Пуск асинхронной машины от автономного инвертора напряжения с шим с синхронизацией напряжения инвертора и сети

В статье рассматривается система пуска асинхронной машины на основе автономного инвертора напряжения с ШИМ и последующим переключением на сеть. Особенностью системы пуска является наличие интервала параллельной работы инвертора и сети. Приведены осциллограммы, характеризующие процесс пуска при разны...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2008
Автори:	Жемеров, Г.Г., Колесник, В.Ю.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут технічних проблем магнетизму НАН України 2008
Назва видання:	Електротехніка і електромеханіка
Теми:	Електричні машини та апарати
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/143037
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Пуск асинхронной машины от автономного инвертора напряжения с шим с синхронизацией напряжения инвертора и сети / Г.Г. Жемеров, В.Ю. Колесник // Електротехніка і електромеханіка. — 2008. — № 3. — С. 10-16. — Бібліогр.: 3 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-143037
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1430372018-10-23T01:23:40Z Пуск асинхронной машины от автономного инвертора напряжения с шим с синхронизацией напряжения инвертора и сети Жемеров, Г.Г. Колесник, В.Ю. Електричні машини та апарати В статье рассматривается система пуска асинхронной машины на основе автономного инвертора напряжения с ШИМ и последующим переключением на сеть. Особенностью системы пуска является наличие интервала параллельной работы инвертора и сети. Приведены осциллограммы, характеризующие процесс пуска при разных значениях момента на валу машины. У статті розглядається система пуску асинхронної машини на основі автономного інвертора напруги з ШИМ і подальшим перемиканням на мережу. Особливістю системи пуску є наявність інтервалу паралельної роботи інвертора та мережі. Приведені осцилограми, що характеризують процес пуску при різних значеннях моменту на валу машини. In the article, an energization system for an asynchronous machine is examined on the basis of a voltage source inverter with PWM and subsequent switching to the mains. The feature of the energization system is presence of parallel work interval for the inverter and the mains. Diagrams characterizing the energization process at different torques on the machine shaft are given. 2008 Article Пуск асинхронной машины от автономного инвертора напряжения с шим с синхронизацией напряжения инвертора и сети / Г.Г. Жемеров, В.Ю. Колесник // Електротехніка і електромеханіка. — 2008. — № 3. — С. 10-16. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 2074-272X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/143037 621.314 ru Електротехніка і електромеханіка Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Електричні машини та апарати Електричні машини та апарати
spellingShingle	Електричні машини та апарати Електричні машини та апарати Жемеров, Г.Г. Колесник, В.Ю. Пуск асинхронной машины от автономного инвертора напряжения с шим с синхронизацией напряжения инвертора и сети Електротехніка і електромеханіка
description	В статье рассматривается система пуска асинхронной машины на основе автономного инвертора напряжения с ШИМ и последующим переключением на сеть. Особенностью системы пуска является наличие интервала параллельной работы инвертора и сети. Приведены осциллограммы, характеризующие процесс пуска при разных значениях момента на валу машины.
format	Article
author	Жемеров, Г.Г. Колесник, В.Ю.
author_facet	Жемеров, Г.Г. Колесник, В.Ю.
author_sort	Жемеров, Г.Г.
title	Пуск асинхронной машины от автономного инвертора напряжения с шим с синхронизацией напряжения инвертора и сети
title_short	Пуск асинхронной машины от автономного инвертора напряжения с шим с синхронизацией напряжения инвертора и сети
title_full	Пуск асинхронной машины от автономного инвертора напряжения с шим с синхронизацией напряжения инвертора и сети
title_fullStr	Пуск асинхронной машины от автономного инвертора напряжения с шим с синхронизацией напряжения инвертора и сети
title_full_unstemmed	Пуск асинхронной машины от автономного инвертора напряжения с шим с синхронизацией напряжения инвертора и сети
title_sort	пуск асинхронной машины от автономного инвертора напряжения с шим с синхронизацией напряжения инвертора и сети
publisher	Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
publishDate	2008
topic_facet	Електричні машини та апарати
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/143037
citation_txt	Пуск асинхронной машины от автономного инвертора напряжения с шим с синхронизацией напряжения инвертора и сети / Г.Г. Жемеров, В.Ю. Колесник // Електротехніка і електромеханіка. — 2008. — № 3. — С. 10-16. — Бібліогр.: 3 назв. — рос.
