Повышение эффективности асинхронных электроприводов с прямым управлением моментом

Abstract

Дана структура асинхронного электропривода с алгоритмом прямого управления моментом. Изложены особенности классической системы прямого управления. Показано, что в ней из-за невозможности плавного перемещения выходного вектора потокосцепления наблюдаются повышенные искажения кривых тока и напряжения, а это снижает уровень электромагнитной совместимости электроприводов. Описан алгоритм пространственно-векторной (ПВ-) модуляции, приведены математические соотношения, сопутствующие отдельным этапам преобразования переменных в системе управления, изображены временные диаграммы работы автономного инвертора. Выполнено математическое моделирование электропривода с асинхронным двигателем 75 кВт и прямым управлением моментом. Приведены графики линейного напряжения и выходного тока автономного инвертора, а также их спектральные составы для двух схем: с автоматической коммутацией и ПВ-модуляцией. Показано, что в случае с ПВ-модуляцией снижаются пульсации электромагнитного момента, а благодаря однополярности импульсов на полупериоде основной гармоники линейного напряжения существенно снижаются коэффициенты нелинейных искажений тока и напряжения на выходе автономного инвертора.The structure of the electric drive with direct control algorithm is given. Features of the classical direct torque control algorithm are presented. It is shown that due to its inability to change smoothly the output flux vector the increased distortion of current and voltage curves are observed and it reduces the level of drives electromagnetic compatibility. The algorithm of space vector (SV-) modulation is described. The mathematical relationships that accompany the separate steps in the transformation of variables in control system are shown. The authors provide timing diagrams of the autonomous inverter. The mathematical modeling of the electric drive with the 75 kW induction motor and direct torque control was done. The graphs of the line voltage and output current of the autonomous inverter are given, as well as their spectral composition for two schemes: with automatic switching and SV-modulation. It is shown that in the case of SV-modulation the electromagnetic torque ripples are decreased, and thanks to the unipolar pulses per half cycle of the fundamental harmonic of line voltage the nonlinear distortion factor of current and voltage at the output of the autonomous inverter are significantly reduced.