Stáhnout prezentaci
Prezentace se nahrává, počkejte prosím
1
Modelování a simulace podsynchronní kaskády
Elektrické stroje, přístroje a pohony Katedra elektrických pohonů a výkonové elektroniky Modelování a simulace podsynchronní kaskády Vedoucí diplomové práce: doc. Ing. Ivo Neborák, CSc. Řešitel: Bohumil Maliňák
2
Zadání diplomové práce
Popište princip činnosti podsynchronní kaskády. Sestavení matematického modelu podsynchronní kaskády. Sestavení simulačního modelu podsynchronní kaskády. Ověření vlastností pohonu s podsynchronní kaskádu pomocí simulace.
3
Principiální schéma podsynchronní kaskády
Obr. 1 – Schéma podsynchronní kaskády Obr. 2 – Mechanické charakteristiky
4
Dimenzování měničů v rotoru
Pro dimenzování je nutno použít následující vztahy: Pro můstkové spojení je maximální stejnosměrné napětí: Napětí střídače při úhlu a = 150°: Pro napětí střídače platí též: Sekundární napětí transformátoru volíme tak, aby pro napětí a rozsah regulace bylo nastaveno odpovídající protinapětí: Měnič je dimenzován na spodní hranici regulačního rozsahu smax.U20. K dosažení této rychlosti jsou většinou paralelně připojeny spouštěcí odpory. Pozn.: Odpory mohou být i ve stejnosměrném meziobvodu.
5
Matematický model podsynchronní kaskády
Zjednodušení: pro asynchronní motor: Stroj je symetrický, vinutí je symetricky rozloženo po obvodu stroje, vzduchová mezera konstantní. Nulový vodič není připojen. Ztráty v železe zanedbány. Odpory a indukčnosti ve všech fázích stejné a konstantní. Činný odpor a indukčnost napájecího zařízení se při řešení přechodných dějů obvykle zanedbávají. pro měniče v rotoru Měniče jsou uvažovány jako celek. Ideální polovodičové prvky s ideální komutací. Neuvažování vlivu vyhlazovací tlumivky ve stejnosměrném meziobvodu. Napájení měničů bráno jako indukované napětí asynchronního motoru.
6
Matematický model podsynchronní kaskády
Model asynchronního motoru byl sestaven na základě rovnic ve stavovém prostoru:
7
Matematický model podsynchronní kaskády
Pro měniče v rotoru bylo potřeba vytvořit modifikaci modelu asynchronního motoru. Postup byl následující: Bylo potřeba snímat indukované napětí rotoru. To pak synchronizovat s řídícím napětím, kterým je řízeno protinapětí na výstupu. Takto synchronizované napětí přivádět zpět do modelu asynchronního motoru s kladnou zpětnou vazbou jako napětí vnucované do rotoru.
8
Matematický model podsynchronní kaskády
Obr. 1 – Blokové schéma asynchronního motoru s parametry měničů v rotoru
9
Simulační schéma podsynchronní kaskády
Je použit 3-f asynchronní motor s kroužkovou vazbou P112-M04 o parametrech: Pn = 2,7 kW; nn = 1360 ot./min.; p = 2; fn = 50 Hz; Mn = 19 Nm; U20 = 108 V; Jm = 0,013 kgm2. Pro regulaci jsou použity PI regulátory o parametrech: KRI = 0,1; TRI = 100 ms; omezeni = -6,67 V; 0 V KRw = 3; TRw = 500 ms; omezeni = ± 50 A Parametry experimentálně nastaveny. Obr. 1 – Regulační struktura podsynchronní kaskády
10
Simulační schéma podsynchronní kaskády
Obr. 2 – Simulační model struktury podsynchronní kaskády
11
Simulační výsledky V MATLABu jsem nasimuloval podsynchronní kaskádu podle uvedeného simulačního modelu. Provedl jsem experimentální nastavení parametrů regulačního obvodu podsynchronní kaskády. V následující části jsou pak uvedeny jednotlivé průběhy, ze kterých jsem si ověřil vlastnosti pohonu s podsynchronní kaskádou.
12
Průběhy pro regulační rozsah 1:2
t [s] t [s] Obr. 1 – Průběh proudu is [A] pro žádanou rychlost wž = 157 rad/s Obr. 2 – Průběh proudu is [A] pro žádanou rychlost wž = 120 rad/s t [s] t [s] Obr. 3 – Průběh proudu is [A] pro žádanou rychlost wž = 90 rad/s Obr. 4 – Průběh proudu is [A] pro žádanou rychlost wž = 80 rad/s
13
Průběhy pro regulační rozsah 1:2
t [s] t [s] Obr. 1 – Průběh proudu ir [A] pro žádanou rychlost wž = 157 rad/s Obr. 2 – Průběh proudu ir [A] pro žádanou rychlost wž = 120 rad/s t [s] t [s] Obr. 3 – Průběh proudu ir [A] pro žádanou rychlost wž = 90 rad/s Obr. 4 – Průběh proudu ir [A] pro žádanou rychlost wž = 80 rad/s
14
Průběhy pro regulační rozsah 1:2
t [s] t [s] Obr. 1 – Průběh rychlosti wm [rad/s] pro žádanou rychlost wž = 157 rad/s Obr. 2 – Průběh rychlosti wm [rad/s] pro žádanou rychlost wž = 120 rad/s t [s] t [s] Obr. 3 – Průběh rychlosti wm [rad/s] pro žádanou rychlost wž = 90 rad/s Obr. 4 – Průběh rychlosti wm [rad/s] pro žádanou rychlost wž = 80 rad/s
15
Průběhy pro regulační rozsah 1:2
t [s] t [s] Obr. 1 – Průběh momentu M [N.m] pro žádanou rychlost wž = 157 rad/s Obr. 2 – Průběh momentu M [N.m] pro žádanou rychlost wž = 120 rad/s t [s] t [s] Obr. 3 – Průběh momentu M [N.m] pro žádanou rychlost wž = 90 rad/s Obr. 4 – Průběh momentu M [N.m] pro žádanou rychlost wž = 80 rad/s
16
Průběhy pro regulační rozsah 1:2
t [s] t [s] Obr. 1 – Průběh úhlu řízení ař [rad] pro žádanou rychlost wž = 157 rad/s Obr. 2 – Průběh úhlu řízení ař [rad] pro žádanou rychlost wž = 120 rad/s t [s] t [s] Obr. 3 – Průběh úhlu řízení ař [rad] pro žádanou rychlost wž = 90 rad/s Obr. 4 – Průběh úhlu řízení ař [rad] pro žádanou rychlost wž = 80 rad/s
17
Závěr Podsynchronní kaskáda využívá stávající třífázový asynchronní motor s kroužkovou kotvou. K rotoru připojena sestava měniče, která je napájena transformátorem. Pro přepínání mezi regulačními rozsahy je nutno připojit transformátor s určitým typovým výkonem – pro nižší rozsah vyšší typový výkon transformátoru. Při stejném momentu pohonu sledujeme změnu rychlosti od jmenovitých otáček do nejnižších možných při daném regulačním rozsahu. Provedl jsem ověření vlastností pohonu s podsynchronní kaskádou, tyto vlastnosti odpovídají vlastnostem teoretickým.
18
Děkuji za pozornost
Podobné prezentace