series	Електротехніка і електромеханіка
work_keys_str_mv	AT žemerovgg puskasinhronnojmašinyotavtonomnogoinvertoranaprâženiâsšimssinhronizaciejnaprâženiâinvertoraiseti AT kolesnikvû puskasinhronnojmašinyotavtonomnogoinvertoranaprâženiâsšimssinhronizaciejnaprâženiâinvertoraiseti
first_indexed	2025-07-10T16:17:15Z
last_indexed	2025-07-10T16:17:15Z
_version_	1837277371816738816
fulltext	10 Електротехніка і Електромеханіка. 2008. №3 УДК 621.314 ПУСК АСИНХРОННОЙ МАШИНЫ ОТ АВТОНОМНОГО ИНВЕРТОРА НАПРЯЖЕНИЯ С ШИМ С СИНХРОНИЗАЦИЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ ИНВЕРТОРА И СЕТИ Жемеров Г.Г., д.т.н., проф., Колесник В.Ю. Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт" Украина, 61002, Харьков, ул. Фрунзе, 21, НТУ "ХПИ", кафедра "Промышленная и биомедицинская электроника", тел. (057) 707-66-09, факс (057) 707-63-12, E-mail: zhemerov@online.kharkiv.net У статті розглядається система пуску асинхронної машини на основі автономного інвертора напруги з ШИМ і пода- льшим перемиканням на мережу. Особливістю системи пуску є наявність інтервалу паралельної роботи інвертора та мережі. Приведені осцилограми, що характеризують процес пуску при різних значеннях моменту на валу машини. В статье рассматривается система пуска асинхронной машины на основе автономного инвертора напряжения с ШИМ и последующим переключением на сеть. Особенностью системы пуска является наличие интервала парал- лельной работы инвертора и сети. Приведены осциллограммы, характеризующие процесс пуска при разных значениях момента на валу машины. ВВЕДЕНИЕ Система пуска асинхронной машины (АМ) на основе автономного инвертора напряжения с ШИМ (СП АИН) может быть синтезирована с использова- нием структуры системы управления, описанной в [1], хотя СП АИН имеет некоторые отличия, заключаю- щиеся в следующем. В описанной в [1] системе пуска осуществляется естественное ограничение частоты напряжения статора частотой питающей сети, по- скольку перемодуляция в системе управления с одно- временным увеличением частоты сигнала задания приводит к трансформации режима непосредственно- го преобразователя частоты (НПЧ) системы в режим тиристорного регулятора напряжения (ТРН) с углами управления, соответствующими полному напряжению на выходе ТРН. Поэтому в системе пуска на основе НПЧ (СП НПЧ) процесс заканчивается естественным подключением АМ к промышленной сети, после чего НПЧ может быть зашунтирован контактором. В СП АИН, использующей структуру системы автоматического регулирования, описанную в [1], частота напряжения статора будет увеличиваться не- ограниченно или, в случае, если статический момент увеличивается при увеличении частоты вращения вала, – до момента равенства заданного электромаг- нитного момента и момента нагрузки. В настоящей статье рассмотрено построение сис- темы пуска на основе автономного инвертора напря- жения с модифицированной системой автома- тического регулирования, которая позволяет провести синхронизацию напряжения АМ с напряжением пи- тающей сети и осуществить подключение разогнан- ной машины непосредственно к сети. СТРУКТУРА СП АИН Структура СП АИН показана на рис. 1. Система содержит трехфазный автономный инвертор напря- жения (АИН), который питается от неуправляемого выпрямителя В, подключенного к сети через преобра- зовательный трансформатор Тр. Обмотки статора АМ подключены к инвертору через фильтр, включающий реакторы Lф и конденсаторы Сф, который сглаживает пульсации напряжения и тока статора с частотами ШИМ. В системе содержится два быстродействую- щих автоматических выключателя – Q1, предназна- ченный для подключения обмоток статора АМ к сети, и Q2, предназначенный для отключения инвертора от обмоток АМ. Автоматический выключатель Q2 включен