Частотный регулятор для асинхронного двигателя своими руками: Скалярный частотник для однофазного асинхронного двигателя / Хабр

Содержание

РадиоКот :: Частотный преобразователь

РадиоКот >Схемы >Цифровые устройства >Защита и контроль >

Частотный преобразователь

Всем здравствуйте. Вот решил написать статейку про асинхронный привод и преобразователь частоты, который я изготавливал. Моему товарищу надо было крутить пилораму, и крутить хорошо. А сам я занимался импульсной электроникой и сразу предложил ему частотник. Да, можно было купить фирмовый преобразователь, и мне приходилось с ними сталкиваться, параметрировать, но захотелось своего, САМОДЕЛАШНОГО! Да и привод циркулярки к качеству регулирования скорости не критичен, только вот к ударным нагрузкам и к работе в перегрузе должен быть готов. Также максимально-простое управление с помощью пары кнопок и никаких там параметров.

 Основные достоинства частотнорегулируемого привода (может для кого-то повторюсь):

 Формируем из одной фазы 220В полноценные 3 фазы 220В со сдвигом 120 град., и имеем полный вращающий момент и мощность на валу.

 Увеличенный пусковой момент и плавный пуск без большого пускового тока

 Отсутствует замагничивание и лишний нагрев двигателя, как при использовании конденсаторов.

 Возможность легко регулировать скорость и направление, если необходимо.

 Вот какая схемка собралась:

 3-фазный мост на IGBT транзисторах c обратными диодами (использовал имеющиеся G4PH50UD) управляется через оптодрайвера HCPL 3120 (бутстрепная схема запитки) микроконтроллером PIC16F628A. На входе гасящий конденсатор для плавного заряда электролитов DC звена. Затем его шунтирует реле и на микроконтроллер одновременно приходит логический уровень готовности. Также имеется триггер токовой защиты от к.з. и сильной перегрузки двигателя. Управление осуществляют 2 кнопки и тумблер изменения направления вращения.

Силовая часть мною была собрана навесным монтажом. Плата контроллера отутюжина вот в таком виде: 

 

Параллельные резисторы по 270к на проходных затворных конденсаторах (забыл под них места нарисовать) припаял сзади платы, потом хотел заменить на смд но так и оставил.

 Есть внешний вид этой платы, когда уже спаивал:

 С другой стороны

 

Для питания управления был собран типовой импульсный обратноходовой (FLAYBACK) блок питания.

Его схема:

 Можно использовать любой блок питания на 24В, но стабилизированный и с запаздыванием пропадания выходного напряжения от момента пропажи сетевого на пару тройку секунд. Это необходимо чтобы привод успел отключиться по ошибке DC. Добивался установкой электролита С1 большей ёмкости. 

Теперь о самом главном...о програме микроконтроллера. Программирование простых моргалок для меня сложности не представляло, но тут надо было поднатужить мозги. Порыскав в нете, я не нашёл на то время подходящей информации. Мне предлагали поставить и специализированные контроллеры, например контроллер фирмы MOTOROLA MC3PHAC. Но хотелось, повторюсь, своего. Принялся детально разбираться с ШИМ модуляцией, как и когда нужно открыть какой транзистор... Открылись некие закономерности и вышел шаблон самой простой программы отработки задержек, с помощью которой можно выдать удовлетворительно синусовую ШИМ и регулировать напряжение. Считать ничего контроллер конечно не успевал, прерывания не давали что надо и поэтому я идею крутого обсчёта ШИМ на PIC16F628A сразу отбросил. В итоге получилась матрица констант, которую отрабатывал контроллер. Они задавали и частоту и напряжение. Возился честно скажу, долго. Пилорама уже во всю пилила конденсаторами, когда вышла первая версия прошивки. Проверял всю схему сначала на 180 ватном движке вентиляторе. Вот как выглядела "экспериментальная установка":

 

 Первые эксперименты показали, что у этого проекта точно есть будущее.

 

Программа дорабатывалась и в итоге после раскрутки 4кВТ-ного движка её можно было собирать и идти на лесопилку.

Товарищ был приятно удивлён, хоть и с самого начала относился скептически. Я тоже был удивлён, т.к. проверилась защита от к.з. (случайно произошло в борно двигателя). Всё осталось живо. Двигатель на 1,5кВт 1440об/мин легко грыз брусы диском на 300мм. Шкивы один к одному. При ударах и сучках свет слегка пригасал, но двигатель не останавливался. Ещё пришлось сильно подтягивать ремень, т.к. скользил при сильной нагрузке. Потом поставили двойную передачу.

Сейчас ещё дорабатываю программу она станет еще лучше, алгоритм работы шим чуть сложнее, режимов больше, возможность раскручиваться выше номинала...а тут снизу та самая простая версия которая работает на пиле уже около года.

Её характеристики:

Выходная Частота: 2,5-50Гц, шаг 1,25Гц; Частота ШИМ синхронная, изменяющаяся. Диапазон примерно 1700-3300Гц.; Скалярный режим управления U/F, мощность двигателя до 4кВт.

Минимальная рабочая частота после однократного нажатия на кнопку ПУСК(RUN) - 10Гц.

При удержании кнопки RUN происходит разгон, при отпускании частота остаётся та, до которой успел разогнаться. Максимальная 50Гц- сигнализируется светодиодом. Время разгона около 2с.

Светодиод "готовность" сигнализирует о готовности к запуску привода. 

Реверс опрашивается в состоянии готовности.

Режимов торможения и регулирования частоты вниз нет, но они в данном случае и не нужны.

При нажатии Стоп или СБРОС происходит остановка выбегом.

На этом пока всё. Спасибо, кто дочитал до конца.

 

 

 

 

 

 


Файлы:
Программа ШИММ1.0r для PIC16F628(A)
Плата управления в SPLANe


Все вопросы в Форум.


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

Частотный Преобразователь Схема Электрическая Принципиальная

Циркуляркой уже полным ходом пилили на конденсаторах, когда появился необходимый вариант прошивки. Модули содержат шесть силовых ключей и схему управления.


Рядом с микропроцессором показан SWD -разъем P2 интерфейса прошивки микропроцессора и отладки кода с последовательным доступом. Убеждаемся, что привод функционирует.

Они задействованы для измерений напряжений шины постоянного тока, аналогового входа, фазных противо-ЭДС. И с одной парой полюсов и с мя.
Cтруктура и схема преобразователя частоты. Часть 1.

Долгий является также автором цикла статей о микроконтроллерах и многих других конструкций. Три диода и десяток резисторов, подключенных к процессору — хоть и не лучше схемотехническое решение, но решать задачу подхвата ротора или промышленной сети .

Следует отметить, что по современной терминологии подобные генераторы-формирователи называются контроллерами. Первый метод основан на назначении определенной зависимости чередования последовательностей широтно-импульсной модуляции ШИМ инвертора для заранее подготовленных алгоритмов.

Каков принцип частотных методов регулирования?

Также происходит насыщение магнитопровода статора. Конечно можно было бы взять в магазине фирменный частотник, но все-таки вариант самостоятельного изготовления оказался для меня наиболее приемлемым.

Выходное напряжение изменяется с помощью отношения между длительностью открытого и закрытого состояния, причем для получения требуемого напряжения это отношение можно менять. Следует отметить, что по современной терминологии подобные генераторы-формирователи называются контроллерами.

Подключение электродвигателя через частотный преобразователь. Плюсы и минусы

Функциональная схема подключения частотного преобразователя

При ее использовании получается произвести достаточно хорошую синусоидальную ШИМ с возможностью изменять напряжение. Крутим мотор-колесо коляски рукой, нажимаем кнопку «Пуск». Можно делать копии содержимого данной папки в родительской, переименовывать её и одноименные файлы с расширениями ewp, ewd, dep.


Обычный инвертор тока промежуточной цепи изменяющегося напряжения.

Способ ограничения зависит от вида модуляции. А так же функцию обработки прерывания таймера.

А так же функцию обработки прерывания таймера.

Они обеспечивают широкий диапазон регулировки частот, обладают высоким КПД и другими отличными техническими характеристиками. Справа от моста изображены операционные усилители нормирующие сигналы датчиков тока.

Преимуществом управляемых выпрямителей является их способность возвращать энергию в питающую сеть. Имеются три основных варианта задания режимов коммутации в инверторе с управлением посредством широтно-импульсной модуляции.

При этом амплитуда и частота напряжения на выходе преобразователя регулируются по скольжению и нагрузочному току, но без использования обратных связей по скорости вращения ротора.
ПОДКЛЮЧЕНИЕ ЧАСТОТНИКА к однофазному асинхронному двигателю.

Преобразователь частоты

Ответ на главный вопрос жизни, вселенной и бездатчикового электропривода — Чтобы избежать этих негативных последствий, при уменьшении частоты приходится снижать и эффективное значение напряжения на обмотках двигателя.


Функционирование без датчика положения. Таким образом, амплитуда отрицательных и положительных импульсов напряжения всегда соответствует половине напряжения промежуточной цепи. Способ векторов точнее и эффективнее.

Выходные сигналы с элементов DD3. Данные документируются протоколом обмена и используются пользователями, создающими программы управления для электронной техники и контроллеров.

Использование в работе частотника дает возможность работать двигателю без перерыва, экономично. Большая часть экономической эффективности заключается в возможности регулирования при помощи частотного преобразователя технологических характеристик процессов, температуры, давления, скорости движения, скорости подачи главного движения.

Данные параметры также регулируются широтно-импульсной модуляцией, а сама ширина импульсов модулируется по синусоидальному закону. Промежуточная цепь одного из трех типов: a преобразующая напряжение выпрямителя в постоянный ток. Примечание: для большинства приложений использование только пропорциональной и интегральной составляющей без использования дифференциальной составляющей даёт хорошие результаты. Такой вид управления инвертором называется амплитудно-импульсной модуляцией АИМ.


Такие преобразователи используются в мегаваттном диапазоне мощности для формирования низкочастотного питающего напряжения непосредственно из сети частотой 50 Гц, при этом их максимальная выходная частота составляет около 30 Гц. Все это управляется при помощи двух кнопок и одного переключателя, который изменяет направление вращения вала. Резисторы, соединил параллельно по кОм с помощью затворных проходных конденсаторов, позади платы их напаял. А удерживание инициирует дальнейший разгон до 50 Гц в течении приблизительно 2 секунд. SFAVM SFAVM — пространственно-векторный способ модуляции, который позволяет случайным образом, но скачкообразно изменять напряжение, амплитуду и угол инвертора в течение времени коммутации.

В описываемой схеме вполне возможно применить драйверы IR или IR В каждом из проектов имеются 7 файлов: mckits.

Механические устройства не могут выполнить такие функции. Также происходит насыщение магнитопровода статора. Моторы переделывают электроэнергию в механическое движение. Катушка индуктивности преобразует изменяющееся напряжение выпрямителя в изменяющийся постоянный ток.

Самодельный частотный преобразователь 220-380V собственной сборки

Схема прямого матричного преобразователя Непрямой матричный преобразователь indirect matrix converter состоит из двунаправленного трехфазного выпрямителя, виртуального звена постоянного тока и трехфазного инвертора.

Диоды позволяют току протекать только в одном направлении: от анода А к катоду К. И они творят революцию — успешно перевели на веб-платформу комплекс программных средств для разработки электрических принципиальных схем и печатных плат.

