Synthesis and research of automatic balancing system of voltage converter fed induction motor currents (original) (raw)
Related papers
Design of the Power Transistor Energy Converters for Automated DC-Drive Systems
Elektromehanìčnì ì energozberìgaûčì sistemi, 2021
Однією з невід'ємних частин сучасних мехатронних модулів руху, в яких електричні двигуни забезпечують перетворення електричної енергії в корисну механічну дію, є силові напівпровідникові перетворювачі. На сьогоднішньому етапі розвитку промисловості використання перетворювачів енергії на повністю керованих напівпровідникових ключах відкриває широкі можливості при розробці та впровадженні високоефективних ресурсо-та енергозберігаючих пристроїв. В системах автоматизованого електропривода постійного струму широкого застосування знайшли два типи перетворювачів: керовані тиристорні випрямлячі та широтноімпульсні перетворювачі постійної напруги, основу принципу дії яких складає ключовий режим роботи регулюючого напівпровідника, за допомогою якого здійснюється періодичне підключення напруги джерела до вихідного кола перетворювача. В роботі представлено лабораторний зразок силового напівпровідникового перетворювача енергії постійного струму, що може забезпечити надійну роботу електродвигуна як в двигунному, так і гальмівному режимах роботи. Представлений транзисторний перетворювач енергії містить дві основні частини: перша частина виконує головну-керуючу роль, до складу якої входить блок керування, мікроконтролер, та пристрій відображення поточної інформації. Друга ж частина представляє собою силовий модуль, до складу якого входять необхідні джерела живлення, драйвери керування та силові транзисторні ключі перетворювача. Для можливості отримання високих показників якості перехідних процесів системи електропривода схема оснащена додатковими датчиками струму, напруги та швидкості, які можуть брати участь у формуванні керуючого сигналу та при організації систем захисту від перенапруг та сплесків струму. В роботі обґрунтовано параметри складових частин та розроблено технічні рішення побудови мікропроцесорної системи керування транзисторним перетворювачем енергії постійного струму. Показано, що для забезпечення сталого генераторного режиму в системах автоматизованого електропривода, в яких первинним перетворювачем енергії є некерований випрямляч, в ланці постійного струму доцільно встановлювати коло скидання енергії. Ключові слова: двигун постійного струму, перетворювач енергії, гальмівний режим, коло скидання енергії.
Electromechanical and energy saving systems, 2020
Работа посвящена разработке методики расчета статических характеристик асинхронного электропривода при использовании методов теории обобщенного электромеханического преобразователя. Упрощение модели асинхронного двигателя на основе теории обобщенного электромеханического преобразователя достигнуто путем снижения порядка системы дифференциальных уравнений за счет использования первого закона Кирхгофа. Получено аналитическое решение упрощенной системы уравнений асинхронного двигателя для установившегося режима работы. При решении поставленных задачи использовались общие методы физики, теоретической электротехники, математического анализа и вычислительной математики. Численное решение уравнений математической модели и визуализация полученных результатов выполнено в среде MATLAB®/Simulink. Рассмотрена обобщенная математическая модель асинхронного двигателя с произвольным числом обмоток статора и ротора в фазных координатах, для упрощения системы уравнений асинхронного двигателя предложено уменьшить ее порядок при использовании первого закона Кирхгофа. Для упрощенной системы уравнений асинхронного двигателя в фазных координатах получено аналитическое решение в установившемся режиме. Приведены результаты расчетов статических характеристик асинхронного двигателя, выполнен сравнительной расчет созданной методики расчета статических характеристик с существующими методиками, который подтверждает ее работоспособность. Упрощение системы уравнений асинхронного двигателя с использованием первого закона Кирхгофа позволяет получить аналитическое решение уравнений асинхронного двигателя в установившемся режиме и расширить сферу использования уравнений асинхронного двигателя в фазных координатах. Ключевые слова: асинхронный двигатель, упрощение системы уравнений, аналитическое решение, статические характеристики.
Synthesis of the control law of a high-power bridge voltage converter
Izvestiâ vysših učebnyh zavedenij. Priborostroenie, 2019
Представлен модифицированный метод фазового управления мостовым преобразователем напряжения постоянного тока высокой мощности. Предложенная методика основана на изменении частоты коммутации силовых ключей. В целях улучшения динамических характеристик синтезируемой системы и повышения надежности и долговечности преобразователя, что достигается ограничением максимального тока, коммутируемого транзисторами мостового инвертора, разработан алгоритм синтеза ПИ-регулятора с настраиваемыми параметрами, значения которых зависят от напряжения питания. Ключевые слова: мостовой инвертор, мягкая коммутация, фазовое управление, интервальная математическая модель, ПИ-регулятор с настраиваемыми параметрами, изменяемая несущая частота ШИМ Поступила в редакцию 21.05.19 г.
