Аннотация
Одним из приоритетных направлений в развитии энергетики является повышение энергоэффективности в электротехнических системах, в частности в электроприводах переменного тока. Повышение коэффициента полезного действия, а также уменьшение массогабаритных показателей систем электроприводов высокой мощности приводит к значительному сокращению капитальных затрат. На сегодняшний день ведется множество исследований и разработок систем энергоэффективных электроприводов. В статье предлагается альтернативный способ реализации электропривода переменного тока на базе машины двойного питания (МДП) с непосредственным преобразователем частоты (НПЧ). Наличие второго канала управления в МДП позволяет расширить функциональные возможности при управлении электроприводом. Цель исследования состоит в оценке энергоэффективности НПЧ на базе трансформатора с вращающимся магнитным полем (ТВМП) при его использовании в рассматриваемом электроприводе. В статье приведено описание основных элементов рассматриваемого электропривода, обосновано решение по использованию альтернативного варианта реализации преобразователя частоты на базе НПЧ и ШИМ-преобразователя с промежуточным звеном. Авторами статьи предложена и рассмотрена возможность использования ТВМП в качестве такого промежуточного звена. При составлении математического описания ТВМП были использованы основные методы теории дифференциальных уравнений. Представлена функциональная схема такого электропривода, на основе которой построена имитационная модель в Simulink. Для сравнительного анализа выполнено моделирование системы управления с трехфазным НПЧ и системы с НПЧ на базе ТВМП. По результатам моделирования проведен гармонический анализ выходного напряжения преобразователя частоты. В заключении представлены основные преимущества такого электропривода над классическими вариантами.
Ключевые слова
машина двойного питания, непосредственный преобразователь частоты, широтно-импульсная модуляция, трансформатор с вращающимся магнитным полем, гармонический анализ.
- Осипов О.И. Частотно-регулируемый асинхронный электропривод. М.: Издательство МЭИ, 2004. 80 с.
- Соколовский Г.Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием. М.: Академия, 2006. 272 с.
- Тиристорные преобразователи частоты в электроприводе / Бернштейн А.Я., Гусяцкий Ю.М., Кудрявцев А.В., Сарбатов Р.С. М.: Энергия, 1980. 328 с.
- Хватов О.С., Тарпанов И.А., Кобяков Д.С. Дизель-генераторная электростанция с вентильным генератором по схеме машины двойного питания // Вестник Астра-ханского государственного технического университета. Морская техника и технология. 2020. № 3. С. 82-90. doi: 10.24143/2073-1574-2020-3-82-90
- Шакарян Ю.Г. Асинхронизированные синхронные машины. М.: Энергоатомиздат, 1984. 192 с.
- Ботвинник М.М., Шакарян Ю.Г. Управляемая машина переменного тока. М.: Наука, 1969. 140 с.
- Фираго Б.И., Готовский Б.С., Лисс З.А. Тиристорные циклоконверторы. М.: Наука и техника, 1973. 296 с.
- Pat. CN104103412A, IPC H01F27/08, H01F27/28. Polyphase transformer adopting rotating magnetic field principle / Yueliang Y., Zhou Y.; Shanghai wind new energy technology co ltd, applic. 01.04.13, public. 15.10.14, pp. 5.
- Pat. CN108987080A, IPC H01F27/29; H01F38/18. Rotating magnetic field power transformer / Jiancheng B., Leitao S., Caixia W., Miao Z.; applic. 30.07.18, public. 11.12.18, pp. 7.
- Цейтлин Л.А., Калатаров П.Л. Расчет индуктивностей. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1986. 488 с.
Соловьев В.А., Дубовик М.Е. Электропривод на базе машины двойного питания с улучшенными энергетическими характеристиками // Электротехнические системы и комплексы. 2022. № 2(55). С. 4-9. https://doi.org/10.18503/2311-8318-2022-2(55)-4-9