Аннотация
В работе рассмотрен асинхронный электропривод с частотным управлением, оснащенный дополнительными элементами - импульсным коммутатором и индуктивным накопителем энергии в звене постоянного тока преобразователя частоты, обеспечивающий стабилизацию напряжения в звене постоянного тока преобразователя частоты при просадке напряжения в питающей сети. Поскольку система управления типового преобразователя частоты, выполненного на базе нерегулируемого выпрямителя и автономного инвертора напряжения, не допускает работу при пониженных напряжениях в звене постоянного тока, ввиду наличия соответствующих защит по уровню напряжения, создан опытный образец преобразователя частоты с расширенными функциональными возможностями, управляемый микропроцессорным устройством фирмы «Texas Instruments» марки TMDX28069, обеспечивающий нормальную работу при просадках напряжения до 48%, за счет включения в звено постоянной высокочастотной импульсной системы повышения напряжения на базе транзисторного коммутатора и индуктивного накопителя энергии. В качестве силового ключа предлагается использование транзистора MOSFET STP14nk50z. Управляющим контроллером для повышающего импульсного модуля выступает STM32F411CEU6 Black Pill. Программирование микроконтроллера, управляющего процессом повышения напряжения, осуществлялось в среде CubeMX. Для оценки работы предлагаемой системы электропривода были проведены исследования посредством компьютерного моделирования и экспериментальные исследования опытных образцов. Результаты, полученные при процессе компьютерного моделирования, совпадают с результатами, полученными в ходе проведения экспериментальных исследований. Разработанная система частотно-регулируемого асинхронного электропривода со скалярным управлением может применяться на механизмах общепромышленного назначения, например нагнетателях воздуха и газов, что позволит обеспечить стабильную работу электроприводов, установленных на большом расстоянии от питающий подстанций через длинные кабельные линии.
Ключевые слова
асинхронный электропривод, преобразователь частоты, просадка напряжения, компенсация, импульсный коммутатор, индуктивный накопитель энергии, система управления
1. Клевцов А.В. Преобразователи частоты для электропривода переменного тока. Практическое пособие для инженеров. Москва: Гриф и Ко, 2010. 224 с.
2. Зюзев А.М., Метельков В.П., Степанюк Д.П. Управление пусковыми режимами асинхронного тиристорного электропривода с учётом ограничений по нагреву и влияния на сеть // Электротехника. 2012. № 9. С. 40-43.
3. Мартынов А.А. Проектирование импульсных полупроводниковых преобразователей постоянного напряжения в постоянное напряжение. Санкт-Петербург: ГУАП, 2011. 215 с.
4. Мартынов А.А. Проектирование вторичных источников питания. Проектирование ВИП с выходом на постоянном токе. Санкт-Петербург: СПБГУАП, 2000. 108 с.
5. Мещеряков В.Н., Воеков В.Н., Крюков О.В. Вентильный электропривод для погружных нефтяных насосов с импульсным повышающим преобразователем напряжения в звене постоянного тока преобразователя частоты и релейным управлением транзисторами инвертора напряжения // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2020. № 2(20). С. 110-119.
6. Пат. 2724982 Российская Федерация, МПК H02P27/04. Способ управления электроприводом переменного тока / Мещеряков В.Н., Ласточкин Д.В., Пикалов В.В., Пономарев П.С.; заявитель ФГБОУ ВО «Липецкий государственный технический университет». №2019139630, заявл. 02.12.2019, опубл. 29.06.2020.
7. Пат. 166655 Российская Федерация, МПК H02P27/06. Устройство для управления электроприводом переменного тока / Мещеряков В.Н., Воеков В.Н.; заявитель ФГБОУ ВО «Липецкий государственный технический университет». №2016113199/07, заявл. 06.04.2016, опубл. 10.12.2016.
8. Колоколов Ю.В., Косчинский С.Л. Динамика и синтез регуляторов тока импульсных автоматизированных электроприводов. М.: Машиностроение-1, 2006. 98 с.
9. Chen J.H., Chau K.T., Chan C.C. Chaos in voltage-mode controlled dc drive system // Int. J. Electron. 1999. Vol. 86(7). Pp. 857-1432. doi: 10.1080/002072199133085.
10. Козярук А.Е., Рудаков В.В. Современное и перспективное алгоритмическое обеспечение частотно-регулируемых электроприводов. Санкт-Петербург: Санкт-Петербургская электротехническая компания, 2004. 127 с.
11. Герман-Галкин С.Г. Виртуальные лаборатории полупроводниковых систем в среде Matlab-Simulink. Санкт-Петербург: Издательство «Лань», 2013. 448 с.
12. Исследование частотно-регулируемых асинхронных электроприводов в лабораторных условиях / Т.Р. Храмшин, Г.П. Корнилов, В.В. Ровнейко, А.А. Мурзиков // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2010. № 3-3. С. 196-202.
Мещеряков В.Н., Пикалов В.В., Юрченко В.П. Стабилизация напряжения в звене постоянного тока преобразователя частоты, питающего асинхронный двигатель, при просадке напряжения // Электротехнические системы и комплексы. 2023. № 3(60). С. 23-27. https://doi.org/10.18503/2311-8318-2023-3(60)-23-27