между реакторами и конденсаторами фильт- ра. Для предотвращения пробоя полупроводниковых приборов инвертора при размыкании выключателя Q2 реакторы зашунтированы разрядниками (Р) с напря- жением пробоя 20 kV. На рисунке также показаны блоки, измеряющие линейные напряжения сети us, линейные напряжения на выходе автономного инвертора ui, линейные на- пряжения на зажимах статора АМ uм, а также фазные токи статора АМ iм, формирующие информационные сигналы для системы управления СУ. Для управления АМ используется векторная система управления с ориентацией продольной оси по вектору потокосцеп- ления ротора. Рассмотрим, как осуществляется пуск машины, синхронизация выходного напряжения АИН с напря- жением сети и переключение на сеть. В исходном состоянии автоматические выключа- тели Q1 и Q2 разомкнуты. Алгоритм пуска и подклю- чения АМ к сети следующий: 1. Включается автоматический выключатель Q2; 2. АМ разгоняется приблизительно до частоты сети с помощью АИН; 3. Синхронизируются и выравниваются по ам- плитуде напряжения инвертора и сети; 4. По сигналу датчика синхронизации включает- ся автоматический выключатель Q1 и отключается автоматический выключатель Q2. Понятно, что процесс переключения выключате- лей не может произойти мгновенно. Поэтому в тече- ние какого-то интервала времени сеть и АИН окажут- ся включенными параллельно и необходимо принятие специальных мер для ограничения величины токов в этом контуре; Понятно, что процесс переключения выключате- лей не может произойти мгновенно. Поэтому в тече- ние какого-то интервала времени сеть и АИН окажут- ся включенными параллельно и необходимо принятие специальных мер для ограничения величины токов в этом контуре; Електротехніка і Електромеханіка. 2008. №3 11 su мu мiiu Рис. 1. Структура системы пуска на основе автономного инвертора напряжения Для того чтобы при переключении автоматиче- ских выключателей не было броска тока в обмотках статора АМ необходимо выполнить 2 условия: 1. В момент переключения напряжение на выхо- де АИН должно совпадать с напряжением сети по амплитуде, частоте и фазе; 2. На интервале параллельной работы АИН и се- ти необходимо поддерживать равенство выходного напряжения АИН и напряжения сети. В предложенной СП АИН выполнение первого условия осуществляется путем изменения структуры системы регулирования как показано на рис. 2. Трехфазная система напряжения управления АИН формируется из двух сигналов задания по проекциям тока статора на оси вращающейся системы координат. При этом проекция тока на продольную ось пропор- циональна значению потокосцепления ротора, а проек- ция тока на поперечную – значению электромагнитно- го момента на валу [2]. Поэтому в процессе разгона достаточно поддерживать постоянными сигналы зада- ния по потокосцеплению и моменту. В конечной стадии пуска при частоте вращения вала машины, близкой к номинальному значению, электромагнитный момент на валу машины становит- ся примерно равным механическому моменту. Для синхронизации выходного напряжения инвертора сети с напряжением необходимо перейти от системы с регулятором момента к системе с регулятором ско- рости (PC). В момент времени, когда скорость враще- ния вала превышает некоторое пороговое значение пω , примерно равное 0,9 от номинальной скорости вращения, ключ переключает вход канала регулятора тока на САР по скорости. В реальной схеме присутст- вует триггер, осуществляющий переключение, не по- казанный на рис. 2. Сигнал обратной связи по скоро- сти формируется путем прохождения разностного сигнала Δω через ПИ-регулятор фазы (РФ). Такая система позволяет поддерживать скорость вращения вала постоянной и равной заданному значению ω∗. пω≥ ω ω m su мu ωΔ ϕΔ * qi Рис. 2. Структура канала регулятора по