Авторы: Битюцкий А.Ю., Маренич К.Н.
Источник: Промышленная безопасность и вентиляция подземных сооружений в XXI столетии. Международная научно-практическая конференция, 2012 г.
Битюцкий А.Ю., Маренич К.Н. Исследование процесса квазичастотного управления в контексте возможности его применения для расштыбовки шахтного скребкового конвейера. Разработана компьютерная модель системы «квазичастотный преобразователь – асинхронный двигатель», отличающаяся учётом алгоритма переключения тиристоров коммутатора при синхронизации с параметрами пульсации выпрямленного напряжения сети.
Опыт эксплуатации скребковых конвейеров свидетельствует о высокой вероятности возникновения статических и динамических перегрузок электропривода, вызванных заштыбовкой става. Выполнение расштыбовки вручную сопряжено со значительной трудоёмкостью и потерями рабочего времени.
Анализ возможных способов управления скоростными режимами асинхронного двигателя конвейера позволяет отдать предпочтение квазичастотному способу, реализация которого даст возможность выполнить автоматическую расштыбовку става [1].
Формирование квазичастотного напряжения осуществляется поочерёдным включением групп тиристоров трёхфазного коммутатора в соответствии с заданным алгоритмом. При этом, частота переключений групп тиристоров (fс/fm = 6n ± 1) определяет частоту квазисинусоидального напряжения.
Изменением порядка переключения групп тиристоров достигается реверс двигателя на малой угловой скорости. При этом, процесс сопровождается повышенным электромагнитным моментом двигателя.
Анализ диаграммы формирования квазисинусоидального напряжения (рис. 1) позволяет сделать вывод, что при его компьютерном моделировании должна быть предусмотрена синхронизация с моментами равенства мгновенных фазных напряжений сети. Эти моменты соответствуют нижним пикам пульсаций выпрямленного напряжения сети. Это положение учтено при обосновании структуры компьютерной модели системы квазичастотного электропривода.
Рисунок 1 – Диаграммы формирования квазисинусоидальных напряжений
Для реализации алгоритма квазичастотного управления электродвигателем, на тиристоры необходимо подавать импульсы в определённой последовательности.
Алгоритм моделирования квазисинусоидального напряжения поясняется следующим. К трёхфазной сети подключается выпрямитель напряжения на диодах (блок subsystem, рис. 2) на выходе которого получим напряжение, которое имеет пики частотой 300 Гц. Для преобразования аналогового сигнала в импульсы используется блок relational operator, который отслеживает пики напряжения, и в соответствии с ними, на своём выходе формирует единичные импульсы той же частоты. Блок counter2 служит для деления частоты импульсов на 7.
Рисунок 2 – Модель квазичастотного управления асинхронным двигателем
Блок counter1 также представляет собой счётчик, но на его выходе формируется ступенчатый сигнал, который возрастает на 1 при каждом входном импульсе. При накоплении 6 импульсов, счётчик сбрасывается и начинает счёт заново. Блок subsystem1 (рис. 3) служит для разделения импульсов по тиристорам в соответствии с заданным алгоритмом управления.
Рисунок 3 – Cтруктура блока subsystem1
Далее, импульсы подаются на тиристорный коммутатор, состоящий из блоков thyristor, формирующий напряжение заданной частоты. Сигнал напряжения подаётся на асинхронный двигатель, заданный блоком asynchronous machine, с которого снимаются интересующие нас параметры работы системы.
В результате моделирования могут быть получены параметры процессов в электроприводе. В частности, на рис. 4 приведены диаграммы квазичастотного тока, позволяющие определить допустимую продолжительность режима квазичастотного управления приводом конвейера при реализации автоматической расштыбовки.
Рисунок 4 – Диаграмма токов статора