Векторное управление активным выпрямителем напряжения | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №9 (113) май-1 2016 г.

Дата публикации: 03.05.2016

Статья просмотрена: 699 раз

Библиографическое описание:

Козлов М. Д. Векторное управление активным выпрямителем напряжения // Молодой ученый. — 2016. — №9. — С. 184-189. — URL https://moluch.ru/archive/113/29440/ (дата обращения: 17.08.2018).



Замкнутые системы регулируемых электроприводов, как правило, используют двухзвенные преобразователи с промежуточным звеном постоянного тока, включающие в себя неуправляемый выпрямитель, силовой фильтр (СФ) и инвертор с широтно-импульсной модуляцией. Замена диодного выпрямителя на активный преобразователь, выполненного на полностью управляемых ключах, работающий в импульсно-модуляционных алгоритмах управления, позволяет обеспечить двусторонний обмен энергией между первичны источником и двигателем, и таким образом, улучшить электромагнитную совместимость и экономичность использования электроэнергии путем повышения КПД всей системы в целом за счет рекуперации энергии движущихся частей машины. Такие активные преобразователи могут быть построены на основе автономного инвертора напряжения (АИН), если его обратить на сторону переменного тока [1 с.305; 2 с. 400].

Активный преобразователь напряжения может работать в режиме выпрямителя, если передача энергии идет из питающей сети в двигатель и сетевым инвертором пре рекуперации энергии в питающую сеть. В дальнейшем АПН, работающий в выпрямительном режиме, называется активным выпрямителем напряжения (АВН). Работа АВН основана на импульсном повышающем напряжение регуляторе, поэтому он обязательно содержит в своем составе токоограничивающий дроссель, устанавливаемый на стороне переменного тока. На выходе АПН устанавливается конденсатор, обеспечивающий стабилизацию выпрямленного напряжения. [4 с. 256].

В этих преобразователях улучшен гармонический состав тока, потребляемого из сети, а также имеется возможность получения желаемого значения коэффициента мощности, в том числе близкого к единице.

2

Рис. 1. Трехфазный АВН

АВН могут применяться в трех случаях [5 с.128]:

1) для получения стабильного постоянного напряжения от сети переменного с возможностью рекуперации энергии;

2) в качестве преобразователя для питания двигателей постоянного тока с возможностью регулирования скорости и рекуперативного торможения;

3) в качестве первого звена в двухзвенных преобразователях для питания асинхронных двигателей с возможностью регулирования скорости и рекуперативного торможения.

Существует несколько подходов к векторному управлению активными выпрямителями напряжения с преобразованием координат [1 с.205; 3 с.356].

В этой статье рассмотрен подход, основанный на раздельном управлении АВН по проекциям Ix и Iy обобщенного вектора сетевого тока.

Описание электромагнитных процессов проводится в ортогональной системе координат x,y, связанной с результирующим вектором питающей сети. Математическая основа преобразования координат от неподвижной (αβ) к синхронно вращающейся системе показана ниже.

C:\Users\Joda\Desktop\3.png

Рис. 2. Преобразование координат в векторной системе управления

Во вращающейся системе координат вектор тока представлен в виде:

,

где — модуль результирующего вектора

Если принять, что и — соответственно активная и реактивная составляющие обобщенного вектора сетевого тока и система синхронизирована относительно сетевого напряжения, то получаем систему уравнений:

Коэффициент мощности, равный единице, в такой системе, при условии, что прямое и обратное преобразование синхронизированы по фазе и частоте с напряжением сети, может быть получен при задании . В этом случае справедлива система:

Ниже представлена модель MATLAB/Simulink системы управления, использующей этот принцип.

