
Тип работы:	Предмет:	Язык работы:

АСИНХРОННЫЙ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД С СИСТЕМОЙ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕМЕННОЙ СТРУКТУРЫ

Работа №	102107
Тип работы	Авторефераты (РГБ)
Предмет	механика
Объем работы	24
Год сдачи	2020
Стоимость	250 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено	256

Не подходит работа?

Узнай цену на написание

Содержание

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ 2
Практическая значимость работы 5
Положения, выносимые на защиту 6
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 7
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 23
Список литературы 24

Введение

Актуальность темы исследования. В настоящее время наиболее широкое распространение получил частотно-регулируемый электропривод переменного тока на базе асинхронного короткозамкнутого двигателя. Главными достоинствами асинхронного электропривода, которые привели к его широкому распространению, являются надёжность и простота конструкции, минимальные требования к обслуживанию.
Повышение требований к энергетической и электромеханической эффективности электропривода, а также к его технологическим показателям таким, как нагрузочная способность, диапазон регулирования и ремонтопригодность определили основные направления развития асинхронных электроприводов, в том числе, создание энергоэффективных приводов.
Степень разработанности проблемы исследования. Вопросы энергоэффективного управления асинхронными электроприводами, получили значительное развитие в работах М.П. Костенко, А.А. Булгакова, А.С. Сандлера, Р.Т. Шрейнера и В.Н. Полякова, Филюшова Ю.П., а также других публикаций. В рамках этих работ получено комплексное решение энергетической и электромеханической задач оптимального (экстремального) управления. Подробно изложены вопросы многокритериальной оптимизации режимов работы асинхронного двигателя.
Практическое применение законы экстремального управления нашли в векторных системах управления. Необходимо отметить, что такие системы отличаются, как правило, высокой сложностью, чувствительностью к параметрам объекта регулирования. Так же известны решения экстремального управления стационарными режимами асинхронных электроприводов, характеризующихся постоянным моментом нагрузки.
Опираясь на опыт этих исследований можно сказать, что практическая реализация экстремальных систем регулирования требует дальнейшего
4 изучения. В связи с этим, общим направлением работы является поиск простого в реализации алгоритма оптимизации, доставляющего максимум выбранному показателю качества.
В данной работе, в качестве объекта исследования, выбран электропривод на базе полупроводникового преобразователя частоты с широтно-импульсной модуляцией, с разомкнутой по скорости скалярной системой управления. В настоящее время электроприводы такого типа используются, преимущественно, в транспортных механизмах, таких как электропогрузчики, электрокары, самоходные вагоны, реже электротранспорт. Выполняемая ими технологическая задача характеризуется широким диапазоном изменения момента нагрузки при, как правило, фиксированном задании на скорость и независящим от данного электропривода значении скорости.
При такой постановке технологической задачи представляется целесообразным применение законов экстремального управления, в рамках комплексной оптимизационной задачи. С одной стороны, для выполнения технологической задачи требуется обеспечение максимально возможного момента электропривода на всем диапазоне изменения скоростей, с другой стороны при изменении момента нагрузки и задания на скорость требуется сохранение энергетических показателей на максимально возможном уровне.
Целью данной работы является внедрение закона экстремального управления моментом, сохраняющего энергетические показатели режимов работы асинхронных двигателей, в электропривод на базе полупроводникового преобразователя частоты с широтно-импульсной модуляцией, с разомкнутой по скорости скалярной системой управления, режим работы которого характеризуется широким диапазоном изменения момента нагрузки.
Задачи исследования:
б выбрать показатель для оценки энергоэффективности применения законов частотного управления для скалярных разомкнутых по скорости
систем управления асинхронным электроприводом. Провести анализ законов частотного управления по выбранному показателю качества;
И постановка комплексной оптимизационной задачи, на основе выбранного показателя, для скалярных разомкнутых по скорости систем управления асинхронным электроприводом;
■■ разработать алгоритм комплексной оптимизации скалярных
разомкнутых по скорости систем управления асинхронным электроприводом, обеспечивающий сохраняющий энергетические показатели электропривода в условиях переменной нагрузки. Провести анализ предложенного алгоритма управления по выбранному показателю качества;
■■ предложить разомкнутую скалярную систему управления скоростью
электропривода с комплексной оптимизацией режимов работы;
И численное моделирование и экспериментальные исследования энергетических и динамических свойств асинхронного электропривода со скалярной системой управления с комплексной оптимизацией режимов работы.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. Разработан оригинальный алгоритм расчета законов экстремального управления, обеспечивающих оптимизацию по выбранному критерию в заданной области моментов двигателя, отличающийся автоматическим определением зон частотного регулирования.
2. Предложена концепция модернизации скалярной системы в виде двухканальной структуры, один из каналов которой предназначен для оптимизации процессов управления в установившихся режимах, другой в режимах работы при выходе тока или напряжения ПЧ на ограничение...

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!

ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Курсовые Статьи Диплом Рязань

Заключение

1. Предложен оригинальный алгоритм расчёта оптимальных законов управления, отличающийся автоматическим определением границ зон работы электропривода. Введен электромеханический показатель качества, позволяющий наглядно сравнить энергоэффективность законов частотного управления.
2. Предложена оригинальная формулировка комплексной электромеханической задачи при использовании электромеханического показателя.
3. Для скалярных систем регулирования с фиксированным законом частотного управления подтверждена целесообразность применения нескольких законов частотного управления, выбираемых в зависимости от вероятной нагрузки на валу двигателя.
4. Разработана скалярная система управления частотным асинхронным электроприводом переменной структуры, обеспечивающая максимум электромагнитного момента при ограничении тока преобразователя во всех режимах работы. Данная система отличается использованием в своей структуре двух законов частотного управления, один из которых рассчитан на оптимальное функционирование системы при выходе на ограничения по току и напряжению статора АД, второй - на оптимальное функционирование в установившихся режимах работы. Переключение между законами
осуществляется по условию максимума электромеханического показателя в функции модуля тока статора АД.
5. Система управления электроприводом выполнена как многозонная система автоматического регулирования, где в первой зоне воздействие на двигатель осуществляется путем связанного определённым законом изменения амплитуды и частоты напряжения статора, а во второй зоне - путем изменения частоты, а амплитуда напряжения остается неизменной в соответствии с предельными возможностями преобразователя частоты.
6. Разработана численная математическая модель рассматриваемого электропривода со скалярной системой управления переменной структуры, что позволило исследовать динамические характеристики электропривода в различных режимах.
7. Выполнено сравнение с типовой скалярной системой. Подтверждено увеличение электромагнитного момента двигателя в модернизированной системе при ограничении по току преобразователя по сравнению со скалярной системой на 25% для рассматриваемого двигателя.
8. Показана работоспособность системы при работе с различными нагрузками электропривода: реактивным моментом сопротивлении, активным двигательным и активным генераторным моментами.
9. Подтверждена работа электропривода в условиях изменения в пределах ±40% активных сопротивлений статора и ротора. Показано что при увеличении активных сопротивлений показатель качества уменьшается не более чем на 5%.
10. Разработанная система управления прошла тестирование на экспериментальной установке электропривода. В результате серии экспериментов были подтверждены основные теоретические положения работы.
11. Разработанная система управления апробирована на опытноконструкторском образце шахтного самоходного вагона, успешно прошла испытания в условиях эксплуатации. Результаты работы внедрены в производство серийного самоходного вагона В17К Копейского машиностроительного завода.
ПЕРСПЕКТИВЫ ДАЛЬНЕЙШЕЙ РАЗРАБОТКИ ТЕМЫ
1. Создание универсального алгоритма реализации экстремальных законов управления асинхронным двигателем, применимого как для скалярных, так и векторных систем управления.

Литература

1. Shreiner R.T. Optimization of a variable-frequency induction motor drive with a scalar control system. Russian Electrical Engineering, 83(9), 2012. C. 490493 4 c. Shreiner R.T., Shilin S.I., Kostylev A.V., Khabarov A.I. (Scopus). (0,26 п.л. /0,1 п.л.).
2. Браславский И. Я., Костылев А.В., Цибанов Д.В., Хабаров А.И. Оптимизация пусковых процессов в асинхронном частотном электроприводе со скалярной САР. // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Челябинск, 2013, №2, с.69-74. (0,37 п.л. /0,1 п.л.).
3. Braslavskii I.Y. Dynamic-process optimization in an asynchronous electric drive with a scalar automatic control system. Russian Electrical Engineering, 85(9), 2014. C. 575-580. Braslavskii I.Y., Kostylev A.V., Tsibanov D.V., Khabarov A.I. (Scopus). (0,38 п.л. /0,12 п.л.).
Публикации в других изданиях:
4. Шрейнер Р.Т. Оптимизация асинхронного частотно-регулируемого электропривода со скалярной системой управления/ Шрейнер Р.Т., Костылев А.В., Шилин С.И., Хабаров А.И. //Труды международной пятнадцатой научно-технической конференции ЭППТ-2012. 2012, C.113-115. (0,19 п.л. /0,1 п.л.).
5. Шрейнер Р.Т. Асинхронный частотно-регулируемый электропривод самоходного вагона с оптимизированной скалярной системой управления/ Шрейнер Р.Т., Костылев А.В., Шилин С.И., Хабаров А.И. //Электротехнические системы и комплексы: междунар. сб. науч. трудов. Магнитогорск. 2012. С. 150-157. (0,6 п.л. /0,3 п.л.).
6. Шрейнер Р.Т., Костылев А.В., Асинхронный частотно-регулируемый электропривод с модернизированной скалярной системой управления/ Шрейнер Р.Т., Костылев А.В., Шилин С.И., Хабаров А.И. // Эффективное и качественное снабжение: сборник докладов 3-й межд. научно-практ. конференции. Екатеринбург. 2013. С. 139-142. (0,25 п.л. /0,15 п.л.).
7. Браславский И. Я. Исследование экстремальной скалярной системы управления асинхронным электроприводом в условиях изменения параметров объекта/ Браславский И. Я., Костылев А.В., Хабаров А.И. // Вестник НТУ «ХПИ», серия: «Проблемы автоматизированного электропривода теория и практика», Харьков, 2013, с. 228-229. (0,125 п.л. /0,05 п.л.).