Алгоритм переключения и моделирования тиристорных устройств плавного пуска электродвигателей

Для исключения отрицательных пиков электромагнитного момента вычисляются положения векторов потокосцеплений статора и ротора по измеренным мгновенным значениям фазных напряжений и токов. Отключение статора от сети производится тогда, когда угол между векторами потокосцеплений становится больше 180º. Затем система управления ждет, пока вектор потокосцепления статора совершит полный оборот вокруг вектора потокосцепления ротора, и в момент их совпадения снова подключает статор двигателя к сети. Таким образом, процесс циклически повторяется, за счет чего электромагнитный момент двигателя формируется только из положительных пиков свободной составляющей момента. Кроме того, переход к прямому пуску (вопросы ограничения тока в данной функциональной схеме пока не затрагиваются) осуществляется автоматически, так как, если угол остается в пределах от 0 до 180º, статор двигателя остается подключенным к сети.Для сравнения в среде Matlab, в программе структурного моделирования Simulink, была создана модель устройства плавного пуска с тиристорным регулятором напряжения (ТРН), представленная на рисунке 3.2. Модель включает в себя асинхронный двигатель с реактивной нагрузкой, трехфазный источник (Ua, Ub, Uc), две группы встречно-параллельно включенных тиристоров (VS1-VS4) в фазах «А» и «В». Фаза «С» подключена напрямую к источнику питания, то есть в модели используется схема неполнофазноготиристорного регулятора напряжения, чаще всего применяющаяся при реализации устройств плавного пуска малой и средней мощности. Для управления тиристорами используется стандартный блок из библиотеки Simulink – «Synchronized 6-PulseGenerator», входными сигналами для которого являются фазные напряжения с датчиков напряжения ДН1 – ДН3 (АВ, ВС, СА) и угол управления тиристорами «alpha_deg». Формирование угла управления производится с помощью источника линейно убывающего сигнала Ramp. Выходными сигналами блока являются импульсы управления для 6 тиристоров, из которых только 4 используются в модели. Рисунок 3.2 – Модель тиристорного устройства плавного пускаГрафики изменения скорости и момента АД при пуске с помощью ТРН показаны на рисунке 3.3.Рисунок 3.3 – Графики изменения угловой скорости и момента при пуске с помощью ТРНРисунок 3.4 – График изменения тока фазы «А» при пуске с помощью ТРНГрафик изменения тока фазы «А» статора асинхронного двигателя - на рисунке 3.4.Из графиков следует, что при одинаковом времени пуска (средние значения электромагнитных моментов равны), максимальная амплитуда тока статора при пуске с помощью ТРН составляет примерно 50 А (при 30 А у устройства комбинированного пуска) и величина пускового тока изменяется в процессе пуска в отличие от устройства комбинированного пуска, где она постоянна. Кроме того, если рассмотреть токи остальных фаз (на рисунке 3.4 не показаны), видно, что питание АД осуществляется несимметричной системой токов. Несимметрия токов приводит к ухудшению эксплуатационных и энергетических характеристик АД. ЗаключениеНесмотря не все преимущества синхронного двигателя его использование ограниченно. Основной сложностью при эксплуатации СД (особенно высоковольтных) является реализация плавного пуска с ограничением пусковых токов и ударных нагрузок в механизме. Большой интерес представляет импульсный способ пуска, который наряду с рядом достоинств обладает и существенными недостатками: невозможностью ограничения пусковых токов синхронного двигателя, вследствие неполной управляемости тиристоров и необходимостью применения датчика положения ротора. Применение векторно-импульсного способа пуска может быть целесообразно для асинхронных электроприводов с большим моментом инерции и низким значением пускового момента, близким к моменту холостого хода. К таким механизмам относятся крупные центробежные и осевые вентиляторы и компрессоры с безредукторным приводом. Но в любом случае применение векторно-импульсного способа имеет смысл только на начальной стадии пуска, когда вектор потокосцепления статора совершает колебания вокруг оси. После того как вектора потокосцеплений начинают вращаться синхронно, должен использоваться либо прямой пуск, либо, если требуется ограничение пускового тока или темпа разгона, пуск от регулятора напряжения.Список использованных источниковШамис Михаил, Альтшуллер Маркс, Ушаков Игорь Двигатели среднего напряжения (3–10 кВ)особенности автоматизированного электропривода// Новости электротехники, 2004, №2Лазарев Г.Б. Опыт и перспективы применения частотно-регулируемых асинхронных электроприводов в электроэнергетике России // Новости приводной техники, 2003, №2Ривкин Г.А. Преобразовательные устройства, - М.: Энергия, 1970. - с. 158 -197Поздеев Д.А. , Нудельман Г.С., Ерезеев А.Н.Высоковольтные устройства плавного пуска синхронных и асинхронных электродвигателей // Энергослужба предприятия,2004, №3Овчинников И.Е., Тер-Газарян Г.Н., Давидян Ж.Д., Рябов В.Н. Способ импульсного пуска синхронных машин // Электротехника, 1987, №3, с. 33-36.Способ пуска синхронной машины [Текст]: пат. 1757073 СССР: МПК7 Н02Р1/50 / Абромович Р.Д.; заявитель и патентообладатель Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики; № 4879027/07; заяв.31.10.90; опублик. 23.08.92, Бюл. №31Способ квазичастотного мягкого пуска синхронного двигателя и устройство для его осуществления [Текст]: пат. 2277289 Рос. Федерация: МПК7Н02Р1/52 / Балавин М.А.;заявитель и патентообладательОбщество с ограниченной ответственностью "ВЕГА-ГАЗ". - №2004133959/09; заяв.23.11.04; опублик. 27.05.06Ключев В.И. Ограничение динамических нагрузок электропривода, - М.: Энергия, 1971. - с. 97-161Венгер А.И. Регулируемый синхронный электропривод, - М.: Энергоатомиздат, 1985. - с. 47 – 70Колпаков А. Н. Перспективы развития электропривода// Силовая электроника, 2004, №1.Устройство для запуска синхронных электродвигателей большой мощности [Текст]: свидетельство на полезную модель 31301 Рос. Федерация: МПК7H02P1/46 /Рагинов Н.М.; заявитель и патентообладатель Рагинов Н.М.; Калугин И.Б. - №2003100373/20; заяв.08.01.03; опублик. 08.01.03.Электропривод переменного тока [Текст]: пат. 1603515 СССР: МПК7H02P1/50 / Овчинников И.Е.; заявитель и патентообладатель Всесоюзный научно-исследовательский институт электромашиностроения и Ереванский политехнический институт им. К. Маркса. - №4359155/24-07; заяв.07.01.08; опублик. 30.10.90, Бюл. №40Брускин Д. Э., Зорохович А.В., Хвостов В.С. Электрические машины, ч. 2. - М.: Высшая школа, 1979. - с. 99-122Ткачук А., Кривовяз В. Тиристорный преобразователь для плавного пуска высоковольтных асинхронных двигателей // Силовая электроника, 2007, №1Сергеев П. С. Электрические машины, - М.: Энергия, 1962Вольдек А.И. Электрические машины, - М.: Энергия, 1974Способ пуска электродвигателя частотного привода с ограниченной мощностью источника питания [Текст]: пат. 2153759 Рос. Федерация: МПК7H02P1/26 / Горелик Л.В.; заявитель и патентообладательВахитов Ю.Г.; Горелик Л.В.; Деснер О.Г.; Орлов Л.В.- №99110049/09; заяв.06.05.99; опублик. 06.05.99