Разработка и моделирование асинхронного электропривода со скалярным управлением для шнекового питателя

Динамические характеристики скалярного асинхронного электропривода с автономным инвертором напряжения

Для исследования качества переходных процессов при пуске и регулировании скорости двигателя в системе «преобразователь частоты – асинхронный двигатель» в программной среде MATLAB (Simulink) была составлена имитационная модель электропривода, схема силовых цепей которого приведена на рис. 3.

Рис. 3. Схема силовых цепей имитационной модели скалярного асинхронного электропривода с частотным регулированием скорости

Переходные процессы пуска скалярного асинхронного электропривода шнекового питателя от задатчика интенсивности с последующим плавным увеличением нагрузки по мере заполнения бункера представлены на рис. 4. 

Рис. 4. Графики переходных процессов

Анализ графиков статических механических характеристик рис. 2 и графиков переходных процессов рис. 4 показывает, что учет основных параметров электропривода выполнен, верно, а результаты имитационного моделирования электропривода в программной среде MATLAB (Simulink) совпадают в контрольных точках со статическими характеристиками, рассчитанными в MathCAD, с погрешностью определяемой шагом интегрирования.

Повышение критического момента асинхронного электропривода

В случае синусоидальной системе ШИМ амплитудные  и действующие  фазные значения первой гармоники выходного напряжения инвертора при частоте выходного напряжения 50 Гц:

На практике простейшим способом повышения критического момента асинхронного электропривода при его разработке является введение в сигнал управления инвертором  третьей гармоники. Напряжение каждой фазы при номинальной частоте, в этом случае, увеличивается с  В до  В, а третья гармоника напряжения момента не создает [3].

Естественная механическая характеристика асинхронного двигателя с учетом третьей гармоники

Механическая характеристика, рассчитана и построена, по формуле (4), в среде Mathcad, (рис. 5).

Рис. 5. Семейство механических характеристик при законе регулирования U/f²= const

Графики переходных процессов пуска асинхронного электропривода на частоту  Гц с коррекцией вольт – частотной характеристики приведен на рис. 6.

Рис. 6. Графики переходного процесса 

Анализ графиков переходных процессов рис. 6 показывает, что электропривод разгоняется до угловой скорости, определяемой частотой преобразователя  Гц, установившееся значение тока статора не превышает номинального значения. Установившиеся значения скорости и момента совпадают со значениями на статических характеристиках (рис. 6) с погрешностью, определяемой шагом интегрирования.

Результаты расчета статических и динамических режимов работы асинхронного электропривода со скалярным управлением, а также экспериментальные исследования позволяют сделать следующие выводы:

1. Учет активных и индуктивных сопротивлений преобразователя и питающей сети имеет определяющее значение при расчете с малой погрешностью как статических, так и переходных режимов скалярных асинхронных частотно-регулируемых электроприводов.
2. Коррекция вольт – частотной характеристики преобразователя частоты с ШИМ модуляцией при учете активных и индуктивных сопротивлений преобразователя позволяет получить более достоверные результаты имитационного моделирования и ускорить процесс настройки реальных электроприводов.