МОДЕЛЬ НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ
Р.В. Уланов, студент; В.М. Шумяцкий, к.т.н., доц. Донецкий национальный технический университет.
Электротехнические и электромеханические системы: Материалы Всеукраинской студенческой научно-технической конференции, г. Севастополь, 14 - 17 апреля 2006г. - Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2006. - 60с.
Наиболее характерной чертой современного электропривода (ЭП) является переход от систем регулируемого ЭП на базе двигателей постоянного тока (ДПТ) к регулируемому ЭП на базе асинхронных двигателей (АД), среди которых наибольшее распространение имеет – асинхронный регулируемый ЭП на базе АД с КЗ ротором и полупроводниковым преобразователем частоты. Полупроводниковые ПЧ для электроприводов подразделяются на два класса, различающихся по способу связи двигателей с питающей сетью: непосредственные преобразователи частоты (НПЧ), двухзвенные преобразователи частоты с промежуточным звеном постоянного тока.
НПЧ для управления АД представляет собой комплект реверсивных управляемых выпрямительно-инверторных преобразователей, каждый из которых питает одну фазу двигателя. Формирование необходимой частоты и амплитуды обеспечивается непрерывным циклическим изменением угла управления комплектами преобразователей. Теоретическое значение частоты выходного напряжения совпадает с частотой сети, на практике это значение вдове меньше.
Принцип работы НПЧ заключается в преобразовании m1-фазного напряжения питающей сети частотой w1=2пf1 в m2-фазное напряжение выходной частоты w2=пf2. Непосредственное преобразование частоты заключается том, что кривая выходного напряжения составляется из отрезков синусоид сетевых напряжений, что с некоторой долей идеализации можно представить уравнением:
uвых(t)=F1(t)u1+F2(t)u2+…+Fi(t)ui+…+Fm(t)um (1)
uвых(t) – выходное напряжение НПЧ; u1,u2,um – напряжение (фазное или линейное) m-фазной питающей сети; Fi(t) – переключающая функция (ПФ); Fi=1, когда uвых повторяет ui и Fi=0 во всем остальном интервале.
Разработанная математическая модель системы управления (СУ) генерирует ПФ. Для организации ПФ в полученной системе управления используется принцип вертикального управления. Управляющий сигнал представляет собой задание на амплитуду и частоту напряжения сети (для данной системы имеет три фазы – прямые и обратные напряжения: итого – шесть опорных сигналов).
На рисунке 1 представлены кривая выходного напряжения инвертора и закон изменения угла управления, на рисунке 2 представлены результаты моделирования разработанной модели НПЧ.
Рисунок 2 – Промоделированная кривая выходного напряжения инвертора