автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.01, диссертация на тему:Сравнительный анализ и разработка рекомендаций по улучшению эксплуатационных свойств вентильных двигателей большой мощности

ЛЕНИНГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ■УНИВЕРСИТЕТ

На нравах рукописи

БРШ1ЁВ Владимир Алексеевич

УДК 621.313.13.014.2

РАВНИТйЛЬНЫЯ АНАЛИЗ И РАЗРАБОТКА РККСМЩАЦЦЙ ПО ЛУЧШИМИ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ВЕНТИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ БОЛЬШОЙ МОЩНОСТИ

Специальность 05.09.01 - электрические машины

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ленинград - 1990

Работа выполнена в Ленинградском государственном техническом университете

Научный руководитель

Официальные оппоненты

Ведущее предприятие

- доктор технических наук профессор Б.В.Сидельник'ов

- доктор технических наук профессор Э.А.Толкачёв

- кандидат технических наук доцент И.Е.Родионов

- ЛПЭО "Электросила"

ч<

Защита состоится ___г. в

на заседании специализированного совета К 063.38.15 в Ленинградском государственном техническом университете по адресу: 195251, Ленинград, Политехническая ул.; 29.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке университета.

Автореферат разослан

>Л 11

<1

... г.

г

Ученый секретарь специализированного совета

кандидат технических наук, доцент С.А.Вая

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Растущая потребность в электроприводах боль-й мощности с широким и плавным регулированием частоты вращения при юоких энергетических показателях не может быть обеспечена в полной ре за счет традиционных машин постоянного тока, имеющих цеточно-ллекторный узел, накладывающий серьезные ограничения на придельные [ачения мощности, частоты вращения, напряжения.

Прогресс в области силовой полупроводниковой техники обусловил явление целого ряда регулируешх электроприводов мощностью до нес-льких десятков мегаватт, в частности вентильных двигателей (ВД), лео надежных, долговечных, с уменьшенными эксплуатационными расхо-1ми. Подобные системы выполняются на базе синхронных машин и преоб-130вателей, собранных на тиристорах по схема« с явным звеном пос-янного тока (рисЛ.а) или с непосредственным преобразователем час-|Ты (рис.1.6), причем предусматривается естественная комцутация тментов.

Несмотря на широкое развитие теории и практики ВД разных типов, опубликованной литературе нет их детального сравнения, поэволяющв-I подойти к вопросу выбора схемы в конкретных условиях эксплуата-[и, с1$орцулировать требования к синхронной машине и преобразовате-), диктуемые условиями их совместной работы, рационально выбрать фаметры силовых элементов и схем управления.

В качестве объекта исследований рассмотрены вентильные двигате-I с трехфазными обмотками якоря, без специальных регуляторов, что >зволяет дать сценку их собственных показателей не ограничивая обметь применения и не конкретизируя технические требования.

Тема данной диссертационной работы соответствует темам хоздого-зрных ШР № 206602 и № 206903 между ЛПУ и ЛПЭО "Электросила"".

Целью работы является сравнительный анализ эксплуатационных зойств и характеристик вентильных двигателе« большой мощности, со-эанных по схемам рис.1, и выработка соответствующих рекомендаций, юсобствующих улучшению их технических данных, оптимизации парамет-зв на этапе проектирования, рационализации конструкции. Для дэсти-знил этой цели в работе решены следующие задачи:

I. Обобщен опыт моделирования БД, разработана единая структура эдели для разных схем (рисЛ), осуществлены выбор и компановка от-зльных подмоделей, составлен общий алгоритм решения задачи, разра-этоны программы расчета режимов ВД рассматриваемых типов.

2. Разработана и реализована при математическом моделировании стратегия управления преобразователями ВД в переходных режимах.

3. Выполнена опытная оценка принципов, положенных-в основу при построении математической модели, и достоверности результатов.

4. Проведены численные эксперименты и сделал анализ характеристик ВД в динамических и статических режимах работы, показано влияние основных параметров на эксплуатационные свойства системы.

