ВВЕДЕНИЕ.
На сегодняшний день как в научных
изданиях, так и на сайтах фирм-производителей
рекомендуются к использованию и предлагаются к
внедрению различные системы электропривода для
шахтных подъемных установок (ШПУ). При этом
каждая из них обладает определенными
достоинствами и имеет свои недостатки. В качестве
аргументов приводятся такие факторы, как тип и
мощность установки, влияние на сеть, динамические
характеристики, экономические и энергетические
показатели и т.п.
Таким образом, выбор рациональной системы
электропривода ШПУ должен основываться на
сравнительном многокритериальном анализе оценок
технических и экономических возможностей
конкретного предприятия.
С учетом технологической особенности работы
шахтных подъемных машин для системы
электропривода в качестве критериев оценки
наиболее
актуальными можно считать динамические
показатели (точность отработки требуемой
скоростной диаграммы за рабочий цикл) и
энергетические характеристики (энергосберегающие
аспекты).
Одним из способов, который может
содействовать в решении вопроса выбора
рационального автоматизированного
электропривода ШПУ, является применение
методов имитационного моделирования конкретной
системы привода, что позволяет провести
сравнительный анализ и сделать вывод о
целесообразности применения того или иного
варианта.
АНАЛИЗ ПРЕДЫДУЩИХ ИССЛЕДОВАНИЙ.
Данная работа посвящена исследованию режимов работы
электропривода ШПУ с помощью имитационных
моделей. В качестве базовых систем рассмотрены
два варианта: на постоянном токе система
тиристорный преобразователь – двигатель (ТП-Д) и
на переменном токе система частотного
регулирования преобразователь частоты –
синхронный двигатель (ПЧ – СД).
Выбор таких объектов исследования обусловлен
тем, что сегодня на рынке Украины и на территории
стран СНГ именно такие системы электропривода в
основном предлагаются к применению для ШПУ.
Данный материал является дополнением и
продолжением ряда публикаций. Научные статьи [1,2] посвящены вопросам синтеза имитационных
(виртуальных) моделей рассматриваемых систем
автоматизированных электроприводов. В работе [3]
на примере экскаваторного электропривода
изложена методика исследования системы
электропривод – механизм в целом.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ.
На основе исследования с
помощью имитационных моделей режимов работы
и сравнительного анализа электропривода ШПУ на
базе систем ТП_Д и ПЧ-СД оценить преимущества
и недостатки этих систем и дать рекомендации
относительно выбора рациональной системы
электропривода в целом.
МАТЕРИАЛ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.
Имитационные модели систем ТП-Д и ПЧ-СД синтезированы в среде MATLAB.
Силовой канал
реализован с помощью виртуальных блоков
специализированного пакета расширения
SimPowerSystem, а управляющий и
информационный каналы построены на основе
блоков основного пакета Simulink.
Силовой канал системы ТП-Д (рис. 1)
обеспечивает реверсирование скорости
электродвигателя M с помощью двух вентильных
групп в цепи якоря (подсистема UM). Задание
требуемого напряжения и тока возбуждения
двигателя реализует одна вентильная группа (UL).
Схемы тиристорных групп – симметричные
трехфазные мостовые. Питание преобразователи
получают от сети переменного тока AC через
токоограничивающие реакторы LFa, LFf.
В цепи якоря система управления содержит блок
задания требуемой скоростной диаграммы
подъемной установки ER, задатчик интенсивности
первого порядка AI-1 и цифровой ПИД-регулятор
скорости AR. В системе использована одна
отрицательная обратная связь по скорости двигателя
с общим коэффициентом передачи Kw. Такая
структура в настоящее время занимает
доминирующее положение на рынке
электротехнической продукции в области систем
управления.
В канале цепи управления возбуждением
установлен блок задания номинального значения
тока возбуждения EIf, использован аналоговый ПИ-
регулятор тока возбуждения AAL и реализована
отрицательная обратная связь по току возбуждения
с коэффициентом передачи Kif.
Задание активного характера нагрузки,
характерного для подъемной установки,
обеспечивается с помощью подсистемы EMc.
Силовой канал системы ПЧ – СД (рис. 2)
содержит: синхронную машину M, автономный
инвертор напряжения UZ2 с системой управления
AUZ2, конденсаторный фильтр C, активный
выпрямитель UZ1 с системой управления AUZ1,
сетевой фильтр LF и сеть переменного напряжения
AC.
Канал управления реализован аналогично системе ТП – Д.
ВЫВОДЫ.
Результаты исследования показывают, что обе системы обеспечивают примерно одинаковые динамические показатели при отработке требуемой скоростной диаграммы ШПУ, однако с точки зрения энергетических характеристик система ПЧ – СД оказывается предпочтительнее системы ТП – Д.
Список использованной литературы
1. Чермалых А.В., Майданский И.Я.
Исследование на виртуальной модели режимов
работы электропривода с ПИД-регулятором
скорости // Промислова електроенергетика та
електротехніка. “Промелектро”. – 2005. – № 6.
– С. 27 – 33.
2. Чермалых В.М., Чермалых А.В., Майданский
И.Я., Кузнецов В.В. Исследование динамики и
энергетических характеристик частотно-
регулируемого синхронного электропривода
методом виртуального моделирования // Вісник
Кременчуцького державного політехнічного
університету імені Михайла Остроградського.
– Кременчук: КДПУ, 2009. – Вип. 4/2009 (57),
ч. 1.– С. 112 – 118.
3. Чермалых А.В., Пермяков В.Н., Майданский
И.Я. Исследование динамики экскаваторного
электропривода с помощью виртуальных моделей
// Вісник Кременчуцького державного
політехнічного університету імені Михайла
Остроградського. – Кременчук: КДПУ, 2008. - Вип.
4/2008 (51), ч. 1. – С 48 – 52.