Состоит из выпрямителя и фильтрационных устройств.

Эти значения времени коммутации должны устанавливаться таким образом, чтобы допускать только минимум высших гармоник. Печатная плата комплекта разработчика устройств управления электродвигателями Есть особенность, которую должен учитывать разработчик устройств управления электродвигателями. В наше время существует несколько компоновок инверторов с управляемыми ключами: запираемые GTO тиристоры; биполярные IGBT-транзисторные ключи с затвором.

Выходное напряжение является результатом комбинации сегментов входного напряжения в котором основная гармоника следует за опорным сигналом. Транзистор-прерыватель управляет напряжением промежуточной цепи Фильтр промежуточной цепи сглаживает прямоугольное напряжение после прерывателя. Три проекта написаны так, чтобы в режиме сравнения файлов по содержимому однозначно идентифицировалось все, что с ней связано параметры, межблочные связи, расчетный код.

В состав преобразователей частоты входят четыре основных элемента: Рис. Нажимаем кнопку Event в окне программы. Аварийные ситуации при этом сводятся на нет.

Электрическая принципиальная схема частотного преобразователя

Частота задается конденсатором C1, регулировка частоты осуществляется переменным резистором R2. Проекты пошаговой разработки программного кода цифровой системы управления В дополнение к аппаратной части, инженеру предоставлен комплект проектов для пошаговой разработки программного кода векторной системы управления.

Задача перевода объекта из одного состояния в другое решается «программной машиной состояний». Расчёт производится по значению ошибки управления — расхождению между заданным значением и значением сигнала обратной связи обычно показания датчика какого-либо технологического параметра. Электрическая принципиальная схема комплекта разработчика устройств управления электродвигателями В нижней части схемы изображены импульсный преобразователь напряжения и линейные стабилизаторы, питающие фрагменты схемы. Основным различием способов являются критерии, которые используются при вычислении значений активного тока, тока намагничивания магнитного потока и крутящего момента.
Частотник для регулирования оборотов трёхфазного двигателя

Частотный регулятор для асинхронного двигателя 220в

Частотный регулятор для асинхронного двигателя 220вПри пуске электродвигателя происходит превышение потребления тока в 7 раз, что способствует преждевременному выходу из строя электрической и механической частей мотора. Для предотвращения этого следует применять регулятор оборотов электродвигателя. Существует много моделей заводского плана, но для того чтобы сделать такое устройство самостоятельно, необходимо знать принцип действия электродвигателя и способы регулирования оборотов ротора.

Общие сведения

Электродвигатели переменного тока получили широкое распространение во многих сферах жизнедеятельности человека, а именно — модели асинхронного типа. Основное назначение двигателя как электрической машины — трансформация электрической энергии в механическую. Асинхронный в переводе означает неодновременный, так как частота вращения ротора отличается от частоты переменного напряжения (U) в статоре. Существует две разновидности асинхронных двигателей по типу питания:

Однофазные применяются для домашних бытовых нужд, а трехфазные используются на производстве. В трехфазных асинхронных двигателях (далее ТАД) используются два вида роторов:

  • замкнутые;
  • фазные.

Замкнутые составляют около 95% от всех применяемых двигателей и обладают значительной мощностью (от 250 Вт и выше). Фазный тип конструктивно отличается от АД, но применяется достаточно редко по сравнению с первым. Ротор представляет собой стальную фигуру цилиндрической формы, которая помещается внутрь статора, причем на его поверхность напрессован сердечник.

Короткозамкнутый и фазный роторы

Впаянные или залитые в поверхность сердечника и накоротко замкнутые с торцов двумя кольцами высокопроводящие медные (для машин большой мощности) или алюминиевые стержни (для машин меньшей мощности) играют роль электромагнитов с полюсами, обращенными к статору. Стержни обмотки не имеют какой-либо изоляции, так как напряжение в такой обмотке нулевое.

Более часто используемый для стержней двигателей средней мощности алюминий отличается малой плотностью и высокой электропроводностью.

Для уменьшения высших гармоник электродвижущей силы (ЭДС) и исключения пульсации магнитного поля стержни ротора имеют определенным образом рассчитанный угол наклона относительно оси вращения. Если используется электромотор маленькой мощности, то пазы представляют собой закрытые конструкции, которые отделяют ротор от зазора с целью увеличения индуктивной составляющей сопротивления.

Ротор в виде фазного исполнения или типа характеризуются обмоткой, концы ее соединены по типу «звезда» и присоединены к контактным кольцам (на валу), по которым скользят графитовые щетки. Для устранения вихревых токов поверхность обмоток покрывается оксидной пленкой. Кроме того, в цепь обмотки ротора добавляется резистор, позволяющий изменять активное сопротивление (R) роторной цепи для уменьшения значений пусковых токов (Iп). Пусковые токи отрицательно влияют на электрическую и механическую части электромотора. Переменные резисторы, используемые для регулирования Iп:

  1. Металлические или ступенчатые с ручным переключением.
  2. Жидкостные (за счет погружения на глубину электродов).

Щетки, выполненные из графита, изнашиваются, и некоторые модели оборудованы короткозамкнутым конструктивным исполнением, которое поднимает щетки и замыкает кольца после запуска мотора. АД с фазным ротором являются более гибкими в плане регулирования Iп.

Конструктивные особенности

Асинхронный двигатель не имеет выраженных полюсов в отличие от электромотора постоянного тока. Число полюсов определяется количеством катушек в обмотках неподвижной части (статор) и способом соединения. В асинхронной машине с 4-мя катушками проходит магнитный поток. Статор выполняется из листов спецстали (электротехническая сталь), сводящих к нулю вихревые токи, при которых происходит значительный нагрев обмоток. Он приводит к массовому межвитковому замыканию.

Частотный регулятор для асинхронного двигателя 220в

Железняк или сердечник ротора напрессовывается непосредственно на вал. Между ротором и статором существует минимальный воздушный зазор. Обмотка ротора выполняется в виде «беличьей клетки» и сделана из медных или алюминиевых стержней.

В электромоторах мощностью до 100 кВт применяется алюминий, обладающий незначительной плотностью — для заливки в пазы сердечника ротора. Но несмотря на такое устройство, двигатели этого типа греются. Для решения этой проблемы используются вентиляторы для принудительного охлаждения, которые насаживаются на вал. Эти двигатели просты и надежны. Однако двигатели потребляют при пуске большой ток, в 7 раз больше номинального. Из-за этого они имеют низкий пусковой момент, так как большая часть энергии электричества идет на нагрев обмоток.

Электромоторы, у которых повышенный момент пуска, отличаются от обыкновенных асинхронных конструкцией ротора. Ротор изготавливается в виде двойной «беличьей клетки». Эти модели имеют сходство с фазными типами изготовления ротора. Он состоит из внутренней и наружной «беличьих клеток», причем наружная является пусковой и обладает большим активным и малым реактивным R. Наружная обладает незначительным активным и высоким реактивным R. При увеличении частоты вращения I переключается на внутреннюю клетку и работает в виде короткозамкнутого ротора.

Принцип работы

При протекании I по статорной обмотке в каждой из них создается магнитный поток (Ф). Эти Ф сдвинуты на 120 градусов относительно друг друга. Полученный Ф является вращающимся, создающим электродвижущую силу (ЭДС) в алюминиевых или медных проводниках. В результате этого и создается пусковой магнитный момент электромотора, и ротор начинает вращаться. Этот процесс называется еще в некоторых источниках скольжением (S), показывающим разность частоты n1 электромагнитного поля стартера, которое становится больше, чем частота, полученная при вращении ротора n2. Вычисляется в процентах и имеет вид: S = ((n1-n2)/n1) * 100%.

Частотный регулятор для асинхронного двигателя 220вЗначение S при начальном старте электромотора равно примерно 1, но при возрастании значений n2 становится меньше. В этот момент I в роторе уменьшается, следовательно, и ЭДС становится меньше номиналом. При холостом ходе S минимально, но при увеличении момента статического взаимодействия ротора и статора эта величина достигает критического значения. Если выполняется неравенство: S > Sкр, то мотор работает нормально, однако при превышении значения Sкр он может «опрокинуться». Опрокидывание вызывает нестабильную работу, но с течением времени исчезает.

Методы настройки оборотов

Для предотвращения отрицательного влияния во время пуска нужно уменьшить обороты электродвигателя 220 в или 380 в. Существует несколько способов достижения этой цели:

  1. Изменение значения R цепи ротора.
  2. Изменение U в обмотке статора.
  3. Изменение частоты U.
  4. Переключение полюсов.

При изменении значения R роторной части при помощи дополнительных резисторов приводит к снижению частоты вращения, но в результате этого уменьшается мощность. Следовательно, получается значительная потеря электроэнергии. Этот тип регулирования следует применять для фазного ротора.

При изменении значений U на статорной катушке возможно механическое или электрическое управление частотой вращения ротора. В этом случае используется регулятор U. Использование такого способа позволяет применять его только при вентиляторном характере нагрузки (например, регулятор оборотов вентилятора 220в). Для всех остальных случаев применяют трехфазные автоматические трансформаторы, позволяющие плавно изменять значения U, или тиристорные регуляторы.

Исходя из формулы зависимости частоты вращения от частоты питающего U можно производить регулирование количества оборотов ротора. Частота вращающегося магнитного поля статора вычисляется по формуле: Nст = 60 * f /p (f — частота тока питающей сети, p — число пар полюсов). Этот способ обеспечивает возможность плавного регулирования частоты вращения роторной части. Для получения высокого коэффициента полезного действия нужно изменять частоту и U. Этот способ является оптимальным для двигателей с короткозамкнутым ротором, так как потери мощности минимальны. Существует два метода изменения количества пар полюсов:

  1. В статор (в пазы) нужно уложить 2 обмотки с различным числом p.
  2. Обмотка состоит из двух частей, соединенных параллельно или последовательно.

Основным недостатком этого метода является поддержание ступенчатого характера изменения частоты электромотора с короткозамкнутым ротором.

Виды и критерии выбора

Для выбора регулятора нужно руководствоваться определенными характеристиками для конкретного случая. Среди всех критериев можно выбрать следующие:

  1. Частотный регулятор для асинхронного двигателя 220вПо типу управления. Для двигателей коллекторного типа применяются регуляторы с векторной или скалярной системой управления.
  2. Мощность является основным параметром, от которого нужно отталкиваться.
  3. По диапазону U.
  4. По диапазону частот. Нужно выбирать модель, которая соответствует требованиям пользователя для конкретного случая.
  5. Прочие характеристики, в которые включены гарантия, габариты, комплектация.

Кроме того, регулятор подбирается мощнее, чем сам электродвигатель по формуле: Pрег = 1,3 * Pдвиг (Pрег, Pдвиг — мощность регулятора и двигателя соответственно). Его нужно выбирать на разные диапазоны U, так как универсальность играет важную роль.

Устройство на тиристорах

В этой модели, представленной на схеме 1, применяются 2 тиристора, включенных встречно-параллельно, хотя их можно заменить одним симистором.

Частотный регулятор для асинхронного двигателя 220в

Схема 1 — Тиристорная регулировка оборотов коллекторного двигателя без потери мощности.

