Введение систем с управляемыми статическими полупроводниковыми преобразователями энергии — общая тенденция развития современного регулируемого электропривода. С освоением промышленностью выпуска мощных силовых транзисторов и современной микропроцессорной техники создаются условия для разработки преобразователя частоты с высокими технико-экономическими показателями. Частотное регулирование угловой скорости електропривода переменного тока с двигателями с короткозамкнутым ротором находят широкое применение на судах.
Возможность регулирования угловой скорости асинхронного двигателя вытекает из формулы:
Частотно-регулируемые асинхронные электроприводы мощностью от единиц до сотен киловатт достаточно широко применяют в судостроении. Современный этап развития данного вида техники характеризуется существенным повышением технико-экономических показателей преобразователей частоты за счет использования новых полупроводниковых приборов — запирающих GTO-тиристоров и силовых IGBT-транзисторов, микропроцессорных систем управления, прогрессивных конструкторских и схемотехнических решений.
Создаются также специальные асинхронные двигатели, предназначенной для работы в режиме регулирования скорости от преобразователей частоты. Ведущие зарубежные электротехнические фирмы уже освоили производство транзисторных и тиристорных преобразователей частоты для электропривода. Основой таких преобразователей являются, как правило, трехфазные автономные инверторы напряжения с разного рода широтно-импульсным управлением. Разработка проводится по следующим направлениям:
- разработка GTO-тиристоров и быстровосстанавливаемых диодов;
- разработка IGBT-транзисторов в виде модулей;
- разработка специальных малоиндуктивных конденсаторов для защиты инверторов;
- разработка специальных фильтровых конденсаторов большой единичной ёмкости для входных цепей инверторов;
- разработка новых решений схемотехники в части силовой схемы и системы управления преобразователя;
- разработка оптимальных алгоритмов управления и регулирования преобразователя и электропривода;
— разработка микропроцессорных систем управления и их программного обеспечения. Создаваемые на базе вышеуказанных элементов и технических решений преобразователи частоты и электроприводы должны отличаться от преобразователей частоты и электроприводов, которые теперь выпускаются более высокими КПД, коэффициентом мощности, лучшими массо-габаритными показателями, регулирующими характеристиками, повышенной надежности.
Тема работы Разработка системы автоматизированного управления ...
... дипломного проекта/работы, магистерской диссертации) ФИО Виноградцев Дмитрий Николаевич Тема работы: Разработка системы автоматизированного управления блока сепарации установки комплексной подготовки нефти Утверждена приказом директора (дата, номер)??? Срок ... степень, звание Подпись Дата ИКСУ Лиепиньш А. В. к.т.н. 5 6 РЕФЕРАТ ВКР содержит 103 страниц машинописного текста, 22 таблицы, 20 рисунков, ...
1. Техническое задание
Сделать расчеты преобразователя частоты для регулирования скорости асинхронного двигателя (АД).
Технические данные двигателя необходимо взять из таблицы д 1 в соответствии с заданным вариантом.
Следует полагать, что:
пусковой ток двигателя: Iп = 1,5 × Iн.
момент нагрузки на валу двигателя активного характера и приравнивается к номинальному значению;
- нужный диапазон регулирования скорости: D = 5… 20.
Вариант 36.
Типоразмер электродвигателя: 4А200L8У3
Номинальная мощность:
Скольжение s=2,7%
КПД η=90%, (при Р2/Рн=50%) η=88,5% (при Р2/Рн=100%).
Cos φ=0,75% (приР2/Рн=50%) и 0,84% (при Р2/Рн)
Параметры схемы замещения:=3,1о.е.
Ŕ1=0,62о.е.
X́1=0,14o.e.
R˝2=0,029o.e.
X˝2=0,18o.e.
Частота вращения n=750об/мин.
2. Выбор схемы преобразователя
Автономный инвертор напряжения строится по мостовой схеме. Используется принцип однократной коммутации вентилей с продолжительностью ведущего положения ключей 180 электрических градусов, или широтно-импульсная модуляция. При использовании ШИМ автономный инвертор выполняет регулирование частоты и напряжения одновременно. В таком случае на входе преобразователя используют нерегулируемый выпрямитель, а торможение двигателя происходит путём выключения двигателя от источника постоянного напряжения и замыкание статора на активное сопротивление. При частотно-регулируемом торможении необходимо передавать энергию от двигателя к сети переменного тока. Такой режим становится возможным при использовании реверсивного управляемого выпрямителя, в котором одна группа вентилей работает в режиме управляемого выпрямителя, а вторая — в режиме ведомого сетью инвертора.
