Авторы: М.В. Головатый, студент; К.Н. Маренич, доц., Ph.D
Источник: Автоматизація технологічних об'єктів та процесів. Пошук молодих / Збірник наукових праць XII науково-технічної конференції аспірантів та студентів в м. Донецьку 17-20 травня 2012 р. – Донецьк, ДонНТУ – 2013, C. 152-154.
М.В. Головатый, К.Н. Маренич. Обоснование рациональности квазичастотного принципа управления приводом рудничной транспортной установки. С помощью разработанной компьютерной модели системы «квазичастотный преобразователь – асинхронный двигатель» полученны результаты, которые позволяют оценить функциональные свойства квазичастотного управления асинхронным двигателем.
Эксплуатация шахтного скребкового конвейера отличается интенсивным разгоном тягового органа при пуске и значительными динамическими перегрузками при стопорении. Кроме этого, зачастую необходимо производить пуск груженого скребкового конвейера, что сопряжено с необходимостью преодоления повышенных моментов сопротивления. В результате, не редки случаи не состоявшегося пуска.
Указанные обстоятельства обуславливают необходимость поиска новых технических решений в области управления пусковыми режимами привода, включая поддержание кратковременной ступени пониженной скорости (при работе в обоих направлениях) при повышении электромагнитного момента. Это позволяет реализовать алгоритм автоматической расштыбовки конвейера.
Сопоставление известных способов управления скоростными режимами асинхронных электроприводов позволяет сделать вывод о приемлемости использования квазичастотного электропитания и целесообразности исследования процессов в системе «квазичастотный преобразователь – асинхронный двигатель».
Процесс квазичастотного управления заключается в чередовании по определенному закону групп включаемых тиристоров коммутатора. При этом на его выходе формируется трехфазная система напряжений пониженной частоты модуляции, состоящая из фрагментов синусоид напряжения сети [1].
Одним из приемлемых к применению является напряжение частоты модуляции fm = fc / 7 = 7,14 Гц (где fc = 50 Гц). С целью исследования процессов предлагается структура компьютерной модели (рис. 1).
В данной схеме в качестве квазичастотного преобразователя выступают три пары встречно-параллельных моделей тиристорных коммутаторов (VS1 – VS6) подключенных к трехфазной сети (AC Voltage Source – AC Voltage Source2), фазы которых сдвинуты друг от друга на 120° и управляемыми шестью блоками Pulse Generator1 – Pulse Generator6, которые подают сигнал на тиристоры в последовательности приведенной в табл. 1.
В табл. 1 длительность одного интервала коммутации для частоты 7,14 Гц рассчитывается по формуле:
где Тc – период напряжения промышленной частоты; n – число натурального ряда, определяемого количеством полуволн напряжения сети в полуволне квазисинусоидального напряжения в течении одного интервала включения тиристоров (для частоты 7,14 Гц n = 7).
Рисунок 1 – Структура компьютерной модели «квазичастотный преобразователь – асинхронный двигатель»
Тиристоры VS1, VS3, VS5 пропускают положительные полуволны напряжения, а VS2, VS4, VS6 – отрицательные. Таким образом, длительность одной полуволны квазисинусоиды составляет:
Таблица 1 – Диаграмма последовательности включения тиристоров
|
|
|
| |||||
|
|
|
|
|
|
| ||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Полученные в результате моделирования квазисинусоидальные напряжения и токи приведены на рис. 2.
Из рис. 2 видно, что в результате воздействия ЭДС вращения моменты коммутации тиристоров смещаются, что в конечном итоге обусловливает повышение потребляемого тока.
Рисунок 2 – Диаграммы квазисинусоидальных напряжений (слева) и токов (справа) фазы А, B, C, соответственно (fm = 7,14 Гц)
Диаграмма угловой скорости асинхронного двигателя в квазичастотном режиме приведена на рис. 3.
Рисунок 3 – Диаграмма угловой скорости асинхронного двигателя в квазичастотном режиме (fm = 7,14 Гц), полученная при моделировании
Полученные результаты позволяют оценить функциональные свойства квазичастотного управления асинхронным двигателем и должны быть учтены при проектировании соответствующих устройств.