Эта схема производит регулирование с помощью открытия или закрытия тиристоров (симистора) при фазовом переходе через нейтраль. Для корректного управления коллекторным двигателем применяют следующие способы модификации схемы 1:

  1. Установка защитных LRC-цепей, состоящих из конденсаторов, резисторов и дросселей.
  2. Добавление на входе емкости.
  3. Использование тиристоров или симистора, ток которых превышает номинальное значение силы тока двигателя в диапазоне от 3..8 раз.

Этот тип регуляторов имеет достоинства и недостатки. К первым относятся низкая стоимость, маленький вес и габариты. Ко вторым следует отнести следующие:

  • применение для моторов небольшой мощности;
  • происходит шум и рывки мотора;
  • при использовании схемы на симисторах происходит попадание постоянного U на двигатель.

Этот тип регулятора ставится в вентиляторы, кондиционеры, стиральные машины и электродрели . Отлично выполняет свои функции, несмотря на недостатки.

Транзисторный тип

Еще одним названием регулятора транзисторного типа является автотрансформатор или ШИМ-регулятор (схема 2). Он изменяет номинал U по принципу широтно-импульсной модуляции (ШИМ) при помощи выходного каскада, в котором применяются транзисторы типа IGBT.

Частотный регулятор для асинхронного двигателя 220в

Схема 2 — Транзистор

Частотник для однофазного электродвигателя, принцип действия

С все более увеличивающимся ростом автоматизации в бытовой сфере появляется необходимость в современных системах и устройствах управления электродвигателями.

Управление и преобразование частоты в небольших по мощности однофазных асинхронных двигателях, запускаемых в работу с помощью конденсаторов, позволяет экономить электроэнергию и активирует режим энергосбережения на новом, прогрессивном уровне.

Принцип работы однофазной асинхронной машины

В основе работы асинхронного двигателя лежит взаимодействие вращающегося магнитного поля статора  и токов, наводимых им в роторе двигателя. При разности частоты вращения пульсирующих магнитных полей возникает вращающий момент. Именно этим принципом руководствуются при регулировании скорости вращения асинхронного двигателя с помощью частотного преобразователя.

Электродвигатель по факту может считаться двухфазным, но у него только одна рабочая обмотка статора, вторая, расположенная относительно главной под углом в 90о является пусковой.

Пусковая обмотка занимает в конструкции статора 1/3 пазов, на главную обмотку приходится 23 паза статора.

Ротор однофазного двигателя коротко замкнутый, помещенный в неподвижное магнитное поле статора, начинает вращаться.

Рис.№1 Схематический рисунок двигателя, демонстрирующий принцип работы однофазного асинхронного двигателя.

Основные виды однофазных электроприводов

Кондиционеры воздуха, холодильные компрессоры, электрические вентиляторы, обдувочные агрегаты, водяные, дренажные и фекальные насосы, моечные машины используют в своей конструкции асинхронный трехфазный двигатель.

Все типы частотников преобразуют переменное сетевое напряжение в постоянное напряжение. Служат для формирования  однофазного напряжения с регулируемой частотой и заданной амплитудой для управления вращения асинхронных двигателей.

Управление скоростью вращения однофазных двигателей

Существует несколько способов регулирования скорости вращения однофазного двигателя.

  1. Управление скольжением двигателя или изменением напряжения. Способ актуален для агрегатов с вентиляторной нагрузкой, для него рекомендуется использовать двигатели с повышенной мощностью. Недостаток способа – нагрев обмоток двигателя.
  2. Ступенчатое регулирование скорости вращения двигателя с помощью автотрансформатора.

Рис.№2. Схема регулировки с помощью автотрансформатора.

Достоинства схемы – напряжение выхода имеет чистую синусоиду. Способность трансформатора к перегрузкам имеет большой запас по мощности.

Недостатки – автотрансформатор имеет большие габаритные размеры.

Использование тиристорного регулятора оборотов двигателя. Применяются тиристорные ключи, подключенные встречно-параллельно.

Рис. №3.Схема тиристорного регулирования однофазного асинхронного электродвигателя.

При использовании для регулирования скорости вращения однофазных асинхронных двигателей, чтобы избежать негативного влияния индукционной нагрузки производят модификацию схемы.  Добавляют LRC-цепи для защиты силовых ключей, для корректировки волны напряжения используют конденсатор, минимальная мощность двигателя ограничивается, так гарантируется старт двигателя. Тиристор должен иметь ток выше тока электродвигателя.

Транзисторный регулятор напряжения

В схеме используется широтно-импульсная модуляция (ШИМ) с применением выходного каскада, построенного на использовании полевых или биполярных IGBT транзисторах.

Рис. №4. Схема использования ШИМ для регулирования однофазного асинхронного электродвигателя.

Частотное регулирование асинхронного однофазного электродвигателя считается основным способом регулирования частоты электродвигателя, мощности, эффективности использования, скорости и показателей энергосбережения.

Рис. №5. Схема управления электродвигателем без исключения из конструкции конденсатора.

Частотный преобразователь: виды, принцип действия, схемы подключения

Частотный преобразователь разрешает своему владельцу снизить энергопотребление и автоматизировать процессы в управлении оборудованием и производством.

Основные компоненты частотного преобразователя: выпрямитель, конденсатор, IGBT-транзисторы, собранные в выходной каскад.

Благодаря способности управлением параметрами выходной частоты и напряжения достигается хороший энергосберегающий эффект. Энергосбережение выражается в следующем:

  1. В двигателе поддерживается неизменный текущий момент ращения вала. Это обусловлено взаимодействием выходной частоты инверторного преобразователя с частотой вращения двигателя и соответственно, зависимостью напряжения и крутящего момента на валу двигателя. Значит, что преобразователь дает возможность автоматически регулировать напряжение на выходе при обнаружении превышающего норму значения напряжения с определенной рабочей частотой нужно для поддержания требуемого момента. Все инверторные преобразователи с векторным управлением имеют функцию поддержания постоянного вращающего момента на валу.
  2. Частотный преобразователь служит для регулировки действия насосных агрегатов (см. страницу). При получении сигнала, поступающего с датчика давления, частотник снижает производительность насосной установки. При снижении оборотов вращения двигателя уменьшается потребление выходного напряжения. Так, стандартное потребление воды насосом требует 50Гц промышленной частоты и 400В напряжения. Руководствуясь формулой мощности можно высчитать соотношение потребляемых мощностей.

Уменьшая частоту до 40Гц, уменьшается величина напряжения до 250В, означает, что уменьшается количество оборотов вращения насоса и потребление энергии снижается в 2,56 раз.

Рис. №6. Использование частотного преобразователя Speedrive для регулирования насосных агрегатов по систем CKEA MULTI 35.

Для повышения энергетической эффективности использования частотного преобразователя в управлении электродвигателем необходимо сделать следующее:

  • Частотный преобразователь должен соответствовать параметрам электродвигателя.
  • Частотник подбирается в соответствии с типом рабочего оборудования, для которого он предназначен. Так, частотник для насосов функционирует в соответствии с заложенными в программу параметрами для управления работой насоса.
  • Точные настройки параметров управления в ручном и автоматическом режиме.
  • Частотный преобразователь разрешает использовать режим энергосбережения.
  • Режим векторного регулирования позволяет произвести автоматическую настройку управления двигателем.

 Преобразователь частоты однофазный

Компактное устройство преобразования частоты служит для управления однофазными электродвигателями для оборудования бытового предназначения. Большинство частотных преобразователей обладает следующими конструктивными возможностями:

  1. Большинство моделей использует в своей конструкции новейшие технологии векторного управления.
  2. Они обеспечивают улучшенный вращающий момент однофазного двигателя.
  3. Энергосбережение введено в автоматический режим.
  4. Некоторые модели частотных преобразователей используют съемный пульт управления.
  5. Встроенный PLC контроллер (он незаменим для создания устройств сбора и передачи данных, для создания систем телеметрии, объединяет устройства с различными протоколами и интерфейсами связи в общую сеть).
  6. Встроенный ПИД регулятор (контролирует и регулирует температуру, давление и технологические процессы).
  7. Напряжение выхода регулируется в автоматическом режиме.

Рис.№7. Современный преобразователь Optidrive с основными функциональными особенностями.

Важно: Однофазный преобразователь частоты, питаясь от однофазной сети напряжением 220В, выдает три линейных напряжения, величина каждого из них по 220В. То есть, линейное напряжение между 2 фазами находится в прямой зависимости от величины выходного напряжения самого частотника.

Частотный преобразователь не служит для двойного преобразования напряжения, благодаря наличию в конструкции ШИМ-регулятора, он может поднять величину напряжения не более чем на 10%.

Главная задача однофазного преобразователя частоты – обеспечить питание как одно- так и трехфазного электродвигателя. В этом случае ток двигателя будет соответствовать параметрам подключения от трехфазной сети, и оставаться постоянным

Частотное регулирование однофазных асинхронных электродвигателей

Первое на что обращаем внимание при выборе частотника для своего оборудования – это соответствие сетевого напряжения и номинального значения тока нагрузки, на который рассчитан двигатель. Способ подключения выбирается относительно рабочего тока.

Главным в схеме подключения является наличие фазосдвигающего конденсатора, он служит для сдвига напряжения, поступающего на пусковую обмотку. Она служит для пускового включения двигателя, иногда после того, как двигатель заработал, пусковая обмотка вместе с конденсатором отключается, иногда остается включенной.

Схема подключения однофазного двигателя с помощью однофазного частотного преобразователя без использования конденсатора

Выходное линейное напряжение устройства на каждой фазе равно выходному напряжению частотника, то есть на выходе будет три напряжения линии, каждое по 220В. Для запуска может использоваться только пусковая обмотка.

Рис. №8. Схема присоединения однофазного асинхронного двигателя через конденсатор

Фазосдвигающий конденсатор не может обеспечить равномерный фазовый сдвиг в пределах границ частот инвертора. Частотник обеспечит равномерный сдвиг фаз. Для того, чтобы исключить из схемы конденсатор, нужно:

  1. Конденсатор стартера С1 удаляется.
  2. Вывод обмотки двигателя присоединяем к точке выхода напряжения частотника (используется прямая проводка).
  3. Точка А присоединяется к СА; В соединяется с СВ; W соединяется к СС, таким образом электродвигатель присоединится напрямую.
  4. Для включения в обратном направлении (обратная проводка) необходимо В присоединить к СА; А присоединить к СВ; W соединить с СС.

Рис. №9. Схема подключения однофазного асинхронного двигателя без использования конденсатора.

На видео — Частотный преобразователь. Подключение трехфазного двигателя в однофазную сеть 220В.

Частотный преобразователь. Подключение трехфазного двигателя в однофазную сеть 220В.


Watch this video on YouTube
схема и правильное подключение к трехфазному асинхронному электродвигателю, принципы использования

Частотные преобразователи используются для подключения различных электродвигателей и позволяют регулировать такие характеристики, как скорость вращения ротора, момент силы вала и защищают от перегрузок и перегрева. Также такие устройства дают возможность подключать трехфазное оборудование в однофазную систему без потери мощности и перегрева обмоток двигателя.

