Аннотация
Актуальность исследований связана с разработкой систем скалярных частотно-регулируемых электроприводов с асинхронными двигателями как с новыми структурами, так и с вновь образованными производственными лабораториями. Благодаря своей относительной простоте скалярные частотно-регулируемые электроприводы являются наиболее применяемыми в тех промышленных механизмах, где не требуется большой диапазон регулирования скорости и высокие качества переходных процессов. Переходные процессы в скалярных электроприводах должны протекать при наложенных на ток и момент ограничениях.
Целью работы является синтез параметров регуляторов ограничения тока и формулирование рекомендаций по их выбору с учетом разрядности аналого-цифровых преобразователей датчиков тока, качества переходных процессов в контуре ограничения тока, квантования сигналов цепи обратной связи по току, а также исследование систем токоограничения в скалярных электроприводах с асинхронными двигателями.
В работе выполнены исследования электроприводов методом имитационного моделирования в программной среде MATLAB (Simulink). Учтены основные особенности силовой цепи преобразователя частоты и системы управления электроприводом. Обосновано, что для повышения достоверности результатов моделирования процессов скалярных электроприводов с асинхронными двигателями модель преобразователя частоты должна учитывать все основные элементы: сеть, выпрямитель, сопротивления проводов и кабелей, емкостный фильтр, инвертор напряжения с ШИМ, а в сигнал управления инвертором необходимо вводить третью гармонику напряжения. Установлено, что наиболее целесообразно токоограничение в скалярных частотно-регулируемых электроприводах следует осуществлять с помощью задержанной отрицательной обратной связи или токовой отсечки в канале регулирования частоты как при управляющих, так и при возмущающих воздействиях. Требуемое качество процессов моделирования подтверждено опытом использования разработанной модели для предварительной настройки асинхронных электроприводов.
Ключевые слова: частота, асинхронный электропривод, скалярное управление, момент, широтно-импульсная модуляция, имитационное моделирование, предельный ток, динамические характеристики, статор
Список литературы
1. A new natural gamma radiation measurement system for marine sediment and rock analysis/M.A. Vasilev, P. Blum, G. Chubarian, R. Olsen, C. Bennight, T. Cobine, D. Fackler, M. Hastedt, D. Houpt, Z. Mateo Y.B. Vasileva// Journal of Applied Geophysics. –2011. – Vol. 75, iss. 3. – P. 455–463. – doi: 10.1016/j.jappgeo.2011.08.008.
2. Orlowska-Kowalska T., Tarchala G., Dybkowski M. Sliding-mode direct torque control and sliding-mode observer with a magnetizing reactance estimator for the field-weakening of the induction motor drive // Mathematics and Computers in Simulation. –2014. –Vol. 98. –P. 31–45. – doi: 10.1016/j.matcom.2013.05.012.
3. An improved stator winding fault tolerance architecture for vector control of induction motor: theory and experiment / G. Abdelmadjid, B.S. Mohamed, T. Mohamed, S. Ahmed, M. Youcef// Electric Power Systems Research. –2013. – Vol. 104. – P. 129–137. – doi: 10.1016/j.epsr.2013.06.023.
4. Vaez-Zadeh S., Jalali E. Combined vector control and direct torque control method for high performance induction motor drives //Energy Conversion and Management. –2007. – Vol. 48,
iss. 12. – P. 3095–3101. – doi: 10.1016/j.enconman.2007.05.010.
5. Sutikno T., Idris N.R.N., Jidin A. A review of direct torque control of induction motors for sustainable reliability and energy efficient drives // Renewable and Sustainable Energy Reviews. –2014. – Vol. 32. –P. 548–558. – doi: 10.1016/j.rser.2014.01.040.
6. Dominic D.A., Chelliah T.R.Analisis of field-oriented controlled induction motor drives under sensor faults and an overview of sensorless schemes // ISA Transactions. –2014. – Vol. 53,
iss. 5. – P. 1680–1694. – doi: 10.1016/j.isatra.2014.04.008.
7. Воронин П.А. Силовые полупроводниковые ключи: семейства, характеристики, применение. – М.: Додэка-XXI, 2001. – 384 с.
8. Idir A., Kidouche M. Real-time simulation of V/f scalar controlled induction motor using RT-lab platform for educational purpose // Recent advances in systems: proceedings of the 2013 International Conference on Systems, Control and Informatics (SCI 2013), Venice, Italy, September 28–30, 2013. – Venice, 2013. – P. 189–192. – (Recent advances in Electrical Engineering; 24).
9. Akin B., Nishant G. Scalar (V/f) control of 3-phase induction motors: application report SPRABQ8 / Texas Instrument Incorporated. – Dallas, Texas: Texas Instruments, 2013. – 25 p.
10. Чернышев А.Ю., Чернышев И.А. Определение параметров схемы замещения асинхронного двигателя по каталожным данным // Электромеханические преобразователи энергии: материалы международной научно-технической конференции, 17–19 октября 2007 г. – Томск: Изд-во ТПУ, 2007. – С. 269–272.
11. Шрейнер Р.Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты. – Екатеринбург: УРО РАН, 2000. – 654 с.
12. Real-time modeling and simulation of an active power filter / S. Beaulieu, M. Ouhrouche, C. Dufour, P.F. Allaire // Proceedings of the Ninth IASTED International Conference on Power and Energy Systems, PES 2007, Clearwater, Florida, USA, January 3–5, 2007. – Calgary, ACTA Press, 2007. – P. 128–133.
13. Akin B., Nishant G. Scalar (V/f) control of 3-phase induction motors / Texas Instruments Incorporated. – Dallas, Texas, 2000. – 27 p. – (C2000: Systems and Applications).
14. Akroum H., Kidouche M., Aibeche A. Scalar control of induction motor drives using dSPACE DS1104 // Recent advances in systems: proceedings of the 2013 International Conference on Systems, Control and Informatics (SCI 2013), Venice, Italy, September 28–30, 2013. – Venice, 2013. – P. 322–327. – (Recent advances in Electrical Engineering; 24).
15. Современная технология разработки цифровых систем управления электроприводами / А.С. Каракулов, Н.В. Гусев, Г.B. Родионов, М.В. Сливенко // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. – 2011. – № 6. – С. 46–50.
