Моделирование режима торможения асинхронного двигателя частотного электропривода с использованием гармоник тока статора
Автор: Карнаухов Николай Федорович, Филимонов Максим Николаевич, Статовой Дмитрий Александрович, Бонилья Венегас Феликс Владимир
Журнал: Вестник Донского государственного технического университета @vestnik-donstu
Рубрика: Машиностроение и машиноведение
Статья в выпуске: 1 (84) т.16, 2016 года.
Бесплатный доступ
Целью данной работы является исследование электродинамических процессов в частотно-управляемом электроприводе (ЧУЭП) методом математического моделирования - в частности, в режиме двухтокового динамического торможения с учетом 5-й и 7-й гармоник тока статора асинхронного двигателя (АД). Приведены особенности формирования автономным инвертором напряжения (АИН) низких частот (0,2-15 Гц) тока статора АД, сопровождаемого дополнительными потерями электроэнергии в ЧУЭП и появлением пульсирующих моментов на валу АД, вызывающих неравномерность движения исполнительного механизма (ИМ) рабочего органа (РО) технологической машины (ТМ) в зоне малой скорости и усложняющих их позиционирование в заданное положение. При неоднозначности сил трения в звеньях подвижности ИМ РО и наличии пульсирующих моментов на валу АД реализовать программное торможение ЧУЭП без коррекции закона движения достаточно трудно. Для решения этой проблемы в ЧУЭП авторы предлагают, во-первых, использовать пространственно-векторную широтно-импульсную модуляцию (ПВ ШИМ) с m-кратной подмодуляцией несущей частоты (НЧ) и без подмодуляции в режиме торможения АД. Во-вторых, целесообразно применить (кратковременно в зоне малой скорости) принцип вибрационной линеаризации для снижения коэффициента трения К до пониженного значения (Кэф) в звеньях подвижности ИМ РО за счет микровибрации ротора АД, обусловленной 5-й и 7-й гармониками тока статора. Таким образом, работа по моделированию ЧУЭП (в программном пакете Matlab + Simulink) позволила уточнить влияние 5-й и 7-й гармоник тока статора АД на возможность программного осуществления двухтокового режима динамического торможения ЧУЭП при снижении общих потерь электроэнергии в зоне малой скорости движения ИМ РО. Кроме того, была подтверждена возможность применения в типовых схемах АИН - АД предлагаемых решений электроприводов мехатронных и робототехнических систем широкого назначения с повышенными требованиями к позиционированию.
Инвертор напряжения, пространственно-векторная широтно-импульсная модуляция (пв шим), гармоники тока статора, пульсирующий (колебательный) момент, двухтоковое динамическое торможение, подмодуляция несущей частоты, электрические и тепловые потери, вибрационная линеаризация, позиционирование
Короткий адрес: https://sciup.org/14250194
IDR: 14250194 | DOI: 10.12737/18266
Список литературы Моделирование режима торможения асинхронного двигателя частотного электропривода с использованием гармоник тока статора
- Соколовский, Г. Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием/Г. Г. Соколовский. -Москва: Академия, 2006. -273 с.
- Перельмутер, В. М. Прямое управление моментом и током двигателей переменного тока/В. М. Перельмутер. -Харьков: Основа, 2004. -210 с.
- Карнаухов, Н. Ф. Особенности формирования циклических режимов частотного электропривода технологических машин в зоне малой скорости движения исполнительного механизма/Н. Ф. Карнаухов, М. Н. Филимонов, А. И. Изюмов. -Вестник. Дон. гос. техн. ун-та. -2012. -№ 6 (67). -С. 76-86.
- Филимонов, М. Н. Улучшение динамики торможения асинхронного двигателя станочной системы с частотным управлением/М. Н. Филимонов, Н. Ф. Карнаухов//Современные проблемы машиностроения и высоких технологий: мат-лы. междунар. науч.-техн. конф., посвящ. 75-летию Дон. гос. техн. ун-та. -Ростов-на-Дону, 2005. -Т. 1. -С. 236-242.
- Добрынин, С. А. Методы автоматизированного исследования вибрации машин/С. А. Добрынин, М. С. Фельдман, Г. И. Фирсов. -Москва: Машиностроение, 1987. -224 с.
- Электромеханические системы управления тяжелыми металлорежущими станками/С.В. Демидов ; под общ. ред. С. В. Демидова. -Ленинград: Машиностроение, 1986. -236 с.
- Пановко, Я. Г. Лекции по основам теории вибрационных машин и технологий/Я. Г. Пановко. -Москва: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008. -192 с.
- Карнаухов, Н. Ф. Улучшение характеристик частотного электропривода технологических машин в зоне малой скорости движения исполнительного механизма / Н. Ф. Карнаухов, Ю. В. Пудова, М. Н. Филимонов // Молодежь. Техника. Космос : тр. IV Общерос. молодеж. науч.-техн. конф. // Вестник БГТУ. 2012. - № 15. - 380 с. - (Библиотека «Военмех»).
- Браславский, И. Я. Использование приложения Simulink для оценки потребления электроэнергии асинхронным электроприводом/И. Я. Браславский, З. Ш. Ишматов, Ю. В. Плотников//Проектирование инженерных и научных приложений в среде MATLAB: тр. II науч. конф. -Москва, 2004. -Ч. 5 -С. 1387-1394.
- Карнаухов, Н. Ф. Особенности формирования двухтокового динамического торможения асинхронного двигателя мехатронной системы при частотном управлении/Н. Ф. Карнаухов, М. Н. Филимонов, Н. В. Деркачев//Мехатроника-2008: мат-лы IV междунар. науч.-практ. студ. коллоквиума. -Новочеркасск, 2008. -С. 17-20.
- Карнаухов, Н. Ф. Энергетические показатели электропривода при частотном способе управления асинхронным двигателем/Н. Ф. Карнаухов, В. А. Прус, М. Н. Филимонов//Тр. VIII Междунар. науч.-техн. конф. по динамике технологических систем. -Ростов-на-Дону, 2007. -Т. III. -С. 24-30.
- Система позиционного электропривода с задатчиком положения/П. Х. Коцегуб//Известия вузов. Электромеханика. -1982. -№ 3. -С. 331-337.
- Установка для демонстрации рекламно-информационного материала и устройство управления перемещением носителя информации: патент на полезную модель 36914 РФ, МПК G09F13/00 H02P7/36 H02P7/62 H02P7/74 H02H7/08/Н. Ф. Карнаухов, М. Н. Филимонов, С. А. Ушаков. -№ 2003131463/20; заявл. 28.10.2003; опубл. 27.03.04, Бюл. № 9. -14 с.