моменту Однако этого недостаточно для выполнения ус- ловия подключения АМ к сети. Для синхронизации выходного напряжения инвертора с сетевым напря- жением необходимо обеспечить совпадение этих на- пряжений по фазе. Это обеспечивается с помощью системы, показанной на рис. 3. Рис. 3. Структура канала регулятора по фазе Очевидно, что разностный сигнал по фазе нельзя получить простым вычитанием напряжений сети us и АИН ui. Это объясняется тем фактом, что эти напря- жения не совпадают по амплитуде, а выходное на- пряжение АИН содержит также высокочастотные пульсации. Сглаживание этих пульсаций фильтром с низкой частотой среза приводит к сдвигу по фазе на основной частоте. Поэтому используется более слож- ный алгоритм. На рис. 4 приведены временные диаграммы, ил- люстрирующие процесс синхронизации. Диаграммы в левой части рисунка соответствуют интервалу, когда напряжение сети опережает выходное напряжение инвертора, а диаграммы в правой части – когда на- пряжение сети отстает от напряжения инвертора. 12 Електротехніка і Електромеханіка. 2008. №3 iu su smu imu smim uu − smim uu − tru ϕΔ su iu smu imu smim uu − smim uu − tru ϕΔ инверторанапряжениеопрежаетсетиНапряжение инверторанапряженияототстаетсетиНапряжение Рис. 4. Диаграммы синхронизации напряжении сети и АИН Как видно из приведенных на рис. 4 диаграмм напряжения сети us и инвертора ui преобразуются к меандрам единичной амплитуды usm и uim соответст- венно. Напряжение сети предварительно инвертиру- ется. Сложение сигналов -usm и uim дает разностный сигнал в виде разнополярных импульсов, длитель- ность которых пропорциональна сдвигу фазы между напряжениями сети и инвертора. Необходимо опреде- лить знак этого сдвига. Для этого используется D- триггер, на информационный вход D которого пода- ется логический сигнал, равный логической 1 при положительном значении напряжения АИН и логиче- скому 0 – при отрицательном значении, а на вход синхронизации подается логический сигнал, равный логической 1 при положительном значении напряже- ния сети и логическому 0 – при отрицательном значе- нии. Выходной сигнал триггера преобразуется в ме- андр единичной амплитуды utr. Результирующий раз- ностный сигнал ошибки по фазе Δϕ получается путем перемножения этого сигнала с импульсами, длитель- ность которых пропорциональна фазовому сдвигу. Для подстройки выходного напряжения инвертора по фазе полученный разностный сигнал пропускается через ПИ регулятор и суммируется с сигналом обрат- ной связи по скорости. Специального рассмотрения требует задача оп- ределения условия синхронизации выходного напря- жения АИН с напряжением сети. Этому условию тео- ретически соответствует нулевая длительность разно- стных импульсов, однако зафиксировать ее достаточ- но сложно, поэтому критерием синхронизации явля- ется длительность разностного импульса меньшая определенного значения. В цифровой системе управ- ления решение этой задачи не представляет сущест- венной сложности, можно зафиксировать импульсы длительностью до 100 μs, что соответствует углам сдвига 1,8 электрических градусов. В аналоговой сис- теме управления необходимо использовать системы сдвига на RC-цепях. Естественно точность в таком случае оказывается заметно ниже, однако для безава- рийного переключения на сеть достаточно угла сдвига 5-10 электрических градусов. Как было отмечено выше, после срабатывания автоматического выключателя Q1 необходимо под- держивать выходное напряжении АИН равным на- пряжению в сети. Непосредственно перед коммутацией это усло- вие выполняется. Однако в исследуемой системе управления амплитуда и угол поворота вектора пото- косцепления ротора определяются путем интегриро- вания напряжения статора. В момент переключения присутствует некоторая кратковременная несиммет- рия напряжений и токов статора, которая вносит су- щественную ошибку в формирование напряжения управления. Естественным представляется использо- вание на этапе параллельной работы сети и инвертора напряжения сети us в качестве напряжений управле- ния инвертора uу. Для этого необходимо трансформи- ровать структуру системы управления так, как пока- зано на рис. 5. уu su iu уu + − + + Рис. 5. Структура формирования напряжения управления на интервале коммутации Електротехніка і Електромеханіка. 