5. Разработаны рекомендации по выбору схемы ВД большой мощности и улучшению характеристик объекта.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использован метод математического моделирования, единственно возможный в условиях широкого варьирования параметров схем и режимов систем большой мощности. Достоверность численных расчетов подтверждена экспериментально на макетных образцах двигателей.

Новые научные результаты и основные положения, выносимые на защиту:

1. Разработаны математические модели вентильного двигателя с преобразователем переменной структуры.

2. Обоснован способ пуска вентильного двигателя с явным звеном постоянного тока при использовании искусственной коммутации тиристоров инвертора за счет специального управления элементами выпрямителе

3. Проведено исследование эксплуатационных режимов ВД и дана оценка влияния параметров на характеристики системы.

4. Получены рекомендации по выбору схемы преобразователя и параметров системы с целью улучшения эксплуатационных свойств ВД большой мощности.

Практическая ценность работы заключена:

1. В разработанных алгоритме и пакете программ для исследовали) БД с разными типами преобразователей.

2. В данных, определяшдих роль параметров синхронной машины, преобразователя и источника питания в формировании пусковых характе ристик, процессов сброса-наброса нагрузки и стационарных режимов.

3. В результатах сопоставления ВД с явным звеном постоянного тока и с непосредственным преобразователем частоты в различных режимах работы.

4. В рекомендациях по выбору типа источника питания и параметров системы при проектировании и конструировании ВД больной мощност позволяющих повысить коммутационную устойчивость преобразователя,

2

Принципиальные схемы вентильных двигателей

Рис.1

знть степень влияния работа ВД на ниташцух сеть, улучшить вибро-стич ски.! свойства электропривода.

Вн.-?д1>онпо результатов работы. Результаты работы внедрены в НИИ О "Электросила" при разработка мощных ВД специального назначения, подтверждается соответствующими актами.

Апробация работы. Основные научные и практические положения, иэ-зшшо в диссертационной работе, докладывались и обсуждались на ;шо-технической конференции молодых ученях и специалистов в МЭИ

им.Кржижановского (Ыосква, 1988), на республиканской научно-технической конференции "Перспективы развития электромашиностроения на Украине" (Харьков, 1988) и на заседаниях кафедры "Электрические ма шины" ЛГТУ (1988-1990 г.г.).

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 8 печа пых работах и 4 отчетах по НИР.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, содержащих 248 страниц машинописного текста, списка использованных источников из 129 наименований на 15 страницах, дои ментов, подтверждающих внедрение, двух приложений.

СОДЕРЖАНИЙ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, выполнен обзор лите ратуры по БД и методам их исследования, сформулированы цель и зад£ диссертации, ее научная новизна и практическая ценность.

В первой главе проведено математическое описание режимов вот льного двигателя, произведен выбор основных показателей, с помощь» которых может быть осуществлено сравнение различных типов двигато:

Математическая модель БД скомпанована по блочному принципу и позволяет проводить расчеты по мгновенным значениям переменных с учетом взаимного влияния полупроводникового преобразователя и синхронной машины, насыщения ее магнитолровода, многоконгурности рот> ра, непостоянства частоты вращения. Остальные подмодели, каждая и которых соответствует физически самостоятельному элементу машинно вентильной системы, объединяется формально логическими связями.

Центральным ядром модели является подмодель синхронной машин основного силового органа системы. Ке уравнения записаны в неподв них по отношению к обмоткам осях и относительных единицах. Нредпо гается, что насыщение магнитопровода определяется лишь основным п током при постоянстве индуктивных сопротивлений, обусловленных п. ми рассеяния. На роторе, помимо обмотки возбуждения, учитываются демпферные контура, причем предусмотрена возможность ипменения и> количества при наличии массивных участков в магнитопро воде. .

Тиристорные элементы преобразователя замещаются активными сс проявлениями - достаточно большими в запертом состоянии и весьмг малыми в открытом.

