Цель работы:
Исследовать и разработать способы алгоритмов и программного обеспечения для экспериментального автоматизированного определения механических характеристик и параметров асинхронных двигателей.
В работе требуется решить следующие задачи:
1. Разработать метод измерения динамических механических характеристик АД, близким к статическим, рекомендуемый к использованию в научных исследованиях, при проведении учебных лабораторных занятий и при приемо-сдаточных испытаниях в ремонтно-производственных организациях.
2. Разработать метод и алгоритмы для определения активных сопротивлений и индуктивностей статора и ротора АД при неподвижном роторе.
3. Проанализировать шум измерительной системы, подтверждающий допустимость применения статистических методов устранения помех в измеряемом сигнале.
4. Произвести сравнение различных методов статистической обработки зашумленных сигналов системы измерения с целью минимизации ошибки измерения.
5. Получить расчетные формулы для определения обобщенных параметры статора и ротора as , аг и коэффициента рассеяния асинхронного двигателя а по результатам измерения его переменных (момента, скольжения и действующего значения тока статора) при установившемся режиме работы в двух точках.
6. На основе измерения напряжения, тока статора и скорости вращения определить все параметры асинхронного двигателя в режиме реального времени.
Методы исследования, используемые в работе:
Динамические методы исследований.
Актуальность работы:
Асинхронные двигатели являются простыми, надежными и наиболее распространенными электрическими машинами. К их недостаткам относится сложность управления моментом и скоростью вследствие нелинейности математического описания. Современные системы управления устраняют этот недостаток, что позволило асинхронному регулируемому электроприводу стать альтернативой электропривода постоянного тока. Для создания эффективной системы управления необходим алгоритм определения параметров. Знание параметров также важно для конструкторов и математического моделирования электропривода.
Анализ публикаций по способам экспериментального определения параметров АД показывает, что необходимость обеспечения высокого качества работы электроприводов с полупроводниковыми преобразователями, и прежде всего с ПЧ, обусловливает повышенные требования к точности математического описания. Поэтому важное место в современном электроприводе занимает разработка эффективных способов экспериментального определения параметров двигателей. Многие современные преобразователи частоты, использующие математическую модель объекта управления, имеют встроенную функцию определения параметров. При этом способы определения параметров в информационных материалах фирм-изготовителей как правило не описываются.
Из проведенного обзора установлено также, что вопросам определения параметров асинхронного двигателя посвящено много работ и разработаны разные подходы к данной проблеме. Несмотря на то, что имеются многочисленные публикации, посвященные проблеме определения параметров АД (особенно в зарубежных журналах), в них рассматриваются только отдельные вопросы. Особенно мало исследований посвящено вопросам разработки алгоритмов и полного математического описания, связанного с конкретной обработкой результатов эксперимента.
Рекомендации по содержанию работы (содержание теоретической и экспериментальной частей корректируется по указанию научного руководителя или по заданию предприятия-заказчика при выдаче задания на выполнение работы) :
ВВЕДЕНИЕ.
1. Обоснование постановки задач для исследований.
1.1. Анализ экспериментальных способов определения параметров АД.
1.2. Анализ экспериментальных способов измерения механических характеристик АД.
1.3. Постановка задач для исследований.
2. Способ измерения механических характеристик асинхронных двигателей, близких к статическим.
2.1. Измерение статических характеристик.
2.2. Способ измерения динамической характеристики, близкой к статической.
2.3. Измерение момента испытуемого двигателя по моменту нагрузочной машины.
2.4. Определение момента испытуемого двигателя по его измеренным переменным.
2.4.1. Выбор формул для измерения электромагнитного момента АД.
2.4.2. Измерение момента испытуемого двигателя по переменным статора АД.
2.4.3. Измерение момента испытуемого двигателя по переменным ротора ИД.
2.4.4. Программные средства управления устройством ЦАП-АЦП.
2.5. Выводы по главе.
3. Определение параметров ад по показателям переходных процессов при неподвижном
роторе.
3.1. Математическое описание испытуемых схем включения
3.1.1. Вывод расчетных формул для схемы спадающего тока.
3.1.2. Вывод расчетных формул для схемы возрастающего тока.
3.2. Определение обобщенных параметров АД при использовании регрессионного анализа.
3.2.1. Метод градиентного спуска.
3.2.2. Метод Левенберга-Марквардта.
3.3. Экспериментальная проверка.
3.3.1. Метод интегрально-дифференциальных критериев
3.3.1.1. Определение параметров АД по схеме спадающего тока.
3.3.1.2. Определение параметров АД по схеме возрастающего тока.
3.3.2. Регрессионный анализ.
3.3.2.1. Определение параметров АД по схеме спадающего тока.
3.3.2.2. Определение параметров АД по схеме возрастающего тока.
3.3.3. Анализ результатов.
3.4. Выводы по главе.