2008. №3 13 Отметим, что если коэффициент несинусо- идальности напряжения сети относительно велик, то искажения напряжения сети могут оказывать влияние на интервале совместной работы сети и инвертора. Поэтому необходима отрицательная обратная связь по выходному напряжению инвертора ui. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СП АИН Рассчитаем основные элементы системы пуска асинхронной машины с короткозамкнутым ротором мощностью 630 kW. Номинальное линейное напря- жение статора составляет 10 kV, а номинальный ток статора – 40,4 А. Расчет емкости конденсатора в цепи постоянного тока инвертора проводится из условия поддержания напряжения с заданной амплитудой пульсации при максимальном токе нагрузки. Требуемую емкость можно приблизительно определить, пренебрегая пульсациями выходного напряжения выпрямителя из следующего выражения: . U tI C d d Δ Δ⋅ = (1) Id – входной ток инвертора, принимаем равным 75 А (что соответствует значению момента 1,35 от номина- ла, поддерживаемому в процессе пуска); Δt – интервал времени, между подзарядками конденсатора от сети (примерно 10 ms); ΔU – допустимый провал напряже- ния, принимаем равным 750 V. Тогда емкость конденсатора Cd составляет: .101 750 01.075 3 FCd −⋅= ⋅ = Расчет элементов фильтра на выходе АМ носит компромиссный характер. Наибольшую проблему вызывает определение индуктивности реактора фильтра Lф. С одной сторо- ны, чем больше индуктивность Lф, тем лучше сгла- женной будет форма выходного напряжения на АМ. А с другой стороны, эта индуктивность включена по- следовательно с обмотками статорам АМ и оказывает влияние на процессы в машине. При моделировании установлено, что добиться устойчивости регуляторов СУ СП АИН возможно при значении индуктивности Lф равной 50% от индуктивности рассеяния статора. То есть индуктивность реактора составляет 20 mH. Амплитуда старшей гармоники выходного на- пряжения инвертора с частотой ШИМ примерно рав- на dU⋅4.0 . Тогда амплитуда тока этой частоты со- ставляет: kL U0,4 I ⋅⋅ω ⋅ = ф d шим , (2) где 10050/5000/шим === cffk . А5.9 00102.0314 500014.0 шим = ⋅⋅ ⋅ =I . Несмотря на то, что таких высших гармоник тока много, суммарное действующее значение всех выс- ших гармоник тока все-таки меньше номинального тока статора АМ. Активное сопротивление реактора фильтра вы- бираем равным 1% от индуктивного сопротивления на частоте сети 50 Hz, то есть rф = 0,063 Ω. Выбор емкости конденсатора также неоднозна- чен. Очевидно, что для улучшения фильтрации высо- кочастотных пульсаций желательно повышать вели- чину этой емкости. А с другой стороны при увеличе- нии этой емкости резонансная частота фильтра при- ближается к частоте сети 50 Hz, что недопустимо. В предложенной системе пуска емкость конденсаторов фильтра выбрана равной 5 µF. Электромагнитные процессы на интервале па- раллельной работы автономного инвертора и сети можно рассматривать с использованием эквивалент- ной схеме, представленной на рисунке 6. В этой схеме условно введена нулевая точка сети, инвертора и на- грузки. Асинхронная машина представлена схемой замещения, соответствующей на конечной стадии пуска последовательному включению активного со- про-тивления статора rм, индуктивности рассеяния статора Lм, и противоЭДС e. Необходимо также учесть сопротивления и инду- ктивность в цепях сети (rс, Lс) и инвертора (rф, Lф). Индуктивность сети Ls определяется по мощно- сти короткого замыкания Pкз. кз 2 л c P U L ⋅ω = . (3) Подставляя в (3) значение действующего линей- ного напряжения 10 кV, угловой частоты 314 1/s и мощности короткого замыкания 30 MW, получим: .