Источник питания зквивалентируется параметрами Ч.с и

синусоидальными ЭДС 6 с .

Дифференциальные уравнения приведены к каноническому виду,

л

зволяющему использовать безытерационныэ алгоритмы и явные методы гегрирования.

á процессе исследования определялись:

- коммутационная устойчивость преобразователя, характеризуемая нами коммутации ( U« ) и запаса ( S );

частичный КОД Кч = m ^cpuJ^/m irascos. У , иллюстрирующий в гановившихся режимах качество энергопреобразовательного процесса з учета механических потерь и потерь в стали и рассчитываемы:') ло едним значениям электромагнитного момента (W,Htp) и частоты враче-я (i^JiLf ), первым гармоникам фазных напряжения и тока синхронной шины, а также ее коэ(|х$ициента мо!дности ( чос У );

- пульсации электромагнитного момента ^(^»«»г т1и , ичем М „ ;¡ - максимальное и минимальное его значения на риоде изменения;

- пульсации тока возбуждения, отнесенные к среднему его знача-ю дЦ - Ljc)) ¡

- коэффициенты искажения синусоидальности кривых тока и налря-нип К i. = vTiy-/1, , KU~JÍVT/V < .где I0,U"j (4 - I.b. ... ) действующие значения амплитуд гармоник тока и налрякскхл

к [ и U ¿ для сети);

- значения амплитуд наиболее существенных гармоник элеотромаг-тного момента, частоты вращения, токов и напряжений в системе, .¡»денные по отношению к соответствующим первым гармоникам.

В процессе пуска также рассчитывались пусковой момент ( Wn ), 1ределяемыГ средним значением электромагнитного момента на интерва-! от нуля до момента времени наступления конца первой машинной коы-'тации, время пуска при котором выполняется условно успешного

фехода к естественной коммутации тиристоров инвертора в ВД с явным ¡эком постоянного тока, максимальные значения электромагнитного мо~ жта токов в езти ( la*,) и обмотках машины - якорной

>торной ( ifm), демпферных контуров t-»^«,) и угла коммутации

¿Гкт К

За основу при анализе различных режимов работы были приняты араметры четырех ВД, два из которых специального назначения мощности до 200 кВт выполнзны для проведения натурных испытаний на кафед-з "Электрические машины" ЛПУ и во ВИИИЭМ (Москва), е. два другие эцностью до 200 кВт прорабатывались для ШИ ЛГ1Э0 "Электросила".

Во второй главе проведено исследование стационарных и динами-=>ских (пуск, внезапное изменение нагрузки) режимов работы вентиль-

5

ного двигателя с явным эвеном постоянного тока.

В начале главы дана классификация способов пуска ВД. С целью получения удовлетворительных пусковых характеристик ВД большой мощности без привлечения вспомогательных устройств предложено использовать в качестве пускового органа управляемый выпрямитель. Разработан алгоритм управления углом регулирования тиристоров . Показано, что наилучшие пусковые характеристики имеют место при установке угла <1 , соответствующего формуле:

1 = АН^ + В + ¿нал. (I)

здесь Н^ - инерционная постоянная ротора (рад.), = 90 эл.гр., А » 4, В = 100 - постоянные коэффициенты для рассматриваемых параметров вентильных двигателей.

Далее все расчеты проводились для предложенного способа пуска, причем, проанализированы результаты численных экспериментов для двух вариантов управления тиристорами выпрямителя реализующих коммутацию токов якоря его напряжением. В первом случае, выпрямитель переводился в инверторный режим в момент, когда противо-ЗДС машины была недостаточна для продолжения коммутации естественны.! путем. Во вторим, без заметного ухудшения пусковых свойств использован более просто-;'; алгоритм, при котором выпрямитель за счет введения большого угла регулирования Л переводился в инверторный режим на весь период коммутации инвертора. В обоих случаях для улучшения динамики пуска на весь его период шунтировался сглаживающий дроссель ( зр , З^р ).

