Моделирование работы зависимого инвертора напряжения с управлением по фазе тока
Применение современных полупроводниковых вентилей. Сравнение результатов математического моделирования и экспериментальных данных работы зависимого инвертора напряжения на асинхронизированный вентильный электродвигатель на базе инвертора напряжения.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 28.01.2020 |
| Размер файла | 148,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Моделирование работы зависимого инвертора напряжения с управлением по фазе тока
И.В. Гуляев1, И.С. Юшков1, Ю.П. Кубарьков2
1 Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева
430005, Республика Мордовия, г. Саранск, ул. Большевистская, 68
2 Самарский государственный технический университет
443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244
Выполнено сравнение результатов математического моделирования и экспериментальных данных работы зависимого инвертора напряжения на асинхронизированный вентильный электродвигатель на базе инвертора напряжения.
Ключевые слова: модель, асинхронизированный вентильный электродвигатель, IGBT-модуль.
На современном этапе развития силовой преобразовательной техники актуальным стоит вопрос применения современных полупроводниковых вентилей в зависимых инверторах. Современные IGBT модули, применяемые в инверторах, являются полностью управляемыми и поэтому могут обеспечивать регулировку энергетических показателей в нагрузке.
В качестве электродвигателя, работа которого обеспечивается за счет применения зависимого инвертора напряжения, может быть выбран асинхронизированный вентильный двигатель (АВД) (рис. 1) [1].
АВД представляет собой машинно-вентильный комплекс на базе асинхронного двигателя с фазным ротором, включенным в режиме двойного питания и управляемого по принципу вентильного двигателя. Обмотка возбуждения питается от автономного инвертора напряжения (АИН) трехфазным переменным напряжением низкой фиксированной частоты, и тем самым создается вращающееся магнитное поле уже при неподвижном роторе; обмотка статора (якоря) - от преобразователя частоты ПЧ, инвертор которого является зависимым. Когда ротор начинает вращаться, выходная частота ПЧ статора автоматически увеличивается на величину частоты вращения ротора. Для питания цепи якоря АВД может использоваться ПЧ с инвертором напряжения на IGBT-модулях. Применение двух ПЧ в статоре и роторе позволяет управлять четырьмя переменными и, как следствие, управлять энергетическим режимом работы машины.
Особенностью работы зависимого инвертора напряжения является то, что необходимо синхронизировать частоту выходного напряжения инвертора с частотой вращения АВД. При этом необходима жесткая привязка фазы напряжения к фазе тока с целью управления энергетическими режимами инвертора.
Для исследований режимов работы такого инвертора была создана имитационная SIMULINK-модель в среде математического моделирования MATLAB (рис. 2).
Работа зависимого инвертора напряжения осуществляется за счет синхронизации по фазе тока. Управление моментами коммутации вентилей относительно фазы тока вносит трудности, связанные с тем, что до пуска инвертора необходимо обеспечить ток на входе инвертора - предпусковой ток; при питании статора АВД этот ток должен быть небольшим, чтобы не запустить двигатель в режиме асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором [2].
Рис. 1. Структурная схема АВД
Рис. 2. Модель АВД
напряжение асинхронизированный вентиль
Разработанная математическая модель реализована для экспериментального АВД, у которого электромагнитные параметры Т-образной схемы замещения на базе асинхронного двигателя 4AK160M4Y3 следующие: , , , , , [3].
Исследования АВД с коммутацией IGBT-модулей показали, что электромагнитный вращающий момент двигателя колеблется с частотой коммутации инвертора напряжения якоря (рис. 3), а механическая характеристика имеет отрицательную жесткость (рис. 4).
Рис. 3. Переходные процессы при пуске двигателя
Напряжение на выходе инвертора может иметь прямоугольную форму, а может быть модулированным, например, по алгоритмам широтно-импульсной модуляции (ШИМ).
Результаты моделирования показывают, что при частоте возбуждения и угле коэффициент мощности становится равным , что выше по сравнению с коэффициентом мощности базового двигателя.
Рис. 4. Механические характеристики АВД
После введения ШИМ выходного напряжения инвертора коэффициент мощности приближается к , поскольку ШИМ выходного напряжения инвертора влияет на энергетику.
На рис. 4. приведены экспериментальные (1) и расчетные (2) механические характеристики исследованного АВД. Как видно, они отличаются не более чем на 10-15%, что подтверждает правильность теоретического анализа. Эксперимент показал также, что двигатель надежно пускается в ход.
Проведенные исследования режимов работы АВД от инвертора напряжения на имитационной модели показали, что управление инвертором по фазе тока позволяет жестко фиксировать сдвиг фаз между током и напряжением, а применение ШИМ выходного напряжения инвертора улучшает энергетические характеристики.
Библиографический список
Копылов И.П. Асинхронизированный вентильный двигатель с ортогональным управлением / И.П. Копылов, Ю.П. Сонин, И.В. Гуляев, А.А. Вострухин // Электротехника. - 2002. - №9. - С.2-5.
Патент №87303 РФ. Устройство для управления инвертором напряжения вентильного двигателя / И.В. Гуляев, Г.М. Тутаев, И.С. Юшков. Бюл. №27, 2009.
Тутаев Г.М. Математическая модель двигателя двойного питания при векторном управлении / Г.М. Тутаев, А.Н. Ломакин // Известия вузов. Электромеханика. - 2007. - № 5. - С. 8-14.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Особенности управления электродвигателями переменного тока. Описание преобразователя частоты с промежуточным звеном постоянного тока на основе автономного инвертора напряжения. Динамические характеристики САУ переменного тока, анализ устойчивости.