Synthesis method and robustness of sliding mode observers of induction motor's flux
2012
Надано метод синтезу узагальненого спостерігача вектора потокозчеплення ротора асинхронного двигуна, що формує сімейство спостерігачів з ковзним режимом. Процедуру синтезу засновано на другому методі Ляпунова та методі еквівалентного керування. На основі загальної структури спостерігачів виконано аналітичне дослідження їхньої робастності до варіацій активного опору ротора асинхронного двигуна. Надано порівняльний аналіз робастності типових спостерігачів потокозчеплення, які працюють у ковзному режимі. Ключові слова: асинхронний двигун, спостерігач потокозчеплення, ковзний режим, робастність. Стаття надійшла 17.07.2012. Рекомендовано до друку к.т.н., доц. Кореньковою Т.В.
Electrical Engineering & Electromechanics, 2018
Розроблений оптимізаційний підхід до вибору параметрів лінійного імпульсного індукційного електромеханічного перетворювача (ЛІІЕП) з багатовитковим короткозамкненим якорем. Він полягає у знаходженні максимуму інтегрального критерію ефективності, який враховує максимальну швидкість та кінетичну енергію в перетворювачі швидкісного призначення, амплітуду та імпульс електродинамічних зусиль в перетворювачі силового призначення при мінімальних значеннях струму індуктора, перевищеннях температур та масі активних елементів. При цьому використовується ланцюгова математична модель, яка враховує взаємопов'язані електричні, магнітні, теплові та механічні процеси ЛІІЕП. Розроблена методика пошуку максимуму інтегрального критерію ефективності ЛІІЕП в пошуковому просторі з використанням глобального та локального методів оптимізації. В якості глобального методу використовуються генетичні алгоритми, а в якості локального-метод Нелдера-Міда. Визначені електричні параметри ємнісного накопичувача енергії та геометричні параметри ЛІІЕП, які забезпечують найбільші значення інтегрального критерію ефективності в залежності від прийнятого варіанту стратегії оцінки ефективності. В оптимізованих перетворювачах швидкісного та силового призначення інтегральні критерії ефективності в середньому в 2,2 рази вище, ніж у ЛІІЕП основного виконання. Бібл. 14, табл. 6, рис. 2. Ключові слова: лінійний імпульсний індукційний електромеханічний перетворювач, ланцюгова математична модель, інтегральний критерій ефективності, оптимізаційний підхід, генетичні алгоритми, метод Нелдера-Міда. Разработан оптимизационный подход к выбору параметров линейного импульсного индукционного электромеханического преобразователя (ЛИИЭП) с многовитковым короткозамкнутым якорем. Он состоит в нахождении максимума интегрального критерия эффективности, учитывающего максимальную скорость и КПД преобразователя скоростного назначения, амплитуду и импульс электродинамических усилий в преобразователе силового назначения при минимальных превышениях температур, массе активных элементов и токе индуктора. При этом используется цепная математическая модель, которая учитывает взаимосвязанные электрические, магнитные, тепловые и механические процессы ЛИИЭП. Разработана методика поиска максимума интегрального критерия эффективности ЛИИЭП в поисковом пространстве с использованием глобального и локального методов оптимизации. В качестве глобального метода используются генетические алгоритмы, а в качестве локального-метод Нелдера-Мида. Установлены электрические параметры емкостного накопителя энергии и геометрические параметры ЛИИЭП, обеспечивающие наибольшие значения интегрального критерия эффективности в зависимости от принятого варианта стратегии оценки эффективности. В оптимизированных преобразователях скоростного и силового назначения интегральные критерии эффективности в среднем в 2,2 раза выше, чем в ЛИИЭП основного исполнения. Библ. 14, табл. 6, рис. 2. Ключевые слова: линейный импульсный индукционный электромеханический преобразователь, цепная математическая модель, интегральный критерий эффективности, оптимизационный подход, генетические алгоритмы, метод Нелдера-Мида.
Fpga-Based Control System of the Autonomous Voltage Inverter
Mining Equipment and Electromechanics, 2020
Аннотация: В статье представлена реализация системы управления автономным инвертором напряжения на основе ПЛИС. Актуальность работы. В последние годы в общепромышленных механизмах произошел переход от двигателей постоянного тока к различным видам асинхронных в применениях, требующих надежного поддержания момента или скорости рабочего органа, что обосновано надежностью машин подобных типов и отсутствием у них коллекторного аппарата. При этом расширяется номенклатура различных преобразователей частоты и устройств плавного пуска. Имеются попытки перенести часть функций, ответственных за генерацию импульсов управления инвертором, на CPLD ПЛИС, однако большинство подобных устройств выполняются на основе микроконтроллеров со встроенными широтно-импульсными выходами. Цель работы: разработка технической структуры, аппаратной части и архитектуры программного обеспечения системы прямого цифрового управления автономным инвертором на о снове ПЛИС. Методы исследования: теория электропривода, теория автоматического управления, теория автоматов, теория алгоритмов. Результаты. Предложена функциональная схема и структура системы прямого цифрового управления автономным инвертором напряжения на основе ПЛИС. Предложена модульная структура системы, показана реализация отдельных модулей. Разработан алгоритм функционирования цифровой системы управления автономным инвертором напряжения на основе ПЛИС.
Design Procedure of Inductor-Transformer for Static Converters
Практическая силовая электроника, 2020
The article describes the principle of operation of push-pull flyback-forward DC-DC converter. Algorithm of phase shift pulse-width modulation (PWM) is considered. The authors proposed hardware realization of the operation algorithm under consideration. Design procedure of the main parameters of the transformer combined with energy storing inductor is presented. Calculation of the transformer combined with energy storing inductor was performed on the concrete example.
Mathematical modeling of an induction motor for vehicles
Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2020
Запропоновано для моделювання асинхронного двигуна транспортних засобів скористатися системою диференційних рівнянь, записаною в «загальмованих координатах». З метою підвищення стійкості алгоритму скорочено кількість рівнянь системи шляхом вираження фазних струмів через фазні потокозчеплення. Розраховано параметри двигуна-прототипу за класичною методикою. Розроблено алгоритм врахування механічних втрат та втрат потужності в сталі двигуна. Реалізовано в програмному середовищі MATLab імітаційне моделювання асинхронного двигуна з симетричними обмотками. Визначено основні технічні параметри двигуна за допомогою імітаційної моделі. Виконано порівняння результатів моделювання з результатами класичних розрахунків. Похибка при визначенні параметрів на моделі і виконаних розрахунковим шляхом не перевищила 7 %. Це свідчить про високу збіжність результатів моделювання з результатами розрахунків. Запропоновано для дослідження асинхронного двигуна з несиметричними обмотками статора алгоритм, який полягає у врахуванні зміни взаємної індуктивності при зміні комплексного опору однієї, або декількох фаз обмоток двигуна. Запропонований алгоритм організації несиметричного режиму обмоток статора дозволить без зміни структури моделі дослідити динамічні процеси в асинхронному двигуні при несиметрії фаз обмоток статора при їх пошкодженні. Врахування втрат потужності в сталі та механічних втрат підвищить достовірність отриманих результатів. Похибка визначення параметрів асинхронного двигуна при несиметричних обмотках статора, отриманих при моделюванні, і знятих експериментально не перевищила 3 %, що свідчить про адекватність моделі. Це дозволить застосувати запропоновану імітаційну модель асинхронного двигуна при дослідженні динамічних процесів в двигунах транспортної інфраструктури при виникненні такого дефекту, як міжвиткове замикання в обмотках статору Ключові слова: оптимальне управління перевезеннями, параметри інфраструктури залізниці, математичне моделювання, асинхронний двигун, несиметрія обмоток 1. Вступ Процес оптимального керування залізничними перевезеннями вимагає інформації про технічний стан об'єктів транспортної інфраструктури. Технічний стан об'єктів інфраструктури залежить від технічного стану елементів, з яких складається той чи інший об'єкт. Одним з таких елементів є асинхронний двигун. Асинхронний двигун використовується в якості тягового двигуна та в яко-Н е є п е р е в и д а н н я м
Design of high speed transfer device for medium voltage motor bus supply transfer
… radova, Elektrotehnički institut …
Kratak sadržaj: U radu je prikazana realzacija, osnovna namena i režimi rada uređaja za automatsko sinhrono prebacivanje napajanja motornih 6kV sabirnica na rezervno napajanje (AUR-a). Prikazani su algoritmi za određivanje trenutka sinhronog uklapanja visokonaponskih prekidača, odgovarajući rezultati i diskutovana je mogućnost unapređenja algoritama. Izveden je model motornih sabirnica u režimu gašenja polja na osnovu modela potrošača (grupe asinhronih motora). Prikazana su četiri osnovna moda rada (brzo prebacivanje, prebacivanje pri prvoj faznoj koincidenciji, po rezidualnom naponu i po isteku zadatog vremena) i redukovani model motornih sabirnica prvog reda. Eksperimentalni rezultati, snimljeni na reainim motornim sabirnicama 6kV u termoelektrani su potvrdili uprošćene teorijske analize i opravdali konstruktivno projektantski pristup ovakvom uređaju.