Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 5
1. СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА НА БАЗЕ АСИНХРОННОГО
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ ДЛЯ ПТМ И ОСНОВНЫЕ
НАПРАВЛЕНИЯ ИХ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ 9
Обзор систем управления асинхронными электроприводами механизмов напольного транспорта 9
Основные режимы работы системы АВК 20
Системы АВК с последовательным возбуждением 35
Выводы 40
2. АСИНХРОННО ВЕНТИЛЬНЫЙ КАСКАД С ИМПУЛЬСНО-
КЛЮЧЕВЫМ УПРАВЛЕНИЕМ В ЦЕПИ РОТОРА 41
Математическое описание асинхронного двигателя с фазным ротором в системе АВК 41
Построение импульсно-ключевой системы управления асинхронным двигателем 52
Структурная схема АВК с импульсно-ключевым управлением в цепи ротора 56
Исследования системы АВК с импульсно-ключевым управлением в цепи ротора на испытательном стенде 63
Анализ использования систем АВК на механизмах непрерывного и циклического действия 70
Выводы 77
3. АСИНХРОННО ВЕНТИЛЬНЫЙ КАСКАД С
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ И ИМПУЛЬСНО-
КЛЮЧЕВЫМ УПРАВЛЕНИЕМ В ЦЕПИ РОТОРА 78
Особенности математического описания системы АВК с последовательным возбуждением 78
Построение импульсно-ключевой системы управления для АВК с последовательным возбуждением 84
Режимы динамического торможения в системе АВК с последовательным возбуждением 90
Построение замкнутой системы АВК с последовательным возбуждением 93
Моделирование динамических процессов системы АВК с последовательным возбуждением 100
Выводы 107
4. ПОСТРОЕНИЕ ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ
АСИНХРОННО ВЕНТИЛЬНОГО КАСКАДА ДЛЯ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАТОЧ
НОГО МОСТА 108
Конструкция и характеристика электропередаточного моста.. 108
Построение замкнутой системы АВК с последовательным возбуждением для электропередаточного моста 115
Исследование энергетических показателей разработанной системы АВК 121
Выводы 127
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 128
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 130
ПРИЛОЖЕНИЕ! 140
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 148
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 169
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 175
ПРИЛОЖЕНИЕ 5 185
ПРИЛОЖЕНИЕ 6 188
ПРИЛОЖЕНИЕ 7 192
ПРИЛОЖЕНИЕ 8 196
Введение к работе
Актуальность темы. Определяется необходимостью перехода к применению энергосберегающих систем электропривода в современном промышленном производстве на механизмах общепромышленного назначения и возрастающими требованиями, предъявляемыми к обеспечению плавных пуска - тормозных режимов высокоинерционных механизмов.
В настоящее время интенсивно развиваются системы электропривода переменного тока, основанные на частотном управлении асинхронным двигателем (АД) с короткозамкнутым ротором. Однако на промышленных предприятиях также широко используются АД с фазным ротором на общепромышленных механизмах, работающих в продолжительных (вентиляторы, шаровые мельницы) и повторно-кратковременных режимах (подъемно-транспортные механизмы). Управление АД с фазным ротором обычно осуществляется с помощью пусковых резисторов, что является неэкономичным. Более экономичными системами электропривода являются асинхронно-вентильные каскады (АВК), которые характеризуются неглубоким диапазоном регулирования скорости (до 2:1) и рассчитаны на длительное включение. Они требуют использования дополнительной аппаратуры систем пуска, что в свою очередь накладывает ограничения на их применение.
На современных промышленных предприятиях используется большое количество разнообразных электроприводов подъемно-транспортных механизмов, их модернизация путем замены АД с фазным ротором на частотно-регулируемые АД с короткозамкнутым ротором требует в масштабах крупных промышленных предприятий больших финансовых затрат. Перспективным электроприводом для подъемно-транспортных механизмов является АВК с последовательным возбуждением. Однако известные разработки требуют совершенствования в направлении обеспечения легко
реализуемых пусковых, тормозных и регулировочных режимов. Поэтому совершенствование систем управления асинхронно-вентильными каскадами является актуальной научно-практической задачей.
Цели и задачи исследования. Целью диссертационной работы является совершенствование систем асинхронно-вентильного каскада путем разработки новых схемных решений в силовой части и системах управления.
Для достижения сформулированной цели поставлены следующие задачи исследования:
построение математической модели разомкнутой и замкнутой систем АВК;
разработка и исследование системы АВК с импульсно-ключевым регулированием частоты вращения;
разработка и исследование системы АВК с последовательным возбуждением и импульсно-ключевым управлением;
создание испытательного стенда и проведение экспериментальных исследований схем АВК;
анализ результатов, полученных в ходе проведения экспериментов и математического моделирования.
Научная новизна. В работе получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:
развиты положения теории управления пусковыми режимами систем АВК;
разработан метод пуска традиционных систем АВК путем регулирования напряжения на выходе преобразователя, включенного в цепь ротора, в функции мгновенных значений ЭДС в обмотке ротора;
разработан метод синтеза замкнутой системы АВК с последовательным возбуждением с контуром регулирования напряжения на входе инвертора;
- разработан метод получения пониженной частоты вращения в системе АВК с последовательным возбуждением при фиксированной частоте на выходе инвертора, заключающийся в импульсно — ключевой коммутации вентилей преобразователя, включенного в цепь ротора, в функции мгновенных значений ЭДС ротора.
Практическая значимость работы. Разработанные в работе схемные решения позволяют использовать серийное оборудование, их конструкции просты и работоспособны для системы пуска АВК. Предложенные и исследованные схемные решения позволяют расширить область применения схем АВК в промышленности.
Достоверность и обоснованность. Достоверность и обоснованность подтверждается математическим моделированием, а также результатами проведенных экспериментальных исследований и сопоставимостью полученных результатов с положениями общей теории электропривода.
Апробация результатов работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на конференциях: «Международная научно-техническая конференция, посвященной 50-летию ЛГТУ (Энергетика и энергоэффективные технологии) 2006г.», «Научно-техническая конференция (Энергетика и энергоэффективные технологии) 2007г.», « 5 Всероссийская школа-семинар молодых ученых (управление большими системами) 2008г.».
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 научных работ, в том числе 1 - в издании, рекомендованном ВАК РФ, 1 патент. В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателю принадлежат: [1] - произведен анализ работы систем электропривода на базе асинхронного вентильного каскада, [2] - произведен анализ использования асинхронного двигателя в промышленности, [3] -произведен анализ работы системы АВК с импульсно-ключевым управлением роторным выпрямителем, [4] - произведен анализ работы электроприводов крановых механизмов с точки зрения работоспособности и энергосбережения,
[5] - рассмотрены вопросы оптимизации энергетических характеристик асинхронно-вентильного каскада с диодно-тиристорным выпрямителем в цепи ротора, [6] - рассмотрены процессы протекающие в система АВК с последовательным возбуждением, [7] - исследована замкнутая система управления асинхронно-вентильного каскада для подъемно-транспортных механизмов.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Общий объём диссертации 205 с, в том числе 139 с. основного текста, 58 рисунка, список литературы из 105 наименований, 8 приложений на 66 страницах.
