Автор: Козлов Михаил Дмитриевич

Рубрика: Технические науки

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

Дата публикации: 03.05.2016

Статья просмотрена: 300 раз

Библиографическое описание:

Козлов М. Д. Векторное управление активным выпрямителем напряжения // Молодой ученый. — 2016. — №9. — С. 184-189.



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): переменного тока, постоянного тока, вектора сетевого тока, преобразования координат, тока фазы, обобщенного вектора, активного выпрямителя напряжения, системе координат, обобщенного вектора сетевого, Iy обобщенного вектора, координат вектор тока, сторону переменного тока, рекуперации энергии, Блок релейных регуляторов, обобщенного вектора тока, звеном постоянного тока, Работа АВН, стороне переменного тока, выпрямительном режиме, приводах переменного тока.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос