ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
Самостоятельная работа
по дисциплине «Вопросы электромагнитной совместимости»
РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА С ПИТАЮЩЕЙ СЕТЬЮ И ДВИГАТЕЛЕМ
Разработчик: Плотников Ю.В.
ВВЕДЕНИЕ
Проблеме электромагнитной совместимости в последнее время уделяется все больше внимания, как в России, так и за рубежом. Основная причина повышенного интереса заключается в том, что все больше современных систем электропривода на основе полупроводниковых преобразователей используется на промышленных предприятиях и в сфере ЖКХ. При этом, в настоящее время наиболее распространенным является частотно-регулируемый электропривод на базе общепромышленных асинхронных двигателей. Помимо широко известных достоинств частотного привода известно, что он оказывает негативное влияние на питающую сеть и на двигатель. Влияние на сеть выражается в искажении формы питающего напряжения, которое зависит от мощности электропривода и внутреннего сопротивления сети. Влияние преобразователя на двигатель выражается в его повышенном нагреве за счет пульсаций тока статора, которые возникают при использовании широтно-импульсной модуляции (ШИМ) выходного напряжения инвертора.
Несмотря на то, что качественно влияние преобразователя на сеть и на двигатель хорошо изучено, получение количественных показателей представляет определенные трудности. Это связано с использованием сложных математических моделей, которые должны учитывать дискретность преобразователя и наличие внутреннего сопротивления в питающей сети. Аналитическое решение этой задачи в большинстве случаев является достаточно сложным и трудоемким процессом. Поэтому, в данной самостоятельной работе рассматривается вопрос построения математической модели по исследованию электромагнитной совместимости преобразователя частоты с питающей сетью и двигателем. В качестве основы модели предлагается использовать библиотеку SimPowerSystems приложения Simulink пакета MATLAB, которая имеет готовые необходимые элементы.
|
|
|
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
Задачей данной работы является создание математической модели по исследованию электромагнитной совместимости частотно-регулируемого электропривода с питающей сетью и двигателем.
Использование данного инструмента позволит существенно упростить расчеты и проводить анализ переходных процессов в электроприводе при различных условиях работы электродвигателя и параметрах питающей сети.
Объектом изучения является частотно-регулируемый электропривод, который получает питание от сети с ненулевым внутренним сопротивлением. Основными параметрами питающей сети, которые должны задаваться в модели, являются напряжение U , частота f и внутреннее сопротивление R.
|
|
|
· Преобразователь частоты питается от трехфазной сети с линейным напряжением U = 380 В,
· Частота сети стандартная и составляет f = 50 Гц.
· Внутреннее активное сопротивление сети R устанавливается равным 5 Ом.
ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
Математическая модель, должна включать в себя следующие основные элементы:
· Источник переменного трехфазного напряжения с внутренним активным сопротивлением R и индуктивностью L.
· Для питания автономного инвертора напряжения используется неуправляемый выпрямитель на основе трехфазной мостовой схемы выпрямления.
· В схеме преобразователя частоты должна быть предусмотрена цепь заряда конденсатора, подключенного к звену постоянного тока. Емкость конденсатора в звене постоянного тока выбирается из расчета 100 мкФ на 1 кВт мощности преобразователя.
· В случае работы электропривода в интенсивных тормозных режимах необходимо организовать цепь с тормозным резистором Rт в звене постоянного тока и управляемым транзистором, который включает в звено постоянного тока тормозное сопротивление при напряжении порядка 750 В.
|
|
|
· Для формирования напряжения на двигателе необходимо использовать автономный инвертор напряжения с широтно-импульсной модуляцией на базе идеальных IGBT транзисторов без учета падения напряжения. Частоту ШИМ приять равной 1 кГц.
· Математическая модель асинхронного двигателя базируется на общепринятых допущениях. Обширная библиотека Matlab включает в себя множество «готовых» двигателей зарубежных производителей с известными параметрами схемы замещения, но также предоставляет возможность задавать параметры вручную. Данные двигателей приведены в табл. 1.