Особенности и схема подключения частотного преобразователя к разным типам электродвигателейОсобенности и схема подключения частотного преобразователя к разным типам электродвигателей

Разновидности частотных преобразователей

Современные частотные преобразователи различаются многообразием схем, которые можно сгруппировать в несколько категорий:

  1. Высоковольтные двухтрансформаторные

Принцип работы такого прибора заключается в последовательном преобразовании напряжения при помощи понижающего и повышающего трансформатора, преобразования частоты низковольтным преобразователем, а также сглаживание пиковых перенапряжений на выходе с помощью синусоидального фильтра.  Схема работы выглядит следующим образом: питающее напряжение 6000 В подается на понижающий трансформатор и на его выходе получают 400 (660) В, далее оно подается на низковольтный преобразователь и после изменения частоты подается на повышающий трансформатор для увеличения значения напряжения до начального.

  1. Тиристорные преобразователи

Такие устройства состоят из многоуровневых частотных преобразователей на основе тиристоров. Конструктивно они состоят из трансформатора (обеспечивающего понижение питающего напряжения), диодов (для выпрямления) и конденсаторов (для сглаживания). Также для уменьшения уровня высших гармоник применяют многопульсные схемы.

Тиристорные преобразователи имеют высокий КПД до 98 % и большой диапазон выходных частот 0-300 Гц, что для современного оборудования является положительной и востребованной характеристикой.

  1. Транзисторные частотные преобразователи

Такие частотные преобразователи являются высокотехнологичными устройствами, которые собираются на транзисторах различного типа. Конструктивно они имеют транзисторные инверторные ячейки и многообмоточный сухой трансформатор специальной конструкции. Управляют таким преобразователем с помощью микропроцессора, что позволяет тонко настраивать работу оборудования и контролировать весь процесс работы различных двигателей. Транзисторные частотные преобразователи, так же, как и тиристорные, имеют высокий КПД и широкий диапазон регулирования частоты.

Особенности и схема подключения частотного преобразователя к разным типам электродвигателейОсобенности и схема подключения частотного преобразователя к разным типам электродвигателей

Как подключить частотный преобразователь

Для подключения частотного преобразователя к оборудованию, прежде всего необходимо убедиться в том, что характеристики такого прибора подходят для работы с конкретным электродвигателем. Также важно, чтобы напряжение питающей сети позволяло использовать данный частотный преобразователь.

При установке и подключении ЧП необходимо, чтобы условия эксплуатации соответствовали классу защищённости от влаги и пыли, а также были выдержаны все расстояния от движущихся частей машин и механизмов, от людских проходов и электрооборудования и аппаратуры.

Схема подключения ПЧ

Особенности и схема подключения частотного преобразователя к разным типам электродвигателейОсобенности и схема подключения частотного преобразователя к разным типам электродвигателей

Частотные преобразователи бывают как для трехфазных сетей, так и для однофазных. При этом к однофазной сети также можно подключать и трехфазный частотный преобразователь по схеме «треугольник», который дополнительно оснащен специальным конденсаторным блоком (при этом значительно падает мощность и понижается КПД устройства). Подключение же трехфазного преобразователя в соответствующей сети производится по схеме «звезда».

Управление частотным преобразователем может осуществляться с использованием контакторов, встроенных в различные релейные схемы, микропроцессорных контроллеров и компьютерного оборудования, а также вручную. Поэтому при подключении автоматизированных систем требуется участие специалистов по наладке такого оборудования.

Обратите внимание! Частотный преобразователь может иметь дополнительные настройки, выполняемые с помощью DIP-переключателей, а также встроенным программным обеспечением.

Принцип подключения частотных преобразователей в целом одинаковый, но может несколько отличаться для разных моделей. Поэтому правильным решением будет перед подключением изучить инструкцию, сопоставить характеристики устройств и убедиться в том, что устройство подключается по схеме, предложенной производителем.

Для трехфазного электродвигателя

Для трехфазного электродвигателя принцип подключения следующий: к клеммным колодкам на выходе трехфазного частотного преобразователя подключаются фазные проводники к каждому выводу, а на вход подключаются фазы питающего напряжения. В данном случае всегда реализуется схема подключения «звезда» в двигателе. При подключении трехфазного двигателя через частотный преобразователь к однофазной сети применяют схему «треугольник».

Особенности и схема подключения частотного преобразователя к разным типам электродвигателейОсобенности и схема подключения частотного преобразователя к разным типам электродвигателейОсобенности и схема подключения частотного преобразователя к разным типам электродвигателейОсобенности и схема подключения частотного преобразователя к разным типам электродвигателей

Для однофазного электродвигателя

Для однофазного электродвигателя необходимо подключить фазный и нулевой проводник к преобразователю частоты, а обмотки двигателя подключаются к соответствующим клеммам на выходе частотного преобразователя. Например, обмотка L1 будет подключаться к клемме А преобразователя, обмотка L2 к клемме B, а общий провод к клемме C. Если применяется конденсаторный двигатель, то от частотного преобразователя фаза подключается к двигателю, а конденсатор обеспечивает сдвиг фаз.

Во всех случаях, при подключении частотных преобразователей и электродвигателей, всегда следует применять устройства защиты: автоматические выключатели и УЗО, рассчитанные на высокие пусковые токи, а также обязательно подключать заземляющий проводник к корпусам устройств. Также важно обратить внимание на сечение проводников электрокабеля, которым будет производится подключение – сечение должно соответствовать параметрам подключаемого частотного преобразователя и нагрузки.

Системный преобразователь частоты - асинхронный двигатель с положительной обратной связью по току

Системный преобразователь частоты - асинхронный двигатель с положительной обратной связью по току

Основные законы, регулирующие скорость асинхронного двигателя этого класса при питании от инвертора напряжения, обсуждались в разделе 5. Теоретически и практически доказано, что в классе законов невозможно одновременно обеспечить удовлетворительные механические и силовые характеристики в широкий диапазон скоростей и изменений нагрузки.Основной причиной этого является увеличение влияния активного сопротивления обмотки статора при уменьшении частоты питающего напряжения. В асинхронных частотно-регулируемых электроприводах со скалярным управлением, помимо законов регулирования класса, были применены другие законы регулирования. Схема замены асинхронной машины, подходящая для анализа как установившегося, так и переходного режимов работы для любой частоты обмотки статора напряжения питания, показана на рис.6,39.

Рис. 6.39. Схема замены асинхронного станка в установившемся режиме с частотным управлением

В соответствии со схемой замещения (рис. 6.39), мы можем написать следующие уравнения:

(6,65)

(6,66)

(6,67)

Таким образом, компенсируя падение напряжения на резисторах, вы можете получить частотные законы, регулирующие скорость классов.

В соответствии с уравнениями математической модели асинхронного двигателя в фиксированной системе координат, условие для поддержания постоянной зависимости между частотой эдс и напряжением статора в статическом режиме также является условием для стабилизации связи потока статора. Регулировка класса - это управление постоянным магнитным потоком в воздушном зазоре, а регулировка класса - постоянным соединением магнитного потока ротора.

Если при изменении нагрузки на валу двигателя соответствующие значения ЭДС или поддерживаются постоянными, то механические характеристики асинхронного двигателя получат вид, показанный на рис.6,40.

Рис. 6.40. Механические характеристики асинхронного двигателя при различных законах управления:

Анализ механических характеристик приведен на рис. 6.40. показывает, что для стабилизации скорости при изменении нагрузки на валу двигателя предпочтение следует отдавать методу управления с. Однако такое регулирование подразумевает увеличение напряжения по сравнению с номинальным значением для всех значений нагрузки, что в большинстве случаев приводит к насыщению магнитопровода асинхронного двигателя и его перегреву.Поэтому на практике наиболее распространены методы частотного контроля скорости, такие как

При регулировке скорости в классе законов необходимо увеличивать фазное напряжение только на величину падения напряжения на активном сопротивлении обмотки статора, а метод управления скоростью асинхронного двигателя называется частотой . управление с W компенсацией.

Реализация контроля компенсирующего падения напряжения на активном сопротивлении статора возможна как по отклонению, так и по возмущению, со скалярной или векторной компенсацией IR .

«> ,
Электрические асинхронные двигатели - синхронная скорость

Синхронная скорость для электрического асинхронного двигателя определяется

  • источника питания с частотой и
  • с числом полюсов в обмотке двигателя.

Синхронная скорость может быть рассчитана следующим образом:

n = f (2 / p) 60 (1)

где

n = частота вращения вала (об / мин, об / мин)

f = частота электропитания (Гц, циклов / сек, 1 / с)

р = количество полюсов

Примечание - асинхронный двигатель никогда не будет достичь своей синхронной скорости.Если бы это было так - ротор казался бы неподвижным относительно вращающегося поля статора, поскольку он вращался бы с той же скоростью. При отсутствии относительного движения между полем статора и ротора в двигателе не будет создаваться напряжение. Поэтому скорость асинхронного двигателя ограничена скоростью ниже синхронной скорости, а разница между синхронной скоростью и фактической скоростью называется скольжением.

Пример - синхронная скорость электродвигателя с двумя полюсами

Двигатель с двумя полюсами питается с частотой 50 Гц (1 / с) .Скорость вращения может быть рассчитана как

n = (50 1 / с) (2/2) (60 с / мин)

= 3000 об / мин (1 / мин)

Синхронный частота вращения на разных частотах и ​​количестве полюсов

901 10 6000
Скорость вращения вала - n - (об / мин, об / мин)
Частота
- f -
(Гц)
Количество полюсов - p -
2 4 6 8 10 12
10 600 300 200 150 120 120 120 120 120 120 120 200 100
20 1200 600 400 300 240 200
30 1800 900 60 0 450 360 300
40 2400 1200 800 600 480 400
50 1) 3000 1500 один тысяча 750 600 500
60 2) 3600 1800 1200 900 720 600
70 4200 2100 1400 1050 840 700
80 4800 2400 1600 1200 960 800
90 5400 2700 1800 1350 1080 900
100 3000 2000 1500 1200 1000
  1. Двигатели, рассчитанные на 50 Гц, наиболее распространены за пределами U.S
  2. Двигатели, рассчитанные на частоту 60 Гц, наиболее распространены в США.

Electric motors - frequency, no. of poles and synchronous speed

Преобразователь частоты

Преобразователь частоты модулирует скорость электродвигателя, изменяя частоту источника питания.

Изменение частоты питания асинхронного двигателя от 50 до 60 Гц> ENGINEERING.com

Асинхронные двигатели, как однофазные, так и многофазные, предназначены для использования с определенной частотой переменного тока. Иногда мы сталкиваемся с «неправильной» частотой двигателя. В этой статье я помогу вам понять последствия.

Существует большое количество взаимодействующих отношений в конструкции двигателя. Существуют аспекты первого порядка, второго порядка и, возможно, даже третьего порядка, которые сбалансированы для создания надежного двигателя с желаемыми характеристиками.

Я буду обсуждать только аспекты Первого Порядка.

1) Частота вращения является прямой функцией частоты мощности. Очень просто, если вы снизите частоту , двигатель замедлится до . И наоборот, если вы увеличите частоту , двигатель ускорится. Изменение скорости, которое в результате будет пропорционально изменению частоты.

2) Охлаждение является прямой функцией скорости вращения. Вентилятор двигателя прикреплен к вращающемуся ротору двигателя, поэтому он будет испытывать то же ускорение или замедление, что и двигатель. Если двигатель замедляется, его охлаждение падает (и с большей скоростью, чем замедление). Если двигатель ускоряется, его охлаждение будет быстро увеличиваться.