Анализ пусковых характеристик ВД с явным эвеном постоянного ток полученных при втором варианте управления тиристорами выпрямителя, показал, что работоспособность системы может Сыть обеспечена при изменении параметров ее отдельных элементов в широком диапазоне,

В количественном отношении пусковые свойства ВД в сильной мер? зависят от параметров синхронного двигателя, сглаживающего дроеголр и источника питания (табл.1). Уменьшение индуктивных сопротивлений, обусловленных рассеянием якорной обмотки ( Х5 ), а также демпферных контуров в продольной (Х$эо1 ) и поперечной осях > синхрошпп ;/) шины, шунтирование сглаживающего дросселя (г<зр, х<зр ' на время пуска увеличение отношения частоты источника питания (и)с) к номинальной частоте вращения и индуктивного сопротивления сети (-1с ) повншают коммутационную устойчивость преобразователя (рис.2, табл.1).

Анализ рассмотренных в работе способов увеличения пускового мо глента двигателя- позволяет сделать вывод о том, что наибольший эффек' 6

сжет быть достигнут при оптимизации параметров системы и углов правления ( d , ) и изменении напряжений источника питания и озбуждения.

Таблица I

Пуск вентильного двигателя с явным звеном постоянного тока при !,„ = 40 эл.гр., Uc=I,Ö о.е.,^„р=20 эл.гр.,hiT =0,85и)1 + 0,05 o.e.

3CS Xsw и)с Хс Hi IY\ л Li* tot

o.e. o.e. o.e. o.e. o.e. рад. o.e. o.e. o.e. эл.гр.

0,063 0,026 6,48 0,06 0 12 Г,54 2,02 2,20 2,14 0,47 1,61 10,5 6,30

0,126 и, 026 6,48 0,06 0 12 1,48 1,96 2,10 1,98 0,38 ijöO 22,6 6,У0

U, 063 0,026 4,32 .0,09 0 84 1,73 2,42 2,26 2,54 0,54 1,82 23^45х

0,063 0,026 12,96 0,03 0 84 1,77 2,14 2,08 2,50 0,49 1,69 22,05х

0,063 0,026 6,48 0,04 0 36 2,14 2,63 2,49 2,57 0,56 1,77 15,9 7,07х

и, обз 0,026 6,43 0,00 0 36 Г,33 1!б9 1,75 2,25 0,6? 1,33 14,9 у 12,75х

и, 063 0,026 8,64 о,сь 0 12 1,84 2,38 2,57 2,24 0,53 1,90 18,7 4,50

0,063 0,026 8,64 0,0& 0,8 12 1,34 2,08 2,11 1,96 0,25 1,34 35,7 11,45

х - соответствует t о,ч

Исследования БД с явным звеном постоянного тока в стационарных елшыах показали, что при отсутствии регулирования он имеет относи-алъно низкую перегрузочную способность, определяемую условием оммугации элементов преобразователя.

Показано, что наибольшее влияние на коммутационные характерис-ики преобразователя оказывают индуктивности рассеяния обкогок ста-ора синхронной машины.

Проведена оценка положительной роли сглаживающего дросселя, нижощего пульсации электромагнитного момента Uhi,M) и шар тленного тока (^jр), проиллюстрированная на рис.3.

В работе показано, что уменьшения пульсаций электромагнитного амента на валу синхронной машины можно достичь также за счет склонил угла управления , увеличения индуктивностей рассеяния Хь

XSjoI' -^sstj, и сети • эгом наибольший эффекг наблюдается щ увеличении Х5 (рис.4). Вместе с тем перечисленные мероприятия npi бодяг к ухудшению коммутационных свойств преобразователя.

В номинальных режимах работы ВД с явным звеном постоянного toi имеет достаточно высокие cost? и частичный КПД 1Сч £рис.3,4).

Анализ спектрального состава токов и напряжений

U-д ) показал, что как в якорно!! обмотке, так и в сети при работе В, имеют место большие по амплитуде пятые и седьмые гармоники токов. При этом степень влияния ВД на питающую сеть возрастает при уменьшении , cJt и момента нагрузки приводного механизма.