C:\Users\Joda\Desktop\главы работы\Скриншот 29-04-2016 155250.png

Рис. 3. Система управления АВН по проекциям обобщенного вектора тока

В этой системе управления блок преобразования координат «XY-ABC» осуществляет преобразование проекций Ix и Iy обобщенного вектора сетевого тока из вращающейся системы координат к трехфазной системе токов iA, iB, iC. Блок релейных регуляторов включает три канала, которые является обеспечивают гармонической формы сетевых токов. Блок управления включением/выключением АВН обеспечивает включение АВН в заданный момент времени.

C:\Users\Joda\Desktop\статья\Скриншот 13-03-2016 190513.png

Рис. 4. Блок преобразования координат

C:\Users\Joda\Desktop\статья\Скриншот 13-03-2016 190527.png

Рис. 5. Блок релейных регуляторов

В ходе моделирования была рассмотрена работа АВН в выпрямительном и инверторном режимах.

C:\Users\Joda\Desktop\cn\Скриншот 29-03-2016 000518.png

Рис. 6. Работа АВН в выпрямительном режиме

C:\Users\Joda\Desktop\cn\Скриншот 29-03-2016 000615.png

Рис. 7. Работа АВН в инверторном режиме

Рис. 8. Графики напряжения и тока фазы С при работе АВН в выпрямительном режиме

Рис. 9. Графики напряжения и тока фазы С при работе АВН в инверторном режиме

В дальнейшем, в рамках магистерской диссертации, будет проведено исследование работы активного выпрямителя напряжения в составе авиационной системы генерирования электрической энергии постоянного тока.

Литература:

  1. Герман-Галкин С. Г. Matlab & Simulink. Проектирование мехатронных систем на ПК. — СПб.: Корона-ВЕК, 2008. -368 с.
  2. Герман-Галкин С. Г. Виртуальные лаборатории полупроводниковых систем в среде Matlab-Simulink. Учебник. -СПб.: Лань, 2013. -448 с.
  3. Шрейнер Р. Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты. — Екатеринбург: УРО РАН, 2000. — 653с.
  4. Ефимов А. А. Активные преобразователи в регулируемых приводах переменного тока / А. А. Ефимов, Р. Т. Шрейнер. — Новоуральск: НГТИ, 2001. — 250 с.
  5. Ефимов А.А Математическое моделирование и испытания опытного образца активного выпрямителя напряжения / Ефимов А.А, Базарнов А. А., Глухов В. А., Зиновьев Г. С. — Красноярск: Сиб. Федер. Университет. ИКИТ, 2013. — С. 128- 134
Основные термины (генерируются автоматически): активный выпрямитель напряжения, система управления, питающая сеть, сетевой ток, выпрямительный режим, инверторный режим, обобщенный вектор, MATLAB, результирующий вектор, рекуперативное торможение, система, работа, преобразование координат, переменный ток, график напряжения, вращающаяся система координат, возможность регулирования скорости, блок преобразования координат, ток фазы С.


Похожие статьи

Преобразования переменных в системах координат a, b, c и α, β

прямое преобразование координат, задание матрицы, система уравнений, система координат, график напряжений, вид матрицы, математическая модель, матричная форма, обратное преобразование координат...

Исследование системы векторного управления...

Такой системой координат является система координат, вращающаяся с частотой поля статора двигателя о, то есть система координат (u — v) [4]. Если динамическая модель асинхронного двигателя выполнена в системе координат (u — v), вычисление модуля вектора...

Пространственные векторы в асинхронном двигателе

– неподвижная система координат статора ( ); — система координат, связанная с ротором, - угол сдвига системы координат R по отношению к S, причем .

. Для системы координат вращающейся с произвольной скоростью система уравнений

Обзор алгоритмов управления асинхронными электроприводами

Система управления скоростью (позицией) вращения асинхронного двигателя в косвенной форме. Рис. 2. Система управления позицией ротора косвенным методом.

Блоки (ejρr) и (2→3) осуществляют трансформацию координат из вращающейся системы в фиксированную...

Моделирование системы АИН ШИМ – АД с переменными ψr - Is...

Рис. 6. Напряжения на входе первой ступени прямого преобразования координат.