Гн0106.0 103314 10 7 24 c = ⋅⋅ =L Активное сопротивление сети принимаем рав- ным 1 Ω. cu иici мi мr мL e мu фC фL cмi имi cмi Рис. 6. Эквивалентная схема СП АИН на этапе коммутации Влиянием конденсаторов фильтра Сф можно пренебречь, поскольку на интервале коммутации рас- сматриваются переходные процессы с частотой сети, а сопротивление конденсаторов фильтра переменному току частотой 50 Hz составляет 640 Ω (в 4 раза боль- ше базового сопротивления АМ). С учетом принятых допущений можно выделить в схеме 3 тока: iс - ток сети, iи - ток инвертора, iм - ток машины. Эти токи содержат вынужденную и свобод- ную составляющие. Анализ осциллограмм, получен- ных при моделировании системы пуска, показывает, что длительность переходного процесса не превышает 5-10 ms. Поэтому для упрощения анализа можно пре- небречь свободной составляющей и ограничится рас- четом установившегося режима. Для определения токов в установившемся режиме можно воспользо- ваться методом контурных токов. Выделим 3 контура, 14 Електротехніка і Електромеханіка. 2008. №3 как показано на рисунке 6, с токами iсм., iси, iим. Значе- ния контурных токов равны: ( ) ( )( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )( )⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎩ ⎪⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎨ ⎧ +ω++ − = +ω++ − +ω++ − = 2 им 2 им и им 2 ис 2 ис ис си 2 мс 2 мс с см LLrr eui LLrr uu i LLrr eu i . (4) Токи сети, инвертора и машины определяться следующим образом: ⎪ ⎩ ⎪ ⎨ ⎧ −= += += смими имсмм сисмс iii iii iii . (5) Анализируя систему уравнений (5) можно сде- лать следующий вывод: для обеспечения переключе- ния машины на сеть без бросков момента на валу, необходимо минимизировать ток iим, поскольку ток iсм, примерно равен установившемуся току АМ непо- средственно перед коммутацией. Однако, в таком случае ток инвертора iи полностью равен контурному току iси. Величина тока iси пропорциональна разности напряжения сети и инвертора, то есть на интервале коммутации необходимо поддерживать первую гар- монику напряжения на выходе инвертора примерно равной напряжению сети. Определим требуемую точность поддержания выходного напряжения инвертора на этапе коммута- ции. Предположим, что амплитудное значение тока инвертора на этом этапе составляет 200% от номи- нального тока АМ, то есть 114 А. Тогда разность на- пряжений сети и инвертора не должна превышать )()( сфсиmaxис LLiuu +⋅ω⋅=− (6) V1095)0106,002,0(314114)( maxис =+⋅⋅=− uu . Описанный выше регулятор напряжения управле- ния позволяет поддерживать разностное напряжение не более чем 1000 V на всем интервале коммутации. МОДЕЛИРОВАНИЕ СП АИН Моделирование комбинированной системы пус- ка проведено с помощью программного пакета Matlab Simulink/SimPowerSystem [3] . Создана дискретная модель с фиксированным шагом счета (при моделировании значение шага по умолчанию уменьшено в два раза - до 1 µs для повы- шения точности расчетов). Это существенно ускорило скорость моделирования, и сняло некоторые ограни- чения, характерные для моделей с непрерывными со- стояниями и переменным шагом счета. Система управления построена в относительных единицах. Все параметры, связанные с асинхронной машиной, выведены в отдельный блок констант. Это позволяет достаточно просто проводить моделирова- ние для АМ различной мощности и конструкции и анализировать