Работоспособность ВД с явным звеном постоянного тока при есте твенной коммутации тиристоров в режимах внезапного наброса нагрузк ограничена. Переходный процесс в данном режиме сопровождается увел чекием электромагнитного момента и снижением частоты вращения и, в случае его успешного завершения, основные показатели изменяются от исходного стационарного режима до значений нового - по механическо характеристике.

В третьей главе проведены исследования и анализ эксплуатационных режимов работы вентильного двигателя с непосредственным прес бразователем частоты. В начале главы рассмотрены особенности работ преобразователя при Двух наиболее употребимых на практике алгорип управления тиристорныыи элементами, показано влияние на процесс кг мутации токов якоря (t* ) напряжения питающей сети, приложенного i вентилю на этапе коммутации ( UK ). Последнее компануется из отде; ных участков временной функции сетевого напряжения. На рис.Ь в ка> стве примера представлен характер изменения этого напряжения и toi в процессе коммутации для ВД мощностью 200 кВт при Uc = 1,8 o.e.

= 36 рад., S>o = 40 эл.гр., сос = 6,48 o.e.

Показано, что вариация индуктивности дросселя в режимах пуск ВД оказывает влияние на характер изменении временных зависимостей переменных, в том числе электромагнитного момента. Вместе с тем, полное время пуска и всплески электромагнитного момента и токов и контурах системы от индуктивности дросселя зависят незначительно.

Параметры источника питания (оОс, Хс ) определяют выбор уело виЯ пуска (U.$,UC> $>0), позволяющих обеспечить работоспособность системы. В работе сформулированы граничные условия со.Чрагения ко; мутационной устойчивости преобразователем при участии напряжения 8

ЭЛ.

гр.

2.0

10

«V

г^/ V

M«

ЭЛ.

гр 20

10

5V

—5«*

... 5 .•• Mk

2 4 6 " 2 4 б <(- X t - 0,0вЪо е., 1-ZС»=0,126о.е, 5-Г„(|.0,О26о.«., 60,15Ьо.«.,

S-uJt = ^,î2o.e., 4-<Ос=12,9Ь0.в. % - Хс-0,0^о.«., Хс = 0,Ово.*. fJn." НОМЕР КОММУТАЦИИ

Pue. 2

-osï o.e.

0.8

0,4

Kl K'i

o.e. 0,52

1,2 fO^ 0

0,08

Л in

»M

о e

0,-12 0,08 ■0,01)

14

4 Id.

0,8 o.e.

Рис.3

соьУ лШ,„

Kl

o.e. K'i.

0,80 . Hiu K'a

o.e.

0,6 О ■ 0,24

0/0 • 0,16

0,20 - o(oa

0 - - 0

^ -

KiV KuV

/ Kl

0,05 0,-10 0,-15 o.e. Puc.4

4

0

0

точилка питания в зависимости от соотношения частот сети и вращения: 6 и) < и)е « ^ ' V ГР,

где Ък и Lк - эквивалентные активное сопротивление и индуктивность коммутируемого контура.

Пример несоблюдения данного условия проиллвстрирован рис.Ь. Показано, что как и в ВД с явным звеном постоянного тока, коммутационная устойчивость преобразователя может быть повышена за счет уменьшения индуктивностей , , Xi3¡^ и увеличения Хс (рис.6, тяол.2).

Таблица 2

Яуск вентильного двигателя с непосредственным преобразователем

частоты при

40 эл.гр., ис «= 1,8 о.е.,У„р = 20 эл.гр., = 0,8Ь со1 + O.Obo.i

xs 3-SJd Xt X <)Р hn „ Н L ЭСЬ/У»

о.е. о.е. о.е. о.е. о.е. рад. о.е. о.е. о.е. эл.гр. рад.

