ЭНЕРГЕТИКА
Войти на сайт | Регистрация
УДК 621.316.728
Повышение эффективности асинхронных электроприводов с прямым управлением моментом
Васильев Богдан Юрьевич, кандидат технических наук, кафедра «Электротехника, электроэнергетика, электромеханика», Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», г. Санкт-Петербург, vasilev.bu@mail.ru
Козярук Анатолий Евтихиевич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Электротехники, электроэнергетики, электромеханики», Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», г. Санкт-Петербург, kozjaruk@mail.ru
Аннотация
Дана структура асинхронного электропривода с алгоритмом прямого управления моментом. Изложены особенности классической системы прямого управления. Показано, что в ней из-за невозможности плавного перемещения выходного вектора потокосцепления наблюдаются повышенные искажения кривых тока и напряжения, а это снижает уровень электромагнитной совместимости электроприводов. Описан алгоритм пространственно-векторной (ПВ-) модуляции, приведены математические соотношения, сопутствующие отдельным этапам преобразования переменных в системе управления, изображены временные диаграммы работы автономного инвертора. Выполнено математическое моделирование электропривода с асинхронным двигателем 75 кВт и прямым управлением моментом. Приведены графики линейного напряжения и выходного тока автономного инвертора, а также их спектральные составы для двух схем: с автоматической коммутацией и ПВ-модуляцией. Показано, что в случае с ПВ-модуляцией снижаются пульсации электромагнитного момента, а благодаря однополярности импульсов на полупериоде основной гармоники линейного напряжения существенно снижаются коэффициенты нелинейных искажений тока и напряжения на выходе автономного инвертора.
Ключевые слова
автоматизированный электропривод, асинхронный двигатель, автономный инвертор, алгоритм управления, прямое управление моментом, пространственно-векторная модуляция
Литература
1. Козярук, А.Е. Структура, состав и алгоритмы управления высокоэффективных электроприводов газоперекачивающих агрегатов / А.Е. Козярук, Б.Ю. Васильев // Электротехника. – 2013. – № 2. – С. 43–51.
2. Васильев, Б.Ю. Мехатронные перекачивающие комплексы на основе регулируемых электроприводов для подводного компремирования и транспортировки природного газа / Б.Ю. Васильев // Мехатроника, автоматизация, управление. – 2013. – № 3. – С. 55–60.
3. Электроприводы переменного тока на базе непосредственных преобразователей частоты с ШИМ: монография / под общ. ред. Р.Т. Шрейнера. – Екатеринбург: Российский государственный профессионально-педагогический университет, Учреждение Российской академии образования «Уральское отделение», 2012. – 223 с.
4. Силовые полностью управляемые полупроводниковые преобразователи (моделирование и расчет) / под ред. Е.А. Крутякова. – СПб., 2003. ⎯ 172 с.
5. Виноградов, А.Б. Векторное управление электроприводами переменного тока / А.Б. Виноградов. – Иваново: Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина, 2008. ⎯ 298 с.
6. Усольцев, А.А. Частотное управление асинхронными двигателями: учеб. пособие / А.А. Усольцев. – СПб.: СПбГУ ИТМО, 2006. – 94 с.
7. Козярук, А.Е. Алгоритмы управления энергоэффективным высокооборотным электроприводом газоперекачивающего агрегата / А.Е. Козярук, Б.Ю. Васильев // Известия вузов. Электромеханика. – 2012. – № 3. – С. 40–44.
8. Васильев, Б.Ю. Исследование эффективности современных электроприводных газоперекачивающих агрегатов / Б.Ю. Васильев // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». – 2012. – № 4. – С. 104–110. – http://www.ogbus.ru/authors/Vasiliev/Vasiliev_1.pdf. 9. Пат. РФ. №2467462. Трехфазный активный выпрямитель. Патент на изобретение / А.Е. Козярук, Б.Ю. Васильев, А.О. Свириденко. – 2011133095/07 заявл. 05.08.2011; опубл. 20.11.2012.
10. Пат. РФ. 2476982. Способ управления электромагнитным моментом асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором / А.Е. Козярук, Б.Ю. Васильев. – 2011132450/07 заявл. 01.08.2011; опубл. 27.02.2013.
11. Study of a novel over-modulation technique based on space-vector PWM / H. Quan, Z. Gang, Z. Wu, Z. Liu // IEEE computer distributed control and intelligent environmental monitoring. – 2011. – P. 295–298.
12. Leedy, A.W. Harmonic Analysis of a space vector PWM inverter using the method of multiple pulses / A.W. Leedy, R.M. Nelms // IEEE transactions on industrial electronics. – 2006. – № 4. – P. 1182–1187.
13. Васильев, Б.Ю. Повышение эффективности алгоритмов управления электроприводами методами нечеткой логики / Б.Ю. Васильев // Научно-технические ведомости СПбГПУ. – 2012. – № 3-2(154). – С. 229–233.
14. Hendawi, E. Analysis, simulation and implementation of space vector pulse width modulation inverter / E. Hendawi, F. Khater, A. Shaltout // International conference on application of electrical engineering. – 2011. – P. 124–131.
15. Ogbuka, C.U. A Generalized Rectified Sinusoidal PWM technique for harmonic elimination/ C.U. Ogbuka, M.U. Agu // The pacific journal of science and technology. –2009. – №. 2. – P. 21–26.
16. Козярук, А.Е. Прямое управление моментом в электроприводе переменного тока машин и механизмов горного производства: учебное пособие/ А.Е. Козярук, В.В. Рудаков. – СПб.: 2008. – 99 с.
17. Gupta, A.K. A general space vector PWM algorithm for multi-level inverter, including operation in overmodulation range / A.K. Gupta, A.M. Kambadkone // International electric machines and drives conference. – 2005. – P. 2527–2533.
18. Tripathi, A.A. Direct method of overmodulation with integrated closed loop stator flux vector control / A.A. Tripathi, M. Kambadkone, S.K. Panda // IEEE Trans. PE. – 2005. – № 20. – P. 1161–1168.
19. Васильев, Б.Ю. Повышение энергоэффективности транспортировки природного газа средствами электроприводных газоперекачивающих агрегатов / Б.Ю. Васильев // Електромеханiчнi I енергозберiгаючi системи. – 2012. – № 3. – С. 267–268.
Источник
Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». – 2013. – Т. 13, № 2. – C. 75-84.