УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ СИЛОВЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ В СОСТОЯНИИ НИЗКОЙ ПРОВОДИМОСТИ

МЕТОД УПРАВЛЕНИЯ СЕРИЙНЫМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ ЧАСТОТЫ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА НА БАЗЕ АСИНХРОНИЗИРОВАННОГО ВЕНТИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Волков А. В., Герман О. Ю., Майоров В. Е., Лапшина В. А.
ГОУВПО «Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева»,

г. Саранск

E-mail: elsoldador@rambler.ru

Аннотация: Рассматривается возможность применения серийных преобразователей для управления асинхронизированным вентильным двигателем.

Ключевые слова: двигатель, асинхронный двигатель, частотное управление, микроконтроллер, преобразователь частоты.

Постановка задачи

На сегодняшний день электропривод занимает ключевые позиции в промышленном производстве, и является главным потребителем электроэнергии во всем мире. Использование энерго не эффективных технологий управления электроприводом приводит к снижению качества систем электропривода, но и его надежности, что влияет на экономическую составляющею.[1]

Использование новых технических решений, построения системы электропривода позволяет решить задачу, управления электропривода различного рода сложности. Внедрение таких технических решений позволяет использовать машину переменного тока сопоставимую по характеристикам с машиной постоянного тока, что значительно сокращает цену электропривода.

Наиболее подробно остановимся на электрических машинах постоянного тока, главное достоинство которого является жесткая механическая характеристика (прямая линия параллельная оси нагрузки).[2] Существенными недостатками данной машины постоянного тока являются:

- высокая стоимость по сравнению с электрической машиной переменного тока;

- наличие коллектора в конструкции машины;

- уменьшение надежности машины за счет наличия токосъёмных щёток.

Использование асинхронного двигателя так же имеет ряд недостатков:

- мягкая механическая характеристика;

- регулирование скорости двигателя, за счет изменения частоты питающей сети;

- низкий момент на валу во время пуска двигателя под нагрузкой.

Выбор и решение поставленной задачи

Перечисленные выше недостатки асинхронного двигателя можно исправить применением специальной схемы управления. Для реализации данной задачи мы используем асинхронный двигатель с фазным ротором, к которому будут подключены два преобразователя частоты настроенных определенным образом, такое включение обеспечивает асинхронизированный режим работы. На рисунке 1 представлена схема асинхронного двигателя с фазным ротором работающего в режиме асинхронизированного вентильного двигателя (АВД).[3] Схема состоит из двух преобразователей частоты (ПЧ1, ПЧ2) « Омега -2» отечественного производства ОАО «Электровыпрямитель».

Частотный преобразователь ПЧ1 предназначен для управления в цепи статора, ПЧ2 подключён к статорной обмотке и является цепью возбуждения АВД.[4,5,6]

$C:\Users\Алинка\Desktop\УМНИК 2\Снимок.PNG$

Рисунок 1 Структурная схема АВД

Для реализации данной системы необходимо модернизация частотного преобразователя ПЧ1 с внедрением DSP процессора позволяющего нам перевести преобразователь в нужный нам режим управления. Осуществление поставленной задачи решается с помощью программных средств MATLAB и Code Composer Studio и отладочной платы на базе TMS320F28335. Преобразователь ПЧ2 будет перестроен с помощью стандартных функций управления для работы в цепи возбуждения. Был проведен математический анализ системы и реализован программный код в среде MATLAB. На рисунке 2 представлен алгоритма управления АВД.

$C:\Users\Алинка\Desktop\УМНИК 2\Снимок3.PNG$

Рисунок 2 Алгоритма управления в среде MATLAB

Для получения машинного кода для DSP процессора была использована программа Code Composer Studio. Внешний вид окна компилятора программы, представлен на рисунке 3.

$C:\Users\Алинка\Desktop\УМНИК 2\Снимок4.PNG$

Рисунок 3 Внешний вид окна компилятора программы Code Composer Studio

В результате проведенных операций полученная система электропривода сравнимого по характеристикам с электроприводом постоянного тока, что существенно позволит нам уменьшить экономическую составляющую системы электропривода. После испытания прототипа можно говорить о его применении в различных отраслях промышленности.

Например:

- подъёмный шахтный привод;

- в прокатных станах металл производстве;

- тяговом электроприводе подъёмных кранов;

- применение в мощных транспортерных конвейерах;

- использование для укладки мощных силовых кабелей в бухты;

- в электроприводах с тяжёлыми условиями пуска.

Внедрение представленного проекта на предприятиях РФ позволит существенного увеличит экономическую эффективность. От использования данной технологии в промышленности, система электропривода позволит осуществить энергоэффективное управление электроприводом в различных отраслях производства и промышленности РФ. В процессе проведенных теоретических исследований, система данного типа позволит потребителю существенно экономить на оплате электроэнергии и обслуживании.

Вывод

Исследования, проведённые в ходе выполнения проекта, указывают на эффективность применения таких систем, что существенно сказывается на экономической эффективности электропривода построенного с использованием асинхронизированного вентильного двигателя. Область применения электропривода с использованием АВД охватывает большое число отраслей промышленности, что позволяет с уверенностью сказать что затраты на построения таких систем окупятся в самые короткие сроки. Масса достоинств электропривода, таких как высокий cosφ, жёсткая механическая характеристика, отсутствие в конструкции машины коллектора, низкая стоимость системы, всё это и многое другое позволяет с уверенностью сказать что электропривод, описанный в проекте, позволит решить многие задачи управления механическими системами.

Список использованной литературы

1. Сонин Ю.П. Асинхронизированный вентильный двигатель / Ю.П. Сонин, И.В. Гуляев. – Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 1998. – 68 с.

2. Гуляев И.В. Обобщенная электромеханическая система на основе асинхронизированного вентильного двигателя / И.В. Гуляев. – Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2004. – 84 с.

3. Гуляев И.В. Системы векторного управления электроприводом на основе асинхронизированного вентильного двигателя / И.В. Гуляев, Г.М. Тутаев. – Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2010. – 200 с.

4. Гуляев И.В. Асинхронизированный вентильный двигатель c управлением по фазе тока / И.В. Гуляев, И.С. Юшков. – Саарбрюкен, Германия. – LAP LAMBERT Academic Publishing Gmbh & Co. KG, 2012. – 183 с.

5. Устройство для управления инвертором напряжения / Свидетельство на полезную модель № 28572 / В.В. Никулин, Г.М Тутаев. – Опубл. «Открытия. Изобретения», 2003, бюл. № 9.

6. Устройство для управления инвертором тока / Свидетельство на полезную модель № 28297. / В.В. Никулин, Г.М Тутаев, И.В. Гуляев, Ю.П. Сонин. – Опубл. «Открытия. Изобретения», 2003, бюл. № 7.