Аннотация
В работе выполнен анализ качества регулирования координат (тока, момента, скорости) в мощных тиристорных электроприводах постоянного тока (мощностью более 2000 кВт), выполненных с использованием эквивалентных 12-пульсных тиристорных преобразователей при параллельном включении вентильных секций через токоограничивающие дроссели и трехобмоточного силового трансформатора. Рассматриваемый тип электропривода широко используется в металлургической и горной промышленности для главных приводов клетей станов горячей и холодной прокатки, трубных станов и шахтных подъемников. Рассмотрены варианты с индивидуальными регуляторами тока для каждой вентильной секции и регулятором общего тока вентильных секций. Для анализа вариантов в статье приведены расчетные схемы систем автоматического управления тиристорными электроприводами с одним и двумя регуляторами тока. На основе расчетных схем разработаны структурные схемы систем автоматического регулирования скорости (САР), даны математическое описание и модели, необходимые для проведения экспериментов. В отличие от традиционной двухконтурной САР скорости для рассматриваемых схем характерны перекрестные связи, обусловленные взаимовлиянием вентильных секций. Перекрестные связи могут существенно влиять на качество регулирования тока и скорости электроприводов. В варианте с индивидуальными регуляторами тока взаимное влияние вентильных секций (перекрестных связей) обуславливает снижение качества регулирования тока и скорости. Моделирование в среде MATLAB/Simulink показало, что в этом варианте быстродействие в токе снижается в 2-3 раза по сравнению с традиционной САР. Такое снижение быстродействия контуров регулирования тока приводит к снижению в 1,5-2 раза быстродействия САР скорости. В варианте с общим регулятором тока исключается взаимное влияние вентильных секций (влияние перекрестных связей). Вследствие чего возможно достижение предельного быстродействия, характерного для традиционной САР скорости.
Ключевые слова
управление электрическими переменными, регулирование электрического тока, силовые преобразователи переменного тока в постоянный ток, электромеханические системы, приводы с регулируемой скоростью, электрические машины постоянного тока, автоматизация производства
1. Новиков В.А., Савва С.В., Татаринцев Н.И. Электропривод в современных технологиях: учебник для студентов вузов. М.: Академия, 2014. 400 с.
2. Евзеров И.Х., Горобец А.С., Мошкович Б.И. Комплектные тиристорные электроприводы: справочник / под ред. В.М. Перельмутера. М.: Энергоатомиздат, 1988. 319 с.
3. Зимин Е.Н., Кацевич В.Л., Козырев С.К. Электроприводы постоянного тока с вентильными преобразователями. М.: Энергоиздат, 1981. 192 с.
4. Мощные управляемые выпрямители для электроприводов постоянного тока / Левитан И.И., Элькин А.Г., Жемеров Г.Г., Аптер Е.М. М.: Энергия, 1975. 208 с.
5. Храмшин В.Р. Разработка и внедрение автоматизированных электроприводов и систем регулирования технологических параметров широкополосного стана горячей прокатки // Вестник ИГЭУ. 2012. № 6. С. 100-104.
6. Храмшин В.Р. Разработка электротехнических систем непрерывной группы стана горячей прокатки при расширении сортамента полос: дис… д-ра техн. наук; Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова. Магнитогорск, 2013. 393 с.
7. Колганов А.Р., Лебедев С.К., Ханаев А.В. Математические основы теории автоматического управления: учебник. Иваново: Изд-во Ивановского государственного энергетического университета, 2010. 340 с.
8. Плотников Ю.В., Поляков В.Н. Системы управления электроприводами постоянного тока (преобразователь Sinamics DCM): учебно-методическое пособие. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2017. 96 с.
9. Терехов В.М., Осипов О.И. Системы управления электроприводов: учебник. М.: Академия, 2005. 304 с.
10. Шрейнер Р.Т. Системы подчиненного регулирования электроприводов: учебное пособие. Екатеринбург: Издательство ГОУ ВО «Рос. гос. проф.-пед. ун-т», 2008. 279 с.
11. Терехов В.М. Элементы автоматизированного электропривода: учебник для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1987. 221 с.
12. Герман-Галкин С.Г. Виртуальные лаборатории полупроводниковых систем в среде Matlab-Simulink. Санкт-Петербург: Лань, 2013. 448 с.
13. Моделирование электротехнических комплексов металлургических предприятий: учебное пособие / Корнилов Г.П., Николаев А.А., Храмшин Т.Р., Мурзиков А.А. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2012. 237 с.
14. Богрий В.С., Русский А.А. Математическое моделирование тиристорных преобразователей. М.: Энергия, 1972. 184 с.
15. Терехин В.Б. Моделирование систем электропривода в Simulink. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2008. 320 с.
Исследование возможностей регулирования электрического тока и скорости в высокоэффективных приводах прокатных станов / А.М. Зюзев, В.И. Зеленцов, В.В. Ипполитов, А.Т. Пластун // Электротехнические системы и комплексы. 2023. № 4(61). С. 12-18. https://doi.org/10.18503/2311-8318-2023-4(61)-12-18