курсовая работа [619,4 K], добавлен 14.12.2010Назначение полевых транзисторов на основе металлооксидной пленки, напряжение. Вольт-амперная характеристика управляющего транзистора в крутой линейной части. Передаточная характеристика инвертора, время переключения. Вычисление скорости насыщения.
контрольная работа [103,9 K], добавлен 14.12.2013Экспериментальное исследование распределения напряжения и тока вдоль однородной линии при различных режимах работы. Расчет зависимости действующих значений напряжения в линии от координаты для каждого режима. Графики расчетных функций напряжения.
лабораторная работа [771,3 K], добавлен 19.04.2015Прямые и косвенные измерения напряжения и силы тока. Применение закона Ома. Зависимость результатов прямого и косвенного измерений от значения угла поворота регулятора. Определение абсолютной погрешности косвенного измерения величины постоянного тока.
лабораторная работа [191,6 K], добавлен 25.01.2015Выбор оптимального варианта структурной схемы вызывного устройства, используемого в составе зарядного устройства аккумуляторов. Определение объема трансформатора и реактора. Расчет характеристик инвертора и выбор компонентов его принципиальной схемы.
контрольная работа [346,7 K], добавлен 07.07.2013Разложение периодической функции входного напряжения в ряд Фурье. Расчет гармонических составляющих токов при действии на входе цепи напряжения из 10 составляющих. Построение графика изменения входного напряжения и тока в течение одного периода в 1 ветви.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 10.04.2014История высоковольтных линий электропередач. Принцип работы трансформатора - устройства для изменения величины напряжения. Основные методы преобразования больших мощностей из постоянного тока в переменный. Объединения элетрической сети переменного тока.
отчет по практике [34,0 K], добавлен 19.11.2015Назначение и режимы работы трансформаторов тока и напряжения. Погрешности, конструкции, схемы соединений, испытание трансформаторов, проверка их погрешности. Контроль состояния изоляции трансформаторов, проверка полярности обмоток вторичной цепи.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 27.10.2014Применение трансформаторов в электросети для повышения напряжения генераторов и понижения напряжения линии передач. Принцип работы высокочастотных импульсных трансформаторов в блоках питания радиотехнических и электронных устройств (компьютеров).
презентация [1,2 M], добавлен 31.03.2015Составление математических моделей цепи для мгновенных, комплексных, постоянных значений источников напряжения и тока. Расчет токов и напряжений на элементах при действии источников напряжения и тока. Входное сопротивление относительно источника сигнала.
курсовая работа [818,5 K], добавлен 13.05.2015Расчет сопротивления внешнего шунта для измерения магнитоэлектрическим амперметром силового тока. Определение тока в антенне передатчика при помощи трансформатора тока высокой частоты. Вольтметры для измерения напряжения с относительной погрешностью.
контрольная работа [160,4 K], добавлен 12.05.2013Показатели качества электроэнергии. Причины, вызывающие отклонения параметров сети от номинальных значений. Отклонение напряжения и его колебания. Отклонение фактической частоты переменного напряжения. Несинусоидальность формы кривой напряжения и тока.
контрольная работа [153,4 K], добавлен 13.07.2013Виды стабилизаторов: постоянного тока (линейный и импульсный) и переменного напряжения (феррорезонансный и современный). Основные типы современных стабилизаторов: электродинамические, сервоприводные (механические), электронные, статические, релейные.
реферат [288,5 K], добавлен 30.12.2014Мгновенное значение напряжения, определение действующей силы тока с учетом данных о ее амплитудном значении. Амплитудное значение общего напряжения цепи. Характер нагрузки ветвей сети. Коэффициент полезной мощности цепи, реактивное напряжение участков.
контрольная работа [313,0 K], добавлен 11.04.2010Синусоидальные токи и напряжения. Максимальные значения тока и напряжения и угол сдвига фаз между напряжением и током. Тепловое действие в линейном резистивном элементе. Действующее значение гармонического тока. Действия с комплексными числами.
презентация [777,5 K], добавлен 16.10.2013Схема компенсационного стабилизатора напряжения на транзисторах. Определение коэффициентов пульсации, фильтрации и стабилизации. Построение зависимости выходного напряжения от сопротивления нагрузки. График напряжения на входе и выходе стабилитрона.
лабораторная работа [542,2 K], добавлен 11.01.2015Расчет тока в индуктивности и напряжения на конденсаторе до коммутации по схеме электрической цепи. Подсчет реактивного сопротивления индуктивности и емкости. Вычисление операторного напряжения на емкости с применением линейного преобразования Лапласа.
контрольная работа [557,0 K], добавлен 03.12.2011Параметры трансформатора тока (ТТ). Определение токовой погрешности. Схемы включения трансформатора тока, однофазного и трехфазного трансформатора напряжения. Первичная и вторичная обмотки ТТ. Определение номинального первичного и вторичного тока.
практическая работа [710,9 K], добавлен 12.01.2010Повышение устойчивости питающего напряжения посредством применения специальных стабилизаторов напряжения. Изучение принципа действия параметрических и компенсационных стабилизаторов постоянного напряжения, определение и расчет их основных параметров.
лабораторная работа [1,8 M], добавлен 12.05.2016Длительность провала напряжения. Роль провалов напряжения для улучшения качественных характеристик сети. Оценка коэффициента несимметрии напряжения по обратной последовательности. Повышение коэффициента мощности электрической тяги переменного тока.
контрольная работа [215,0 K], добавлен 18.05.2012