0,063 0,026 6,48 0,06 OJ 0,014 12 1,71 2,07 1,75 2|37 0,60 1,37 25,6 4;во

0,126 0,026 6,48 0,06 V 0,014 12 1,64 г, 04 1,71 2,33 0,52 1,32 26,0 4,95

0,063 0,026 4,32 0,09 0,014 84 2,09 2,61 1,98 2,81 0,58 1,30 срыв

0,063 0,026 6,48 0,06 О*1 0,014 84 2,15 3,00 1,97 2,77 0,77 1,31 24,9

0,063 0,026 12,96 0,03 0,614 84 2,14 2, 73 1,97 2,82 0,70 1,30 срыв

0,063 0,026 6,48 0,04 ол 0,014 ■36 2,14 2,65 2,23 2|93 0,72 1,47 23,1 б, 57

0,063 0,026 6,48 0,08 ОЛ 0,014 36 1,57 1,84 • 1,50 2,45 о,ы 1,15 11,3 9)б<1

0,063 Ü.026 6,48 0,06 ол 0,014 12 1,71 2,07 1,75 2,Ib. 0,75 1,64 21,6 4, а

0,063 0,026 6,48 0,06 О.ОЬ 0,007 12 1,85 2,14 1,84 2|23 0,62 1,42 25,1 4*61

Повышение пускового момента ВД с непосредственным преобразователем частоты может быть достигнуто за счет регулирования напряжений источника питания и возбуждения при сохранении работоспособности системы путем выбора оптимальных параметров ее элементов и угла управления .

10

Анализ стационарных: режимов работы ВД с непосредственным пре-разователем частоты выявил, что подключение источника питания в нтур коммутации позволяет значительно повысить перегрузочную спо-5ность двигателя. Однако, при этом в кривой электромагнитного мо-ита появляются не только высшие, но и низшие гармоники. Характер иенения и диапазон углов коммутации в стационарных режимах сущес-энно зависят от соотвношения частот сети и вращения ротора.

Влияние параметров синхронной мажниы и преобразователя на ос-вные показатели ВД при работе в установившихся режимах аналогично с явным звеном постоянного тока (рис.3-4).

Вентильный двигатель с непосредственным преобразователем часто-в режимах внезапного изменения нагрузки обладает повышенной рабо-способностью, если алгоритм управления тиристорными элементами • гдусматривает участие сети в г./оцессе коммутации. Переходный просе при этом заключается в изменении частоты вращения, электромаг-гного момента в пределах начального и конечного установившихся кимов с соответствующими им пульсациями электромагнитного момента тока возбуждения.

Четвертая глава посвящена сравнительному анализу вентильных игателей'с разными схемами преобразователей и разработке рекомен-ний по выбору типа преобразователя и улучшению эксплуатационных ойств электроприводов.

Результаты сравнения приведены в табл.3. Следует отметить, что авнение производилось при условии, когда тиристорные элементы непо-едстэенного преобразователя частоты управляются таким образом, что является возможность подключения напряжения питающей сети в контур имутации токов якорной цепи синхронной машины. Участием напряжения ти в процессе коммутации объясняются отличия в работе ВД двух ти-в - значительные в пусковых режимах (рис.7), а также в условиях пе-груэки при стационарных режимах и незначительные при удалении от аницы устойчивости и относительно малых углах коммутации (рис.8).

Сравнительный анализ ВД в динамических и стационарных режимах зволил сформулировать ряд рекомендаций по выбору параметров и емы вентильного двигателя:

I. Применение сгалжиЕающего дросселя позволяет существенно спить степень искажения формы токов и напряжений питающей сети при пользовании ВД с явным звеном постоянного тока.

Для улучшения пусковых свойств ВД данного типа желательно про-

II

водить шунтировку сгалживающего дросселя на период пуска.