3) Магнитная емкость магнитной (железной) цепи двигателя рассчитана на соотношение: напряжение / частота (V / f). Если частота падает, В / Гц повышается. Это означает, что двигателю требуется большая магнитная цепь.Без этого магнитная цепь может быть перегружена. Это называется насыщением и приводит к быстрому увеличению потребления тока и соответствующему значительному увеличению температуры, главного врага двигателя.

Если частота увеличивается, переменный ток / гц падает без проблем, так как магнитная цепь останется достаточно большой. [Подкрадываясь ко второму порядку, у двигателя может быть худший коэффициент мощности.]

Имея в виду вышеупомянутые аспекты, давайте рассмотрим, что все это значит, когда применяется к тому несчастному двигателю, который есть в вашей машине.

Если двигатель с частотой 50 Гц и вы собираетесь использовать его на 60 Гц, он будет вращаться на 20% быстрее.
Мощность в лошадиных силах (л.с.) пропорциональна числу оборотов в минуту. Так как крутящий момент двигателя не будет заметно изменяться с увеличением частоты, он теперь обеспечит увеличение мощности на 20%. Ваш 8-сильный мотор только что получил звание 10-сильного двигателя. Что-то почти даром!

Но подожди! Более быстрое вращение нагрузки на 20%, скорее всего, увеличит ее энергопотребление как минимум на 20%! Если нагрузка циклически ускоряется или замедляется во время работы, она будет подвергаться большим механическим воздействиям.Перебор? Если двигатель приводит в движение центробежные нагрузки, их спрос может даже возрасти на квадрат увеличения скорости. Центробежные насосы были бы примером этого. Поклонники, в зависимости от их стиля, также могут испытывать увеличение спроса в квадрате.

Ярким пятном этого является то, что охлаждающий вентилятор двигателя представляет собой центробежный вентилятор, который будет перемещать намного больше воздуха.

В / Гц двигателя понижается при повышении частоты двигателя, сообщая нам, что магнитная цепь не будет иметь проблем с переносом увеличенной нагрузки.Нам там хорошо.

Если двигатель работает на частоте 60 Гц, и вы собираетесь использовать его на частоте 50 Гц, он будет вращаться с частотой 20% с-1 - о-с-с-с-с.
Это также переводит на 20% меньше лошадиных сил. С другой стороны, если повернуть нагрузку медленнее, это обычно потребует меньше энергии. Это хорошо, потому что мотор был просто понижен в 20% от его мощности тоже. Все это и охлаждающий вентилятор обеспечивает меньше тоже. Но горилла за 800 фунтов здесь - отношение V / Hz.Это просто выросло на 20%! Не хорошо. Это означает, что во время частей каждого цикла линии электропередачи магнитная структура двигателя, вероятно, будет перегружена.

Когда это происходит, способность двигателя ограничивать ток через реактивное сопротивление теряется. Это приведет к чрезмерному току, протекающему при нагревании двигателя через I квадрат R потерь. Единственным выходом здесь является исправление V / Hz с помощью переменной, которую достаточно легко настроить - V напряжение. Понизьте напряжение с помощью трансформатора, чтобы скорректировать соотношение В / Гц.Я буду обсуждать это в данный момент.

Вернуться к загрузке. Будет ли он работать на более низкой скорости? Насос может больше не иметь напора, необходимого для выполнения своей задачи. Пропускная способность машины, вероятно, упадет на 20%. Будете ли вы обрабатывать достаточно продукта в данный момент времени?

Пример - у вас есть 60 Гц для 50 Гц машины.
Допустим, вы только что получили много на машине. Когда он был подключен, вы поняли, что на его шильдике 50 Гц, а у вас 60 Гц.СТОП.

Машина будет работать на 20% быстрее! Это будет проблемой? Если это так, можно ли вернуть скорость к расчетной скорости, изменив размер шкива, чтобы скорость снизилась на 20% до того уровня, на котором она была?

После того, как эта оценка была сделана, и шкивы изменены или другие изменения сделаны, чтобы помочь смягчить проблемы скорости / мощности, переходите к следующему шагу. Прочитайте паспортную табличку, чтобы получить полную амплитуду нагрузки, обычно известную как номинал FLA для двигателя при напряжении, с которым он будет работать.

Используя амперметр с зажимом, запустите машину и убедитесь, что сила тока ниже FLA. Если это так, вы можете продолжить работу машины по желанию. Не забудьте проверить, что он все еще находится под FLA при полной загрузке. Если это более FLA, вы должны сделать какое-то уменьшение нагрузки.

Пример - у вас есть 50 Гц для машины 60 Гц.
Вы получаете машину, и поскольку вы находитесь на земле 50 Гц, ярлык 60 Гц беспокоит вас.Как и положено!

Опять же, понимая, что машина будет работать на 20% медленнее, она выполнит свою работу? В этом случае вы не можете изменить размеры шкива, чтобы скорректировать скорость, потому что двигатель только что потерял 20% своей номинальной мощности в лошадиных силах. Если вы поменяете шкивы, он, вероятно, будет перегружен - серьезно.

Если машина может работать на 20% медленнее, возможно, есть надежда. Несмотря на то, что он будет терять охлаждение, если его внутренний вентилятор будет работать медленнее, работа с нагрузкой будет медленнее, а двигатель с меньшей мощностью на 20%, скорее всего, выровняется.Увеличение V / Hz может все еще получить вас.

На данный момент, если ваша оценка показывает, что вы, вероятно, будете в порядке с более медленной скоростью, снова проверьте табличку с фамилией для FLA. Запустите машину и , быстро , проверьте рабочий ток с помощью амперметра . Если она ниже FLA, продолжайте загружать машину, внимательно следя за вещами. Если вы останетесь ниже FLA, вероятно, все будет в порядке.

Но! Работа на FLA теперь, когда охлаждающий вентилятор имеет пониженную производительность, все еще может стать проблемой.Вы должны следить за температурой двигателя и убедиться, что после продолжительного времени работы под нагрузкой он остается ниже повышения температуры на паспортной табличке.

Если даже без нагрузки вы видите FLA или более, вам нужно уменьшить напряжение, потому что двигатель, вероятно, насыщается. Прежде чем приступить к добавлению понижающих трансформаторов, серьезно подумайте о замене двигателя для правильной версии 50 Гц. Помните, что вам может потребоваться увеличить номинальную мощность, если вы собираетесь изменить передаточные числа, чтобы вернуть машину к ее первоначальной скорости.

Но подождите! А как насчет однофазных двигателей?
Последняя проблема, с которой необходимо столкнуться, - это однофазные двигатели. Все описанное выше относится к ним, но есть несколько добавок "ложка дегтя". Однофазные двигатели имеют пусковую обмотку. Поскольку однофазная мощность не имеет внутренней составляющей вращения, как у трехфазной, пусковая обмотка обеспечивает необходимый большой крутящий момент для вращения двигателя. Пусковая обмотка представляет собой очень большую нагрузку и, как правило, может работать только в течение нескольких секунд.Больше чем несколько секунд и дым начнет выходить вперед.

Центробежный выключатель обычно включается на роторе для управления питанием пусковой обмотки. Он остается закрытым, поэтому при подаче питания на двигатель обе обмотки, ход и пуск под напряжением. Когда двигатель быстро достигает скорости, центробежный аспект выключателя открывает пусковую обмотку, отключая его от дальнейшей работы.

Когда однофазный двигатель 50 Гц доводится до 60 Гц, функцию запуска можно отключить, поскольку двигатель достигает скорости центробежного переключателя на 20% раньше, чем обычно.Когда это происходит, пусковой момент двигателя внезапно уменьшается. Он может не ускориться дальше и никогда не достигнет нормальной скорости движения. Если это произойдет, дым на пути!

И наоборот, когда частота однофазного двигателя 60 Гц понижается, переключатель может не достигнуть скорости размыкания. Учитывая, что заданное значение скорости размыкания переключателя обычно составляет около 80% от скорости движения, вы можете увидеть потенциальную проблему. Помните, что двигатель будет вращаться на 20% медленнее.Если он не достигает скорости переключения, дым определенно находится на пути! Вы увидите это на мгновение.

Однофазные двигатели часто могут иметь два вида конденсаторов, связанных с ними. Первый - это рабочий конденсатор. Рабочий конденсатор увеличивает обычный вращающий момент двигателя. Второй - это пусковой конденсатор, используемый для увеличения пускового момента. Когда частота питания повышается, эти конденсаторы усиливают свои эффекты, что приводит к увеличению крутящего момента. Обычно это не проблема.Но если вы понижаете частоту, они теряют свои эффекты, и пусковые и / или вращающие моменты уменьшаются. Это может быть проблемой. Однако, если нагрузка вращается медленнее, она может выровняться.

Поскольку однофазные двигатели обычно меньше по размеру, часто эффективнее просто заменить их.

т. Теперь вы знаете, почему вы приобрели такую ​​«отличную цену» на покупку вашей машины.

Об авторе
Кит Кресс - консультант «широкого спектра», который занимается всем, от разработки встроенных контроллеров до систем питания пассажирских вагонов.С Китом можно связаться по телефону [email protected]

Кит является членом Гильдии технических писателей по адресу www.eng-tips.com . Он также MVP. Следуйте за Китом (itsmoked) на http://www.eng-tips.com/userinfo.cfm?member=itsmoked

,Регулятор напряжения и частоты

для автономного асинхронного генератора

Транскрипция

1 Международный журнал по электротехнике и информатике, том 6, номер 2, июнь 2014 года. Регулятор напряжения и частоты для автономного асинхронного генератора Ambarnath Banerji 1, Sujit K.Бисвас 2 и Бхим Сингх 3 1 кафедра электричества Технологический институт Мегнад Саха, Калькутта, Индия 2 кафедра электричества Университет Джадавпур, Калькутта, Индия, 3 кафедра электр. Индийский технологический институт, Калькутта, Индия Аннотация: Представлен контроллер напряжения и частоты (VFC) на основе системы аккумулирования энергии батареи (BFC) для автономного асинхронного генератора (ASG), приводимого в действие неуправляемой пико-гидротурбиной, используемой в режиме постоянной мощности. В этом документе. Возбуждение асинхронного генератора с конденсаторной батареей позволяет ему генерировать номинальное напряжение без нагрузки.Дополнительная потребляемая реактивная мощность ASG для нагрузки и для самой нагрузки обеспечивается VFC. Предлагаемый контроллер обладает способностью подавления гармоник, балансировки нагрузки и выравнивания нагрузки, а также контроля напряжения и частоты. VFC был реализован с использованием преобразователя источника напряжения (CC-VSC) на основе IGBT, имеющего батарею в своем звене постоянного тока. Простая и эффективная линейная схема управления с использованием управления SPWM была использована для управления CC-VSC. Эту схему управления легче реализовать на оборудовании, чем на других схемах, о которых сообщалось, поскольку в ней используются только линейные ПИ-контроллеры.Эффективность предлагаемого контроллера для автономного генератора демонстрируется моделированием на платформе MATLAB. Ключевые слова: автономный асинхронный генератор (ASG), регулятор напряжения и частоты (VFC), управление SPWM, линейные и нелинейные нагрузки, система накопления энергии батареи (BESS). I. Введение. Быстрое истощение запасов ископаемого топлива и изменения в мировой экономической среде, вызывающие увеличение стоимости топлива, дали толчок исследованиям альтернативных и нетрадиционных источников энергии.Некоторые из нетрадиционных источников энергии, таких как микро- или пико-гидрогенерация и энергия ветра, доступны в удаленном месте и имеют небольшую мощность. Это потребовало генератора, который прост в установке, стоит дешевле, прост в обслуживании, надежен и надежен. Одним из генераторов, отвечающих всем требованиям, является индукционный генератор [1]. Дальнейшее дерегулирование энергосистемы позволило автономное производство электрической энергии [2] - [3]. Таким образом, автономный асинхронный генератор (AAG) с его требованием возбуждения, выполняемым конденсаторной батареей, подключенной через его клеммы [4] - [8], стал наиболее подходящим вариантом.Однако основным препятствием в его коммерциализации является плохое регулирование напряжения и частоты. Это привело к ряду попыток исследовать регуляторы напряжения и частоты для постоянной [9] [16], а также применения с переменной мощностью [17] - [19]. Указанные контроллеры поддерживают либо трехфазные 3-проводные, либо трехфазные 4-проводные системы. Позднее питание для однофазных нагрузок также. Большинство зарегистрированных попыток для контроллера напряжения и частоты для автономной генерации с индукционным генератором основаны на гистерезисном контроле или контроле без несущей.В этой статье была предпринята попытка достичь характеристик, аналогичных описанному выше, с управлением на основе несущей или с управлением SPWM. Такой элемент управления по своей природе является линейным и использует элементы управления PI или PID, которые очень легко реализовать в режиме реального времени и являются менее сложными в аппаратном обеспечении, чем приведенный выше элемент управления. Постоянная потребляемая мощность, такая как Pico-hydro турбина, рассматривается для обеспечения ввода в асинхронный генератор. Получено: 26 февраля, принято: 2 апреля,