· Необходимо также предусмотреть блок создания момента статического сопротивления на валу двигателя.
· За формирования сигналов управления ключами инвертора напряжения отвечает блок ШИМ генератор (PWM Generator) из стандартной библиотеки Matlab Simulink. В качестве входного воздействия для этого блока необходимо использовать сигнал, который формируется на выходе скалярной системы автоматического управления.
· Скалярная система управления должна включать в себя задатчик интенсивности первого порядка, функциональный преобразователь, в котором задается линейный закон частотного управления и блок формирования трехфазной системы напряжений управления, сдвинутых во времени на угол 120 градусов.
|
|
|
Таблица 1. Номинальные данные двигателей серии 4А [1]
| Марка | Pn, | Un | p | КПД | Cosφ | Jд | Sn | R1 | R2 | XS | XR | XO | XK |
| кВт | В |
|
|
| кг м2 | о. е. | о. е. | о. е. | о. е. | о. е. | о. е. |
| |
| 4A315M8Y3 | 110 | 220 | 4 | 0,93 | 0,85 | 5,8 | 0,015 | 0,023 | 0,019 | 0,1 | 0,12 | 2,4 | 2,3 |
| 4A355S8Y3 | 132 | 220 | 4 | 0,935 | 0,85 | 9 | 0,013 | 0,023 | 0,017 | 0,12 | 0,16 | 2,9 | 2,2 |
| 4A355M8Y3 | 160 | 220 | 4 | 0,935 | 0,85 | 10 | 0,013 | 0,02 | 0,017 | 0,12 | 0,16 | 3 | 2,2 |
| 4A250S10Y3 | 30 | 220 | 5 | 0,88 | 0,81 | 1,4 | 0,019 | 0,056 | 0,023 | 0,11 | 0,17 | 2,3 | 1,9 |
| 4A280S10Y3 | 37 | 220 | 5 | 0,91 | 0,78 | 3,6 | 0,017 | 0,031 | 0,027 | 0,11 | 0,15 | 2 | 1,8 |
| 4A280M10Y3 | 45 | 220 | 5 | 0,915 | 0,78 | 3,8 | 0,017 | 0,037 | 0,031 | 0,12 | 0,16 | 2,2 | 1,8 |
| 4A315S10Y3 | 55 | 220 | 5 | 0,92 | 0,79 | 5,2 | 0,018 | 0,028 | 0,026 | 0,1 | 0,14 | 2 | 1,8 |
| 4A315M10Y3 | 75 | 220 | 5 | 0,92 | 0,8 | 6,2 | 0,016 | 0,029 | 0,027 | 0,11 | 0,15 | 2,2 | 1,8 |
| 4A355S10Y3 | 90 | 220 | 5 | 0,925 | 0,83 | 9,3 | 0,016 | 0,028 | 0,021 | 0,12 | 0,16 | 3,1 | 1,8 |
| 4A355M10Y3 | 110 | 220 | 5 | 0,935 | 0,83 | 0 | 0,016 | 0,024 | 0,021 | 0,11 | 0,16 | 3 | 1,8 |
| 4A315S12Y3 | 45 | 220 | 6 | 0,905 | 0,75 | 5,3 | 0,025 | 0,037 | 0,033 | 0,14 | 0,19 | 2,1 | 1,8 |
| 4A315M12Y3 | 55 | 220 | 6 | 0,91 | 0,75 | 6,2 | 0,023 | 0,033 | 0,032 | 0,13 | 0,19 | 2 | 1,8 |
| 4A355S12Y3 | 75 | 220 | 6 | 0,915 | 0,76 | 9,3 | 0,015 | 0,026 | 0,021 | 0,12 | 0,17 | 1,9 | 1,8 |
| 4A355M12Y3 | 90 | 220 | 6 | 0,92 | 0,76 | 10 | 0,013 | 0,024 | 0,02 | 0,11 | 0,16 | 1,8 | 1,8 |
ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 201; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!