Таблица 3

ВД с явным звеном постоянного тока

ДОСТОИНСТВА НЕДОСТАТКИ

1. Меньшее количество тиристор-ных элементов, простота схемы и системы управления. 2. Рабочие свойства практически не зависят от соотношения частот на выходе инвертора и питающей сети. 3. Улучшенный спектральный состав тока, напряжения и электромагнитного момента по сравнению с непосредственным преобразователем частоты при использовании сетевой коммутации. 1. Двухкратное преобразование энергии в преобразователе. 2. Необходимость использования специальных алгоритмов управления тиристорными элементами выпрямителя для реализации пускового процесса и режимов с низкими частотами вращения. - 3. Сравнительно низкая перегрузочная способность.

ВД с непосредственным преобразователем частоты

ДОСТОИНСТВА НЕДОСТАТКИ

I. Однократное преобразование энергии. к. Более высокая перегрузочная способность при выполнении условия (2). 3. Возможность еамозапуска двигателя с высоким пусковым моментом без применения специальных алгоритмов управления тиристорами. 4. Лучшие динамические характеристики при использовании идеи коммутации тиристоров напряжением сети. 1. Большее количество тирис-торкых элементов и сложность системы управления. 2. Ограниченный диапазон рабочих частот при заданной частоте источника питания. 3. Ухудшенный спектральный состав тока и напряжения как сети, так и синхронной машины, а также электромагнитного момента в режимах, где используется сетевая коммутация.

Влияние индуктивности дросселя на аналогичные показатели ВД с

непосредственным преобразователем частоты менее значительно,

2. Применение демпферной обмотки способствует повышению коммута циэньой устойчивости преобразователя за счет снижения индуктивного сопротивления коммутируемого контура. Отказ от демпферной обмотки приводит к сужению возможного диапазона изменения нагрузки ВД с явным звеном постоянного тока или непосредственным преобразователем частоты, в котором алгоритм управления элементами не предусматривав! их сетевую коммутацию. В меньшей мере демп'фарная обмотка влияет на коммутационные показатели ВД при использовании сетевой коммутации тиристоров.

3. Иарамптры питающей сети определяют наличие высших и низших

Цк о е. «-к о.е.

0,8 1,6

0,6 1,2

0,4 0,8

од 04

0 ^ 0

1«_.

ч N 1 || •и„

1|

\ / М А- -

\ V Чр

0,4 0,8 1,2 раф Рис. 5

эл. гр.

20

-10

г«., -РИА . » Ч 5 \ А / г А-у

3' и. /V V \ 10

А/к

г ч в »

1-Х5«0,"(2Ье.е.,

5-Юе = 4,32о.е.

Рис.б

А Д Л

Л И /1 1

V г-

2,5 5,0 р<х$.

ВД с непосредствешшм преобразователем частоты БД с явшм эвеном постоянного тока

Рис.1

Рис. В

гармония в кривой электромагнитного момента двигателя. Амплитуды высших гармоник зависят от соотношения частот источника питания и вращения ротора и внутреннего сопротивления источника. Основной причиной появления низших гармоник в кривой электромагнитного момента В, с непосредственным преобразователем частоты является алгоритм управления гиристорными элементами предусматривающий сетевую коммутацию.

4. Уменьшения пульсаций электромагнитного момента в стационарных режимах можно добиться при выполнении следующих мероприятий:

- применение тиристорного преобразователя с явным звеном постоянного тока или непосредственного преобразователя частоты, алгоритм управления элементами которого исключает использование сетевой коммутации;.

- увеличение индуктивностей дросселя рассеяния фазном обмотки ОС ь , демпферных контуров Х«^. и источника питания Хс , при этом наибольший эффект достигается при увеличении ос5 ;

- снижение угла управления £>=> ;

- включение в схецу ВД регулятора по минимальному углу запаса.

5. В качестве электропривода, удовлетворяющего режимам работы, в.которых отсутствуют большие перегрузки и резкие изменения нагрузки целесообразно использовать ВД с явным звеном постоянного тока, обладающий простой схемной реализацией, слабой зависимостью характеристик от относительной величины частоты питающей сети, хорошими технико-экономическими показателями.

