанной системы НПЧ-АД.
Методы исследования. Задачи, сформулированные для достижения поставленной цели, решались в теоретических исследованиях с использованием теории функций комплексного переменного, базовых законов теоретических основ электротехники, с применением теории обобщенной электрической машины, методов имитационного математического моделирования.
Для проведения экспериментальных исследований были созданы макет преобразователя и испытательно-демонстрационный стенд с использованием стандартных двигателей постоянного тока и асинхронной машины с короткозамкнутым ротором.
Новые научные положения, выносимые на защиту.
-
Обоснованная для ряда механизмов с продолжительным режимом работы целесообразность использования системы электропривода НПЧ-АД с бездатчиковым векторным управлением.
-
Имитационная модель системы электропривода НПЧ-АД, позволяющая проводить модульное построение на базе тиристорных преобразователей ПТЭМ-2Р.
-
Методики расчета параметров узлов аналого-цифрового задающего генератора синусоидальных сигналов для реализации бездатчикового векторного управления и для синхронизации с сетью системы НПЧ-АД.
" .7.""Сравнительные результаты теоретических исследований на имитацион-ной мбЯ2Ии.-.ги: экспериментальных исследований на демонстрационно-
r»s і-, »-*
испытательном стенде кафедры АЭП МЭИ системы НПЧ-АД с бездатчиковым векторным управлением.
Практическая ценность.
-
Модульный принцип построения НПЧ позволяет осуществлять крупноблочное исполнение комплектных устройств, упрощает монтаж, наладку и эксплуатацию систем электропривода общепромышленных установок.
-
Разработанное устройство синхронизации позволяет обеспечивать устойчивую работу асинхронного двигателя в номинальном режиме на частоте сети. '
-
Разработанный бездатчиковый вариант непосредственного преобразователя частоты применим для ряда механизмов с непрерывным режимом работы (вентиляторы, воздуходувки, некоторые типы технологических насосов и т.п.).'
-
Разработанная имитационная модель системы НПЧ-АД позволяет проводить теоретические исследования сложных электромеханических систем с учетом особенностей модульных преобразователей ПТЭМ-2Р.
Апробация работы.
Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на заседании кафедры автоматизированного электропривода Московского энергетического института (ТУ), на IX-ой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (4-5 марта) 2003 г., Москва.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано семь работ, в том числе методическое пособие, статьи в журналах «Вестник МЭИ», «Электрика», «Приводная техника», публикации в трудах научно-технических конференций, в сборниках научно-технических трудов, в описаниях одного свидетельства на полезную модель.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из ПО наименований и 5 приложений. Работа изложена на 171 странице, содержит 58 рисунков и 8 таблиц.