При значительном отличии напряжения сети от напряжения двигателя используют согласованный трансформатор, через который напряжение подается на вход выпрямителя. При отсутствии трансформатора на входе выпрямителя включают токоограничительные реакторы. Функциональная схема преобразователя частоты приведена на рисунке 1.
На схеме изображены: УВР — управляемый реверсивный выпрямитель; Ф — фильтр звена постоянного тока; АИН — автономный инвертор напряжения; СУВ, СУИ — системы управления выпрямителем и инвертором соответственно; ФП — функциональный преобразователь; Uзс, Uзн, Uзч — сигналы задания скорости, напряжения и частоты.
преобразователь выпрямитель инвертор
3. Проектирование автономного инвертора напряжения
Автономный инвертор напряжения выполняется по мостовой схеме. Принципиальная схема инвертора изображена на рисунке 2.
Рисунок 2.Принципиальная схема автономного инвертора напряжения.
Силовые ключи (IGBT модули) выбирают по напряжению и току нагрузки. Для этого используют технические параметры асинхронного двигателя, которые приведены в таблице д1.
Вычислим значение номинального тока статора:
- где Рн, Uн — номинальная мощность и фазное напряжение АД, Вт, В;j, hн — номинальный коэффициент мощности и КПД асинхронного двигателя.
Значення пускового тока:
Метрологическое обеспечение и стандартизация измерений напряжения и тока
... курсовой работы является изучение метрологического обеспечения измерений напряжения и тока. В соответствии с поставленной целью в работе поставлены 1. Рассмотреть основные методы измерений напряжения и тока. 2. Раскрыть особенности измерений напряжения и тока ...
П=2·I1Н=2·25,95=51,92А.
Наибольшее напряжение, которое может быть подано на транзисторный ключ равняется напряжению цепи постоянного тока
Udн=3·Uн/=3·380/1,414=806,22В.
Среднее значение тока, который употребляется инвертором из цепи постоянного тока при номинальной частоте АИН равняется:
где Квг = 1,1 … 1,2 — коэффициент, который учитывает влияние высших гармоник.
Активное Rен и индуктивное Xен напряжения найдём по схеме замеще-ния асинхронного двигателя (рисунок 3).
Выделяем параметры схемы замещения асинхронного двигателя:
1=Rσ·R1=14,64·0,62=9,08 Ом.2=Rσ·R2=14,64·0,029=0,42 Ом.
Х1=Rσ·Х1=14,64·0,14= 2,02 Ом.
Х2=Rσ·Х2=14,64·0,18= 2,63 Ом.
Xμ=Rσ·Х0= 14,64·3,1= 45,39 Ом.
Активным сопротивлением контура намагничивания можно пренебречь, ввиду его незначительной величины.
Номинальное сопротивление, которое рассматривается как базовое:
Для номинальной частоты АИН определяется активное и индуктивное сопротивление фазы асинхронного двигателя:
где sн — номинальное скольжение, которое обусловлено относительной разницей угловой скорости магнитного поля w0 и угловой скорости ротора АД wн:
В состав модулей входят транзисторы и диоды, параметры которых согласованы с паспортными параметрами модуля, потому нет необходимости рассчитывать значения отдельных элементов.
Среднее значение тока, который проходит через ключ:
где m — кколичество фаз преобразователя.
Выбираем IGBT модули фирмы SEMIKRON из таблицы д2 на основа- нии условия.
где кпер- коэффициент кратности перенагрузки по току (задаётся в техничес-ом задании), Iк, Uке — каталожные параметры IGBT модулей (таблица д2).
Тип модуля: SKM22GD123D,
Ток колектора Ik=22A.
Напряжение коллектор-эмиттор: Uкэ=1200В, при Т=25°С.
Мощность Ркmax=145Вт.нас=3 В.
Схема прибора IGBT приведена на рисунке 4.
Рисунок 4. Схема IGBT модуля SKM22GD123D фирмы SEMIKRON.
4. Выбор схемы и расчёт параметров выпрямителя
4.1 Выбор схемы выпрямителя
Выбор схемы выпрямителя зависит от мощности нагрузки. При мощности нагрузки меньше одного киловатта может использоваться однофазная схема выпрямителя. При небольшой мощности нагрузк