Математическая модель этих уравнений в Simulink-Matlab дана на рис. 7. Рис. 7. Первая ступень прямого преобразования координат «abc → αβ».

Моделирование САР скорости системы «АИН ШИМ – АД»...

Обратные преобразователи координат по статорным токам с номерами 15 и 16 на

Рис. 26. Обратное преобразование (2-я ступень): isα, isβ → isa, isb, isc.

Шрейнер Р.Т. Системы подчиненного регулирования электроприводов: учеб. пособие / Р.Т. Шрейнер.

Моделирование системы АИН ШИМ – АД с переменными во...

Рис. 6. Напряжения на входе первой ступени прямого преобразования координат.

Математическая модель этих уравнений в Simulink-Matlab дана на рис. 7. Рис. 7. Первая ступень прямого преобразования координат «abc → αβ».

Быстрый метод пространственно-векторной широтно-импульсной...

Напряжение переменного тока зависит от двух параметров: амплитуды и частоты.

Первая коррекция вектора опорного напряжения.

Метод синтеза гибридных систем адаптации.

Применение вейвлет-преобразования для идентификации...

Собрав имитационную модель узла нагрузки системы электроснабжения в Matlab и Simulink. Используя литературу [2]. Снимем с показаний осциллографа графики токов и напряжений, которые представлены на рисунке 4.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Преобразования переменных в системах координат a, b, c и α, β

прямое преобразование координат, задание матрицы, система уравнений, система координат, график напряжений, вид матрицы, математическая модель, матричная форма, обратное преобразование координат...

Исследование системы векторного управления...

Такой системой координат является система координат, вращающаяся с частотой поля статора двигателя о, то есть система координат (u — v) [4]. Если динамическая модель асинхронного двигателя выполнена в системе координат (u — v), вычисление модуля вектора...

Пространственные векторы в асинхронном двигателе

– неподвижная система координат статора ( ); — система координат, связанная с ротором, - угол сдвига системы координат R по отношению к S, причем .

. Для системы координат вращающейся с произвольной скоростью система уравнений

Обзор алгоритмов управления асинхронными электроприводами

Система управления скоростью (позицией) вращения асинхронного двигателя в косвенной форме. Рис. 2. Система управления позицией ротора косвенным методом.

Блоки (ejρr) и (2→3) осуществляют трансформацию координат из вращающейся системы в фиксированную...

Моделирование системы АИН ШИМ – АД с переменными ψr - Is...

Рис. 6. Напряжения на входе первой ступени прямого преобразования координат.

Математическая модель этих уравнений в Simulink-Matlab дана на рис. 7. Рис. 7. Первая ступень прямого преобразования координат «abc → αβ».

Моделирование САР скорости системы «АИН ШИМ – АД»...

Обратные преобразователи координат по статорным токам с номерами 15 и 16 на

Рис. 26. Обратное преобразование (2-я ступень): isα, isβ → isa, isb, isc.

Шрейнер Р.Т. Системы подчиненного регулирования электроприводов: учеб. пособие / Р.Т. Шрейнер.

Моделирование системы АИН ШИМ – АД с переменными во...

Рис. 6. Напряжения на входе первой ступени прямого преобразования координат.

Математическая модель этих уравнений в Simulink-Matlab дана на рис. 7. Рис. 7. Первая ступень прямого преобразования координат «abc → αβ».

Быстрый метод пространственно-векторной широтно-импульсной...

Напряжение переменного тока зависит от двух параметров: амплитуды и частоты.

Первая коррекция вектора опорного напряжения.

Метод синтеза гибридных систем адаптации.

Применение вейвлет-преобразования для идентификации...

Собрав имитационную модель узла нагрузки системы электроснабжения в Matlab и Simulink. Используя литературу [2]. Снимем с показаний осциллографа графики токов и напряжений, которые представлены на рисунке 4.

Задать вопрос