, com, sujit_biswas@hotmail.com, bhimsinghr@gmail..

2 Амбарнатх Банерджи и др. 2.Конфигурация системы На рисунке 1 показана схематическая конфигурация рассматриваемой автономной энергосистемы. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором работает как асинхронный генератор с помощью пико-гидротурбины с постоянной входной мощностью. Возбуждение без нагрузки обеспечивается конденсаторной батареей, соединенной треугольником. Потребительские нагрузки как в виде линейных, так и нелинейных нагрузок подключены к автономному асинхронному генератору. Контроллер напряжения и частоты (VFC) на основе системы аккумулирования энергии аккумуляторов (BESS) подключен в точке общего соединения (PCC).Рисунок 1. Принципиальная схема автономной энергосистемы. Когда потребительская нагрузка подключена, VFC обеспечивает дополнительное требование к реактивной мощности асинхронного генератора для поддержания напряжения на клеммах. VFC также выполняет выравнивание нагрузки, то есть поддерживает постоянную нагрузку асинхронного генератора. Если потребительская нагрузка уменьшает VFC, заряжает батарею и поддерживает постоянную нагрузку на генераторе. Поскольку входная мощность, обеспечиваемая турбиной, является постоянной, частота системы остается постоянной.VFC также обеспечивает устранение гармоник и балансировку нагрузки на PCC. Любой дисбаланс в нагрузке, вызванный либо однофазной нагрузкой, либо дисбалансом в трехфазной нагрузке, компенсируется VFC на PCC и не может мешать другим потребителям. Таким образом, качество электроэнергии нагрузки потребителя значительно повышается. Сердцем VFC является трехсторонний преобразователь напряжения с управлением по току (CC-VSC) с аккумулятором, подключенным к его шине постоянного тока. CC_VSC подключается к PCC через индукторы и резисторы Lf и Rf, которые могут быть индуктивностью рассеяния на каждой фазе и сопротивлением соединительного трансформатора.Работа CC-VSC контролируется контроллером SPWM. 3. Синусоидальное ШИМ-управление Принципиальная схема синусоидального ШИМ-контроллера показана на рисунке 2. Синусоидальный ШИМ на основе высокочастотной несущей частоты используется для генерации импульсов переключения для IGBT VSC [20] - [23]. Этот алгоритм основан на теории мгновенной реактивной мощности. Измеряется мгновенное напряжение и ток системы питания и нагрузки. Трехфазная система преобразуется в синхронно вращающуюся систему отсчета с использованием преобразования Паркса [24] [25].Компенсация достигается за счет управления i d и i q. Мгновенный я д Опорный ток генерируется PI регулированием напряжения на клеммы постоянного тока относительно опорного напряжения постоянного тока. Точно так же я д опорный ток генерируется PI регулирования переменного напряжения на клеммах VSC по отношению к напряжению на клеммах опорного переменного тока [22] [23]. Разъединенные компоненты i d и i q, полученные из преобразования abc в dq измеренного мгновенного трехфазного тока, затем регулируются двумя отдельными регуляторами PI относительно опорных токов i d и i q, полученных ранее.Для синхронизации преобразования abc в dq0 используется фазовая автоподстройка частоты (ФАПЧ). 251

Consumer load both in the form linear and nonlinear loads are connected to the autonomous asynchronous generator.

3 Контроллер напряжения и частоты для рисунка 2. Принципиальная схема управления синусоидальным ШИМ 4. Алгоритм моделирования управления DSTATCOM на основе несущей Управление VSC, показанное на рисунке 2, моделируется в дискретном режиме с использованием ode23tb на платформе MATLAB [26].Блок интегратора с дискретным временем [27] используется для реализации ПИ-регулятора. Прямой метод Эйлера используется для интеграции. Блок интегратора с дискретным временем приблизительно равен 1 / с по T / (Z-1), что приводит к следующему выражению для выхода Y (n) на n-м шаге. Y (n) = Y (n-1) + KT * U (n-1) (1) где U (n-1) - вход для контроллера в (n-1) -м интервале. шаг. T - время дискретизации. (1) Клемма PCC. Управление напряжением. Трехфазное напряжение питания (v sa v sb и v sc) считается синусоидальным и, следовательно, их амплитуда вычисляется как: V t = {(2/3) (v 2 sa + v 2 sb + v 2 sc)} (2) Вычисленное выше значение V t сравнивается с требуемым напряжением на клеммах V tref.Ошибка переменного напряжения V er (n) в n-й момент выборки равна V er (n) = (V tref - V t (n)) (3) где V t (n) - амплитуда измеренного трехфазного переменного напряжения на терминале PCC в n-й момент. Ошибка V er (n) подается на внешний ПИ-контроллер с использованием дискретного интегрирования по времени для генерации I qref. I qref (n) = I qref (n-1) + K ap {V er (n) - V er (n-1)} + K ai V er (n) (4) где K ap и K ai являются константы пропорционального и интегрального усиления внешнего ПИ-регулятора напряжения клеммы переменного тока на PCC. Фактическое значение I q генерируется преобразователем abc в dq с использованием преобразования парков по току нагрузки.I qref и I q сравниваются, и ошибка подается на внутренний регулятор тока PI для генерации V q. 252

The discrete-time integrator block [27] is used to implement the PI controller. Forward Euler method is used for integration.

4 Амбарнатх Банерджи и др. I qer (n) = (I qref (n) - I q (n)) (5) V q (n) = V q (n-1) + K bp {I qer (n ) - I qer (n-1)} + K bi I qer (n) (6) где K bp и K bi - константы пропорционального и интегрального усиления внутреннего ПИ-регулятора напряжения клеммы переменного тока на PCC (2) Управление напряжением на клемме постоянного тока VFC Ошибка напряжения постоянного тока V der (n) в n-й момент выборки вычисляется путем сравнения V dc шины постоянного тока с требуемым напряжением шины постоянного тока V dc_ref.V dcer (n) = (V dc_ref - V dc (n)) (7) где V dc (n) - измеренное напряжение постоянного тока на шине постоянного тока VFC в n-й момент. Внешний ПИ-контроллер использует ошибку постоянного напряжения V der (n) для генерации I dref. I dref (n) = I dref (n-1) + K ap {V dcer (n) - V dcer (n-1)} + K ai V dcer (n) (8) где K ap и K ai являются константы пропорционального и интегрального усиления внешнего ПИ-регулятора напряжения шины постоянного тока. Фактический I d генерируется преобразователем abc в dq с использованием преобразования парков по току нагрузки.I dref и I d сравниваются, и ошибка подается на внутренний контроллер тока PI для генерации V d I der (n) = (I dref (n) - I d (n)) (9) V d (n) = V d (n-1) + K bp {I der (n) - I der (n-1)} + K bi I der (n) (10) где K bp и K bi - константы пропорционального и интегрального усиления внутреннего ПИ-регулятора напряжения шины постоянного тока. (3) ШИМ-контроллер тока Сигналы V d и V q, сгенерированные выше, преобразуются в индекс модуляции m и фазу Ф, которые затем используются модулятором ШИМ для генерации требуемых импульсов для возбуждения IGBT VSC.Это заставляет VSC поддерживать напряжение на клеммах генератора путем генерации / поглощения требуемого реактивного тока и подачи / поглощения активной мощности от генератора для зарядки батареи и поддержания напряжения на стороне постоянного тока преобразователя. 5. Конструкция BESS Батарея была смоделирована с помощью эквивалентной схемы Thevenin [28] [31] и была представлена ​​как таковая на рисунках 1 и 2. V dc - это напряжение шины постоянного тока, V oc - разомкнутая цепь без нагрузки. напряжение батареи, R 2 - внутреннее сопротивление, а состояние перенапряжения представлено параллельной комбинацией R 1 и C 1.Сопротивление R 2 обычно мало. Поскольку ток саморазряда батареи небольшой, значение R2 велико. Напряжение на клеммах батареи [32] определяется как (2 2Vrms) Vb = 3 м (11) 253

computed by comparing the V dc of the dc bus with the desired dc bus voltage V dc_ref.