подобие процессов пуска. При моделировании относительное сопротивле- ние обмоток статора и ротора принято 0,035 (абсо- лютное значение 5 Ω), относительная индуктивность рассеяния статора и ротора – 0,1 (абсолютное значе- ние 44,5 mH), относительная индуктивность контура намагничивания – 3,0 (абсолютное значение 1,35 H). Моделирование проводилось при изменении от- носительного механического момента нагрузки, при- веденного к валу, от 0,1 до 1 с шагом 0,1. Сигналы заданий в относительных единицах ус- танавливались следующие: по электромагнитному моменту устанавливался равным 1,35, а по потокос- цеплению ротора – 0,7. Результаты моделирования при значении приве- денного механического момента нагрузки на валу равном 20% приведены на рис. 7-8, а при значении приведенного механического момента нагрузки 100% от номинального электромагнитного момента (4011 N·m) – на рис. 9-10. Рис. 7. Результаты моделирования пуска с моментом на валу равным 20% от номинального Електротехніка і Електромеханіка. 2008. №3 15 Рис. 8. Результаты моделирования пуска с моментом на валу равным 20% от номинального (процесс переключения на сеть) Рис. 9. Результаты моделирования пуска с номинальным моментом на валу 16 Електротехніка і Електромеханіка. 2008. №3 Рис. 10. Результаты моделирования пуска с номинальным моментом на валу (процесс переключения на сеть) На рис. 7 и 9 показаны, соответственно, потокос- цепление ротора и электромагнитный момент в отно- сительных единицах, а также ток статора и скорость вращения вала в абсолютных единицах на всем ин- тервале пуска. На рис. 8 и 10 показано напряжение на статоре, ток статора, ток инвертора и ток сети в таком масштабе, чтобы было видно интервал параллельной работы инвертора и сети. При моделировании пред- полагалось, что автоматический выключатель, отклю- чающий инвертор, размыкается через 50 ms после подключения машины к сети. Как видно из приведенных осциллограмм в про- цессе пуска четко выделяются 4 участка: 1. Разгон от АИН до скорости 140 1/s (при этом потокосцепление равно 1, а момент 1,35 от номиналь- ного значения); 2. Подстройка частоты и фазы выходного напря- жения АИН для синхронизации с напряжением сети (при этом электромагнитный момент зависит от мо- мента нагрузки); 3. Интервал параллельной работы сети и инвер- тора; 4. Работа АМ от сети. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Предложенная система пуска асинхронной ма- шины на основе автономного инвертора напряжения с ШИМ позволяет осуществить разгон АМ при любом законе изменения момента нагрузки на валу. После разгона происходит синхронизация вы- ходного напряжения инвертора с напряжением в пи- тающей сети и переключение асинхронной машины на сеть. Методом компьютерного математического моде- лирования подтверждена возможность переключения с интервалом параллельной работы инвертора и сети. Преимуществом предложенной системы, по сравнению с СП на основе преобразователей ведомых сетью, является ограничение тока статора АМ на за- данном уровне на всем интервале пуска. ЛИТЕРАТУРА [1] Жемеров Г.Г., Крылов Д.С. Система пуска асинхронной машины на основе трехпульсного трехфазно- трехфазного непосредственного преобразователя часто- ты. "Технічна електродинаміка". Темат. Вып. "Силова електроніка та енергоефективність" ч. 2, 2005 С. 73-80. [2] Усольцев А.А. Частотное управление асинхронными двигателями. Учебное пособие. – СПб: СПбГУ ИТМО, 2006, – 94 с. [3] Герман-Галкин С.Г. Компьютерное моделирование по- лупроводниковых систем в Matlab 6.0: Учебное пособие. – СПб.: КОРОНА принт, 2001. – 320 с., ил. Поступила 25.10.2007

Пуск асинхронной машины от автономного инвертора напряжения с шим с синхронизацией напряжения инвертора и сети

Репозитарії

Схожі ресурси