6. Работоспособность ВД в динамических режимах в существенной степени зависит от алгоритма управления элементами преобразователя и может быть обеспечена в широком диапазоне изменения параметров системы и условий режимов.

ОСНОВНЫЙ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработан к освоен комплекс фортран-программ для исследования ВД в эксплуатационных режимах методом математического моделирования.

?.. На основе сравнения результатов расчета, выполненных по па-рвметрам используемых в практике образцов ВД, проверена и подтвер-жнена высокая адекватность используемых математических моделей.

3. Проведен широкий круг численных экспериментов, позволивший получить и оценить эксплуатационные свойства ВД в динамических и статических режимах работы.

14

4. Рассмотрены способы пуска ВД, разработана и реализована тратегия управления системами ВД в переходных режимах.

5. Предложены способы повышения пускового момента для двух ипов ВД.

6. Показано, что работоспособность систем может быть обеспечен/1 ри изменении параметров отдельных элементов схемы ВД в широком иапазоне.

7. Проведен анализ и количественная оценка степени влияния ВД а питающую сеть в различных режимах работы при вариации параметров истемы.

в. Выполнен сравнительный анализ ВД с разными схемами питания режимах пуска, внезапного изменения нагрузки и стационарного для г1рокого диапазона параметров синхронной машины, источника питания преобразователя.

9, Но результатам сравнительного анализа даны рекомендации по 3|бору схемы преобразователя ВД, по оптимизации параметров отдель-jx элементов системы и улучшению эксплуатационных: свойств ВД.

Основные положения диссертации опубликованы а следующих ^ботах:

1. Абрамян А.Г., Брылев В.А., Рогачевсиая Г.С. Динамические *рактеристики вентильньпс двигателей. - Тез. докл. Всесоюзной науч->-технической конференции Динамические режимы работы электричес-

машин и электроприводов, ч.2, Каунас, 1938. - С.110.

2. Брылев В.Д., Иванов D.H., Рогачевская Г.С, Сравнительный -¡алиэ динамических режимов вентильных двигателей переменного то-i JJ Задачи динамики электрических машин J ОмШ, 1989. С.34-40.

3. Брылев Б.А. Принципы формирования математической модели стильного двигателя. - Деп.ВИНИТИ, » 3, 1989. - С.159 J Деп. !формэнсрго, № 2972 - эн 83.

4. Брылев В.А., Нишанов P.C. Особенности автоматизации иссле-)ваний в машинно-вентильных системах. Тез. докл. конф. молодых »еных и специалистов. Научные основы и конструирование приборов !я научных исследований и автоматизации эксперимента. Ташкент, 389. - С.92.

Ь. Брылев В.Л., Земцовский A.B., Нишанов P.C. Универсальный 'енд вентильного двигателя постоянного тока. - Информационный (сток № 1100-88 Ленинградского ЦИТИ, 1988. ■

6. Брылев В.А., Нишанов P.C. Особенности формирования математической модели вентильного двигателя. - Тез. докл. Всесоюзного на-учно-гохн. семинара по элекгромеханогронике. - Ленинград, 1989, -С.17-19.

7. Абрамян А.Г., Брылев В.А., Федоренко И.В, Исследование и разработка способов снижения добавочных потерь в вентильных двигателях большой мощности. - Тез. докл. 2 Дальневост. регион, науч,-практ. конф. Совершенствование электрооборудования и средств автоматизации технологических процессов промышленных предприятий, Комсомольск-на-Амуре, 1989. - С.180.

8. Брылев В.А., Рогачёвская Г.С., Сидельников Б.В. Оценка влияния параметров на эксплуатационные показатели вентильных двигателей с шеетифозной якорной обмоткой. - Тез. докл. Республиканской научно-технической конференции Перспективы развития злектро-машиностроения на Украине, чД, Харьков, 1908.

Подписано к печати o4.o0.eo. Бесплатно

Заказ 322. Тираж 100

Отпечатано на ротапринте Ленинградского государственного технического университета

19Ь251, Ленинград, Политехническая ул., 29. .