5 Регулятор напряжения и частоты для An m - это индекс модуляции с максимальным значением 1. V rms - это линейное напряжение на стороне переменного тока VSC. Энергия, запасенная в батарее, измеряется в киловатт-часах.Эквивалентная емкость модели батареи может быть математически представлена ​​как [28] [33] C1 = (кВтч * 3600 * 10) / 0. 5 (V oc max Voc min) (12) V ocmax и V ocmin являются максимальными и минимальное напряжение разомкнутой цепи аккумулятора во время его работы. Из приведенных выше уравнений, различные параметры батареи выбраны и приведены в приложении. На рисунке 3 показана основанная на MATLAB имитационная модель AAG вместе с его контроллером. Для автономной работы используется 4-полюсная, 415В, 50Гц, 4-полюсная асинхронная машина с Y-образным соединением.Данные по характеристикам машин получены имитацией насыщения и приведены в приложении и используются в модели. Моделирование выполняется на платформе MATLAB (версия 7.1) в дискретном режиме при размере шага 5 мкс с решателем ode 23 ТБ (жесткая / tr-bdf-2). Рисунок 3. Имитационная модель на основе MATLAB автономного асинхронного генератора с регулятором напряжения и частоты на основе BESS. 6. Результаты и обсуждение. Работоспособность предлагаемого контроллера для автономного асинхронного генератора наблюдается при воздействии сбалансированных / несбалансированных линейных и нелинейных нагрузок.Моделируемые и переходные сигналы напряжения генератора (V abc_b4), токов генератора (I abc_b4), тока нагрузки потребителя (I abc_b3), тока контроллера (Iabc_B2), напряжения шины контроллера (V abc_b2), напряжения аккумулятора (V dc), аккумулятора ток (I dc), скорость асинхронного генератора (w) и общее гармоническое искажение в PCC (THD V a_b4) при различных динамических условиях показаны на рис. 4 и рис. 5 для линейных и нелинейных нагрузок соответственно. Моделирование демонстрирует аспект контроля напряжения и частоты, балансировки нагрузки и выравнивания нагрузки, а также аспект устранения гармоник VFC.Параметры рассматриваемого асинхронного генератора представлены в приложении. Рисунок 6 и Рисунок 7 демонстрируют гармонический спектр напряжения и тока источника при сбалансированных / несбалансированных линейных и нелинейных нагрузках. A. Производительность AAG с VFC на основе BESS Линейная нагрузка подачи На рисунке 4 показана производительность VF контроллера на основе BESS для AAG со сбалансированными / несбалансированными нагрузками R-L. Система запускается со статической нагрузкой в ​​1 кВт на шину генератора и без нагрузки на шину потребителя. Нагрузка подается на шину потребительской нагрузки на 0.5 сек Однако ток шины генератора остается постоянным. Увеличенная нагрузка обеспечивается контроллером, представленным повышенным током батареи I dc. Это демонстрирует аспект выравнивания нагрузки VFC. Потребительская нагрузка составляет 1 кВт и 200 ВАР на фазу, то есть общая трехфазная нагрузка составляет 3 кВт и 600 ВАР. 254

5( V oc max Voc min ) (12) V ocmax and V ocmin are the maximum and the minimum open circuit voltage of the battery during its operation.

6 Амбарнатх Банерджи и др. V abc B4 (V) I abc B4 (A) V abc B2 (V) I abc B2 (A) I abc B3 (A) THD V a B4 (%) w (rp m) V dc (V) I dc (A) секунды Рисунок 4 Рабочие характеристики VFC для AAG со сбалансированными / несбалансированными линейными нагрузками.Рисунок 5а. Спектр гармоник напряжения источника AAG со сбалансированной линейной нагрузкой. Потребительская нагрузка имеет дельта-связь. Через 0,55 с одна фаза открывается, а через 0,6 с открывается другая фаза, создавая несбалансированную нагрузку. Снова фазы повторно соединяются через 0,65 с и 0,7 с, что снова делает нагрузку сбалансированной. VFC поддерживает постоянное напряжение и ток генератора, что показывает аспект балансировки нагрузки контроллера VF на основе BESS. Нагрузка снимается с шины потребительской нагрузки через 0,8 сек. После снятия потребительской нагрузки на 0.Через 8 секунд аккумулятор снова начинает заряжаться с генерируемой мощностью AAG. Это показывает, что контроллер VF на основе BESS поддерживает постоянную нагрузку на шине генератора и, таким образом, он может регулировать скорость генератора и, следовательно, системную постоянную частоты. В течение всего моделирования скорость (w) асинхронного генератора поддерживается почти постоянной на уровне 1500 об / мин. На протяжении всего моделирования напряжение на шине генератора остается постоянным, что показывает, что VFC обеспечивает динамическую реактивную мощность, необходимую для 255

Harmonic spectrum of AAG source voltage with balanced linear Load. The consumer load is delta connected. At 0.55 sec one phase is opened and at 0.

7 Регулятор напряжения и частоты для асинхронного генератора и нагрузки.Это демонстрирует аспект управления напряжением VFC. График THD V a_b4 показывает, что VFC способен уменьшать гармоники, генерируемые нагрузкой и преобразователем, и поддерживать THD напряжения шины генератора на уровне около 3%. Рисунок 5б. Спектр гармоник тока источника AAG со сбалансированной линейной нагрузкой. Рисунок 5с. Спектр гармоник напряжения источника AAG с несбалансированной линейной нагрузкой. 256

The graph of the THD V a_b4 shows that the VFC is capable of reducing the harmonics generated by the load and the

8 Амбарнатх Банерджи и др. Рисунок 5d.Спектр гармоник напряжения источника AAG с несбалансированной линейной нагрузкой. Рисунок 5е. Гармонический спектр напряжения звена постоянного тока VFC со сбалансированной линейной нагрузкой. На рисунках 5а-5f показан спектр гармоник напряжения источника V a B4, тока источника I abc B4 и напряжения V dc звена постоянного тока VFC с симметричной и несбалансированной линейной нагрузкой, а также напряжения звена постоянного тока. Общее гармоническое искажение напряжения очень мало. VFC уменьшает гармоники в PCC из-за потребительских нагрузок и из-за VSC в пределах, определенных стандартами IEEE 519.257

Figure 5a to 5f demonstrate the harmonic spectrum of the source voltage V a B4 source current I abc B4 and of the voltage V dc of the dc link of VFC

9 Регулятор напряжения и частоты для рисунка 5f. Гармонический спектр напряжения звена постоянного тока VFC с несбалансированной линейной нагрузкой. B. Производительность AAG с нелинейной нагрузкой подачи VFC на основе BESS: Рисунок 6 демонстрирует работу VF контроллера на основе BESS для сбалансированной / несбалансированной нагрузки подачи AAG. Система запускается при статической нагрузке 1 кВт на шину генератора и 1.Нагрузка 5 кВт на потребительскую шину. Нагрузка постоянного тока создается 3-фазным неуправляемым мостовым выпрямителем, имеющим резистивную нагрузку на стороне постоянного тока. Общая нагрузка частично обеспечивается асинхронным генератором, а частично - VFC. Ток шины генератора поддерживается постоянным. Ток шины нагрузки I abc_b3 рассматривается как сильно нелинейный. Однако ток шины генератора I abc B4 остается синусоидальным. График THD V a B4 показывает, что VFC способен уменьшать гармоники, генерируемые нагрузкой и преобразователем, и поддерживать THD напряжения шины генератора около 3.5% при подключении нелинейной нагрузки. Рисунок 6. Динамические характеристики VFC для AAG со сбалансированной / несбалансированной нелинейной нагрузкой. 258

The system starts with a static load of 1kW on generator bus and 1.5 kw dc load on consumer bus.

10 Ambarnath Banerji и др. Через 0,6 с одна фаза, подключенная к нагрузке, размыкается и создает дисбаланс в токе нагрузки. Фаза повторно соединяется через 0,7 с, что делает нагрузку снова сбалансированной. Дисбаланс в токе нагрузки мало влияет на напряжение и ток шины генератора.Однако THD напряжения генератора увеличивается до 4%. VFC поддерживает постоянное напряжение и ток генератора, что показывает аспект балансировки нагрузки контроллера VF на основе BESS. Потребительская нагрузка снимается с шины потребительской нагрузки через 0,8 сек. После снятия нагрузки через 0,8 с батарея начинает заряжаться за счет дополнительной генерируемой мощности асинхронного генератора. Это видно по изменению тока батареи. Это показывает, что контроллер VF на основе BESS поддерживает постоянную нагрузку на шине генератора и, таким образом, он может регулировать скорость генератора и, следовательно, системную постоянную частоты.THD снижается до 3%. Это демонстрирует аспект выравнивания нагрузки VFC. В течение всего моделирования скорость (w) асинхронного генератора поддерживается почти постоянной на уровне 1500 об / мин. На протяжении всего моделирования напряжение на шине генератора остается постоянным, что показывает, что VFC обеспечивает динамическую реактивную мощность асинхронного генератора. Это демонстрирует аспект управления напряжением VFC. Рисунок 7а. Спектр гармоник напряжения источника AAG со сбалансированной нелинейной нагрузкой.Рисунок 7б. Спектр гармоник тока источника AAG со сбалансированной нелинейной нагрузкой. 259

The VFC maintains the generator voltage and current constant, which shows the load balancing aspect of the BESS based VF controller. Consumer Load is removed from the consumer load bus at 0.8 sec.

11 Регулятор напряжения и частоты для рисунка 7c. Спектр гармоник напряжения источника ААГ с несбалансированной нелинейной нагрузкой. Рисунок 7d. Гармонический спектр тока источника AAG с несбалансированной нелинейной нагрузкой. На рисунках 7a-7f представлен спектр гармоник напряжения источника V a B4, тока источника I abc B4 и напряжения V dc звена постоянного тока VFC с симметричной и несимметричной нелинейной нагрузкой, а также напряжения звена постоянного тока.Общее гармоническое искажение напряжения очень мало. VFC уменьшает гармоники в PCC из-за потребительских нагрузок и из-за VSC в пределах, определенных стандартами IEEE 519. 260

Figure 7a to 7f present the harmonic spectrum of the source voltage V a B4 source current I abc B4 and of the voltage V dc of the dc link of VFC with

12 Амбарнатх Банерджи и др. Рис. 7e. Гармонический спектр напряжения звена постоянного тока VFC со сбалансированной нелинейной нагрузкой. Рисунок 7f. Гармонический спектр напряжения звена постоянного тока VFC с несбалансированной нелинейной нагрузкой.7. Заключение Эффективность контроллера напряжения и частоты на основе системы аккумулирования энергии аккумулятора для автономного асинхронного генератора была продемонстрирована для выравнивания нагрузки, регулирования напряжения и частоты. Было также продемонстрировано, что предлагаемый контроллер VF обладает хорошими возможностями для устранения гармоник и распределения нагрузки. Эти особенности VFC были достигнуты с помощью простого и линейного управления SPWM CC-VSC. Управление SPWM было достигнуто с помощью PI-контроллеров. Этот элемент управления SPWM гораздо проще реализовать в аппаратном обеспечении, чем в других известных схемах.Моделирование предлагаемого контроллера устанавливает, что предлагаемый VFC должен работать удовлетворительно для автономной системы, питающей как сбалансированные, так и несбалансированные линейные и нелинейные нагрузки. 261

. Harmonic spectrum of VFC dc link voltage with unbalanced nonlinear Load. 7.

