Preview

Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ

Расширенный поиск

Исследование переходных процессов электропривода с синхронным двигателем с постоянными магнитами при линейном изменении частоты питающего напряжения

https://doi.org/10.21122/1029-7448-2020-63-3-197-211

Полный текст:

Аннотация

Синхронные двигатели с электромагнитным возбуждением и возбуждением от постоянных магнитов используются в различных промышленных установках, включая грузоподъемные машины и механизмы. Однако в большинстве случаев для регулирования скорости двигателей используется зависимое задание частоты питающего двигатель напряжения, т. е. векторное управление. В последнее время появился интерес к использованию частотно-регулируемых синхронных электроприводов с независимым заданием частоты питающего двигатель напряжения (скалярное частотное управление), так как они проще, чем электроприводы с векторным управлением. В то же время по сравнению с частотно-регулируемыми асинхронными электроприводами синхронные имеют меньшие потери мощности, жесткие механические характеристики без обратной связи по скорости, самый простой закон частотного управления – пропорциональный, который, однако, позволяет электродвигателю развивать почти максимальный момент в заданном частотном диапазоне благодаря постоянному магнитному потоку. В статье рассматривается аналитическое исследование переходных процессов электропривода с синхронным двигателем с постоянными магнитами (СДПМ) без демпферной обмотки при линейном изменении частоты питающего двигатель напряжения и линеаризации угловой характеристики. Получены аналитические выражения для угловой скорости и электромагнитного момента СДПМ при пуске, торможении, набросе и сбросе нагрузки. Расчеты угловой скорости и электромагнитного момента СДПМ по этим формулам позволяют оценить качество переходного процесса и определить максимальный электромагнитный момент двигателя, который не должен превышать допустимой величины. Показано, что при постоянном статическом моменте электропривод на основе СДПМ с обычным скалярным частотным управлением имеет незатухающие гармонические колебания скорости, что не позволяет применять его в установках с постоянным статическим моментом. Для устойчивой работы синхронного электропривода в установившемся режиме при постоянном статическом моменте предложен способ скалярного частотного управления электроприводом на основе СДПМ, где применяется отрицательная обратная связь по ускорению ротора. Результаты его расчета сопоставлены с результатами имитационного моделирования с использованием СДПМ фирмы OMRON типа SGMSH-50D мощностью 5 кВт и напряжением 400 В. Сравнение результатов показало эффективность применения предложенного способа управления по демпфированию колебаний СДПМ при постоянном статическом моменте.

Об авторах

Б. И. Фираго
Белорусский национальный технический университет
Беларусь

Адрес для переписки: Фираго Бронислав Иосифович - Белорусский национальный технический университет,просп. Независимости, 65/11, 220013, г. Минск, Республика Беларусь Тел.: +375 17 293-95-61

eapu@bntu.by



С. В. Александровский
Белорусский национальный технический университет
Беларусь
 г. Минск


Список литературы

1. Мохсен, А. Перспективный электропривод мостовых кранов / А. Мохсен // Електромеханiчнi системи, методы моделювання та оптимiзацii: зб. матер. VI Мiжнар. наук.-техн. конф. молод. учених i спец., Кременчук, 8–10 квiтня 2008 р. / Кремен. держ. полiтехн. ун-т; наук. ред. О. П. Чорний. Кременчук, 2008. С. 57–61.

2. Brock, S. Energy-Optimal V/F Control of Permanent Magnet Synchronous Motors for Fan Fpplications / S. Brock, T. Pajchrowski // Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne. 2011. No 92. P. 169-174.

3. Paitandi, S. Analysis, Design and Implementation of Sensorless V/f Control in a Surface-Mounted PMSM without Damper Winding / S. Paitandi, M. Sengupta // Sādhanā. 2017. Vol. 42, No 8. pp. 1317–1333. https://doi.org/10.1007/s12046-017-0662-4

4. Фираго, Б. И. Исследование переходных процессов в частотно-регулируемом синхронном электроприводе / Б. И. Фираго, С. В. Александровский // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2016. Т. 59, № 6. С. 507–518. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2016-59-6-507-518.

5. Фираго, Б. И. Регулируемые электроприводы переменного тока / Б. И. Фираго, Л. Б. Павлячик. Минск: Техноперспектива, 2006. 363с.

6. Фираго, Б. И. Свойства, характеристики и параметры синхронного двигателя с постоянными магнитами при векторном и скалярном частотном управлении / Б. И. Фираго, С. В. Александровский // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2019. Т. 62, № 3. С. 205–218. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2019-62-3-205-218.

7. Фираго, Б. И. Теория электропривода / Б. И. Фираго, Л. Б. Павлячик. Минск: Техноперспектива, 2007. 585 с.

8. Stable V/f Control Method for Permanent-Magnet Synchronous Motor Drives / P. D. Chandana Perera [et al.] // IEEE Transactions on Industry Applications. 2003. Vol. 39. N3. P. 783–791. https://doi.org/10.1109/tia.2003.810624

9. Шмарин, Я. А. Повышение эффективности электропривода объемного гидронасоса многоколесной автотранспортной платформы : дис. … канд. техн. наук : 05.09.03 / Я. А. Шмарин. Челябинск, 2017. 150 с.

10. Коршунов, А. Равноускоренный частотный пуск синхронного двигателя с постоянными магнитами на роторе [Электронный ресурс] / А. Коршунов // Силовая электроника. 2007. № 1. Режим доступа: https://power-e.ru/wp-content/uploads/2007_01_58.pdf.

11. Фираго Б. И. Способ управления электроприводом переменного тока с синхронным двигателем с постоянными магнитами: заявка № а20190141 / Б. И.Фираго, С. В. Александровский. Опубл. 14.05.2019


Для цитирования:


Фираго Б.И., Александровский С.В. Исследование переходных процессов электропривода с синхронным двигателем с постоянными магнитами при линейном изменении частоты питающего напряжения. Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2020;63(3):197-211. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2020-63-3-197-211

Просмотров: 168


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1029-7448 (Print)
ISSN 2414-0341 (Online)