13 Регулятор напряжения и частоты для ПРИЛОЖЕНИЯ: асинхронный генератор: 4 кВт, 415 В, 50 Гц, об / мин = 1440, короткозамкнутый ротор, пара полюсов = 2, R s = Ω, R r = Ω, L s = 0.004H, L r = 0,002H, L м = 69,31 мГн, инерция J = кг м 2 Батарея конденсатора возбуждения без нагрузки, треугольник подключен, каждый из 550 мкФ. Характеристики первичного двигателя T sh = k 1 k 2 * ω, k 1 = 3100 и k 2 = 2. Параметры DSTATCOM: L f = 800 мкГн, R f = Ω и R 2 = 0,1 Ω, R s = 10k Ω, C s = F, C dc = 1500 мкФ, K ap = 5, K ai = 20 K bp = 0,0 5, K bi = Список литературы: [1] Б. Сингх, Индукционный генератор Предполагаемый, Элект. Мах. Power Syst., Vol. 23, с., [2] Р.С. Дуган М.Ф. McGranaghan, S. Santoso и H. W. Beaty, Качество систем электроснабжения, Tata McGraw Hill Education, Нью-Дели, 2-е место.Ed [3] Ann-Marie Borbely и Jan F. Kreider, Распределенная генерация. Парадигма власти для нового тысячелетия, CRC press, Вашингтон, округ Колумбия. [4] GKSingh, Индукционный генератор с самовозбуждением, исследование, исследование электроэнергетических систем, том 69, нет 2-3, стр., Май [5] Р.С. Bansal, Трехфазный индукционный генератор с автоматическим возбуждением: обзор, IEEE Trans. на преобразование энергии, том. 20, № 2, с., Июнь [6] Р.С. Бансал, Т.С.Бхатти и Д.П. Котари, Библиография по применению индукционного генератора в нетрадиционных энергетических системах, IEEE Trans.на преобразование энергии, том. EC-18, № 3, с., Сент. [7] Д.Б. Уотсон и И.П. Мильнер, Автономная и параллельная работа самовозбуждающегося индукционного генератора, Международный журнал по образованию в области электротехники, том 22, с., [8] А.Х. Аль-Бахрани и Н.Х. Малик, Устойчивый анализ состояния асинхронного индуктивного генератора с параллельным управлением, IEE Proceedings , Шт. Кл. 140, № 1, с. [9] E.G. Marra и J.A. Pomilio, индукционный генератор с самовозбуждением, управляемый двунаправленным преобразователем VS-PWM для сельской местности, IEEE Trans.по промышленным применениям, вып. 35, нет 4, pp, июль / август [10] Р. Бонерт и С. Раякаруна, Самовозбужденный индукционный генератор с превосходным контролем напряжения и частоты, Proc. Текущий месяц Elect. Eng. Генерал Трансм. Distrib., Vol. No.1 pp.33-39, January [11] E. Suarez и G. Bortolotto, Управление частотой напряжения индуктивного генератора с самовозбуждением, IEEE Trans. Энергетика. Convers., Vol. 14, № 3, с., Сент. [12] Б. Сингх, С. С. Мурти и С. Гупта, Анализ и реализация электронного контроллера нагрузки для индуктивного генератора с самовозбуждением, Учеб.Текущий месяц Elect. Англ., Gen. Transm. Distrib., Vol. 151, № 1, pp. Jan [13] B. Singh, S.S. Murthy and S. Gupta, Анализ переходных процессов самовозбуждаемого индукционного генератора с электронным контроллером нагрузки, питающим статические и динамические нагрузки, IEEE Trans. Ind. Appl., Vol. 41, нет. 5, стр., Сентябрь [14] Б. Сингх, С. С. Мурти и С. Гупта, Анализ и разработка электронного контроллера нагрузки для индуктивных генераторов с самовозбуждением, IEEE Trans. Энергия Convers. Том 21, нет. 1, pp, Mar [15] B. Singh, S.S. Murthy and S. Gupta, Регулятор напряжения и частоты для индуктивного генератора с самовозбуждением, Elect.Силовой компонент. Сист. Том 34, нет 2, стр., Февраль

DSTATCOM parameters : L f = 800µH, R f = 0.004 Ω, and R 2 = 0.1 Ω, R s = 10k Ω, C s = 25000 F, C dc = 1500 µf, K ap = 5, K ai = 20 K bp =0.0 5, K bi = 2. 8. References: [1] B.

14 Ambarnath Banerji, et al. [16] J.A. Barrado и R. Grino, Управление напряжением и частотой для индуктивного генератора с самовозбуждением с использованием 3-фазных 4-проводных электронных преобразователей, в Proc. 12-й международный IEEE Силовая электроника Motion Control Conf. Август 2006 г., стр. [17] Б. Сингх, С. С. Мурти и С. Гупта, стабилизатор напряжения на основе STATCOM для самовозбужденного индукционного генератора, питающего нелинейные нагрузки, IEEE Trans.Ind. Electron. Том 53, нет. 5, pp, Oct [18] Б. Сингх, С.С. Мурти и С. Гупта, Анализ и разработка стабилизатора напряжения на основе STATCOM для индуктивного генератора с самовозбуждением, IEEE Trans. Энергия Convers. Том 19, нет. 4, с., Декабрь [19] М.Б. Бреннен и А. Аббондати, Статический возбудитель для индукционного генератора, IEEE Trans. Ind. Appl. Том 13, № 5, с. [20] Дж. Сун, Д. Чарковский и З. Забар. Смягчение мерцания напряжения с использованием ШИМ-распределения STATCOM, IEEE Power Engg. Общество Summer Meet. Том 1 пп, [21] с.Шаудер и Х. Мехта, векторный анализ и управление усовершенствованными статическими компенсаторами VAR, IEE Proc.-C, vol. 140, pp, July [22] W. Freitas, E. Asada, A. Morelato и W. Xu, Динамическое совершенствование индукционных генераторов, подключенных к распределительным системам с использованием DSTATCOM, Proc. IEEE Int. Против. О технологии энергосистем, PowerCon 2002, том 1, с. [23] М. Джазайери и М. Фендерески, Стабилизация ветрогенератора, подключенного к электросети, во время нарушений электросети STATCOM, в Proc. IEEE 42-й Интер.Conf. Uni. Power Engg., UPEC 2007, pp. [24] H. Akagi, Y. Kangawa and A. Nabae, Компенсатор мгновенной реактивной мощности, включающий коммутирующие устройства без компонентов накопления энергии, IEEE Trans. по промышленным применениям, вып. IA-20, май-июнь [25] E.H. Watanbe, R.M. Стефан, М. Аредес, Новые концепции мгновенных активных и реактивных мощностей в электрических системах с общими нагрузками, IEEE Power Delivery, том 8, № 2, стр., Апрель [26] Г. Сибил, Хоанг Ле-Хай, Цифровое моделирование энергетических систем и силовой электроники с использованием MATLAB / Simulink Power System Blockset, IEEE Power Engg.Soc., Winter Meeting [27] Файл справки Блок интегратора дискретного времени MATLAB 7.1 [28] Z.M. Salameh, M.A. Casacca, W.A. Lynch, Математическая модель для свинцово-кислотных аккумуляторов, IEEE Trans. Преобразование энергии, том 7, № 1, с., [29] З.М. Salameh, M.A. Casacca, W.A. Lynch, Определение емкости свинцово-кислотных аккумуляторов с помощью метода математического моделирования, IEEE Trans. Преобразование энергии, том 7, № 3, с., [30] М. Чен, Г.А. Rincon-Mora, точная модель электрической батареи, способная прогнозировать время работы и производительность I-V, IEEE Trans.Преобразование энергии, том 21, № 2, стр. [31] М. Ceraola, Новые динамические модели свинцово-кислотных аккумуляторов, IEEE Trans of Power System, том 15, № 2. 4, с., [32] Н. Мохан, Т.М. Undeland, W.P. Роббинс, Силовые электронные преобразователи, применение и дизайн, третье изд., Wiley India, New Delhi, 2007 [33] Бхим Сингх, Амбриш Чандра, Контроллер напряжения и частоты на батарейках для изолированных асинхронных генераторов с параллельным управлением, Международный симпозиум IEEE по промышленной электронике , ISIE 2007, стр.

Gupta, STATCOM based voltage regulator for selfexcited induction generator feeding non-linear loads, IEEE Trans. Ind. Electron. Vol. 53, no. 5, pp. 1437-1452, Oct. 2006. [18] B. Singh, S.S. Murthy and S.

15 Регулятор напряжения и частоты для Амбарнатха Банерджи Он получил B.E. степень в области электротехники в Университете Рурки, Индия и степень магистра в Университете Раджастана, Индия. Он имеет 22-летний опыт работы в системах управления в различных отраслях промышленности, таких как электростанции, сталелитейная промышленность и химические заводы. В настоящее время он связан с отделом электротехники Мехнадского технологического института Саха в Калькутте. В сферу его интересов входят силовая электроника, системы питания, статическая компенсация напряжений. Он является членом IEEE, пожизненным членом Института инженеров (Индия) и членом Ассоциации компьютерной электроники и инженеров-электриков.Суджит Кумар Бисвас получил степень Б.Э. степень (с отличием) в области электротехники, полученная в Университете Джадавпур, Калькутта, в 1978 году, а затем степень магистра (с отличием) в области электротехники, полученная в Индианнском институте науки, Бангалор. С тех пор он работал в отделе электротехники Индийского института науки, Бангалор, в течение периода, когда он получил докторскую степень. Он поступил на факультет электротехники, Университет Джадавпур, Калькутта, в 1987 году в качестве читателя, где он в настоящее время является профессором.Он занимал должность заведующего кафедрой электротехники в Ядавпурском университете. Сфера его интересов - преобразование статической энергии, электроприводы, применение силовых полупроводников, магнетизм и прикладная электроника. Он является автором 33 исследовательских публикаций в рецензируемых журналах [из которых 8 находятся в Транзакциях IEEE и 3 в материалах IEE (в настоящее время журналы IET)) и 62 статей в национальных и международных конференциях (из которых 48 на конференциях IEEEE) и около 42 схемных идей. / популярные статьи по электронике.Он также имеет два патента на схемы полупроводниковых силовых преобразователей и подал заявку на патент на специальный генератор. Он был членом нескольких национальных и международных комитетов и работал внешним экспертом в нескольких организациях правительства Индии. Доктор Бисвас получил несколько наград, среди которых наиболее престижными являются медаль Индийской национальной научной академии для молодых ученых в 1987 году и награда IETE-Bimal Bose за выдающийся вклад в области силовой электроники. Он является пожизненным членом Солнечной энергии. Общество Индии, член Института инженеров (Индия), сотрудник Института инженеров по электронике и телекоммуникациям (Индия) и старший член Института инженеров по электротехнике и электронике (США).Его имя записано на панели, которая доработала Стандарт IEEE: «Рекомендуемая практика и требования для гармонического управления в электроэнергетических системах». Один исследовательский документ по технике привода затворов для IGBT упоминается в Замечаниях по применению для IGBT двух крупнейших международных производителей - International Rectifier и ST-Microelectronics. Был связан в качестве консультанта с несколькими крупными отраслями в Индии для разработки местных технологий в области силовой электроники и приводов.Бхим Сингх родился в Рахманпуре, Индия, в 1956 году. Он получил степень Б.Э. степень в области электротехники в Университете Рурки, Рурки, Индия, и M.Tech. степень в области силовых аппаратов и систем, а также степень доктора философии степень в Индийском технологическом институте, Нью-Дели, Индия, в 1977, 1979 и 1983 годах, соответственно. В июле 1983 года он поступил на факультет электротехники Университета Рурки в качестве лектора, а в марте стал читателем. В декабре 1990 года он стал доцентом, а в феврале 1994 года - доцентом кафедры электротехники, Индийский технологический институт, Нью-Дели, Индия.С августа 1997 года он был профессором. Автор более 200 научных работ в области силовой электроники, 264

He is presently associated with the Electrical Department of Meghnad Sahaa Institute of Technology Kolkata. His field of interest include, power electronics, power systems, static VAr compensation..

16 Ambarnath Banerji и др. CAD и анализ электрических машин, активных фильтров, индуктивных генераторов с самовозбуждением, промышленной электроники, статической VAR-компенсации, а также анализа и цифрового управления электроприводами. ПрофессорСингх является членом Института инженеров (Индия) и Института инженеров по электронике и телекоммуникациям, а также пожизненным членом Индийского общества технического образования, Индийского системного общества и Национального института качества и надежности. 265

Singh is a Fellow of the Institution of Engineers (India) and Institution of Electronics and Telecommunication Engineers, ,

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о