4. Определение обобщенных параметров асинхронного двигателя по измеренным переменным двух установившихся режимов.
4.1. Вывод расчетных формул.
4.2. Экспериментальная проверка расчетных формул.
4.3. Выводы по главе.
5. Определение параметров асинхронного двигателя с применением расширенного фильтра калмана.
5.1. Применение фильтра Калмана в задачах измерения состояния и параметров динамических систем.
5.2. Определение состояния и параметров асинхронного двигателя.
5.2.1. Определение обобщенного параметра a's.
5.2.2. Определение параметров кх, кг и потокоспепления ротора.
5.2.3. Определение обобщенных параметров а'г, <�У.
5.3. Выводы по главе.
Расширенный список рекомендуемой литературы:
1. Амосов А.А., Дубннский Ю.А., Копченова Н.В. Вычислительные методы для инженеров: Учеб. пособие.— М.: Высш. шк. 1994. — 544 е.: ил.
2. Асинхронные двигатели серии 4 А: Справочник// А.Э. Кравчик, М.М. Шлаф, В.И. Афонин, Е.А. Соболенская.— М.: Энергоатомиздат, 1982.504 е.: ил.
3. Барац Е.И. Разработка и исследование усовершенствованных структур электроприводов на основе систем ПЧ-АД при различных способах управления: Диссертация канд. техн. наук: 05.09.03. — Екатеринбург, 2000. —250 с.
4. Бендат Дж., Пирсол А. Измерение и анализ случайных процессов: Пер. с англ.— М.: Мир, 1974. — 464 с.
5. Бронштейн И.Н. Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов: Справочник. — 15-е изд. — М.: Наука. Физматлит, 1998. — 608 с.
6. Булгаков А.А. Частотное управление асинхронными двигателями.—3-е перераб. изд.— М.: Энергоиздат, 1982.—216 е., ил.
7. Бюттнер Ю., Гусяцкий Ю.М., Кудрявцев А.В. и др. Электропривод переменного тока с частотным управлением. — М., МЭИ, 1989. — 76 с.
8. Васильев В.П. Цифровые фильтры в радиоприемных устройствах (методы расчета) — М.: МЭИ, 1990. — 84 с.
9. Васильев В.П. Цифровые фильтры в радиоприемных устройствах (основы цифровой фильтрации) — М.: МЭИ, 1987. — 76 с.
10. Вешеневский С.Н. Характеристики двигателей в электроприводе. — М.: Энергия, 1966. — 344 с.:ил.
11. Вольдек А.И. Электрические машины. Учебник для студентов втузов.3.е изд., перераб. — Л.: Энергия, 1978, — 832 с.:ил.
12. Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. — М. 1998. — 864 с.:ил.
13. Голубь Н.Г. Искусство программирования на Ассемблере. Лекции и упражнения. — СПб.: ООО "Диасофт", 2002. — 656 с.:ил.
14. Гольденберг Л.М. и др. Цифровые фильтры. — М.: Связь, 1974. — 60 с.:ил.
15. Гольдфарб Л.С. Конспект лекций по курсу "Теория автоматического регулирования". — М., 1965,256 с.:ил.
16. Гутер Р.С., Овчинский Б.В. Элементы численного анализа иматематической обработки результатов опыта. — М., 1970.— 432 е.: ил.
17. Гучаншев Х.М. Идентификация параметров моделей асинхронных двигателей для систем электроснабжения. Диссертация канд. техн. наук: 05.09.03. — Краснодар, 1998. — 163 с.
18. Двигатели асинхронные трехфазного тока крановые и таллургические серий MTF, MTKF, МТН, МТКН. Электротехника, 01.30.01-82, Информэлектро, 1982.
19. Димитров Д.А., Михов М.П Построение механических характеристик АД при номинальном напряжении.// Изв. ВМЕИ Ленин, 1976, — №2 — с. 13-20
20. Зевеке Г.В. Ионкин П.А. и др. Основы теории цепей: Учебник для вузов. — 5-е изд., перераб.— М.:Энергоатомиздат, 1989. — 528 е.: ил.
21. Иванов-Смоленский А.В. Универсальные механические характеристики асинхронных машин с учетом скорости изменения скольжения: Электричество. — 1963, — №1, с. 48-52.
22. Иванов-Смоленский А.В. Влияние скорости изменения скольжения на момент асинхроной машины: Электричество. — 1950, —№ 6, с. 54-60.
23. Карташев В.Г. Николаев A.M. Дискретные и цифровые сигналы и фильтры. Общая теория устойчивости равновесия. — МЭИ, 1981.
24. Каширских В.Г., Завьялов В.М. Определение в реальном времени активного сопротивления и потокосцепления ротора асинхронного двигателя при его работе в установившемся режиме// Вестн. КузГТУ.— 2003, — №1, — С.21 -24.
25. Каширских В.Г., Завьялов В.М. Определение индуктивности ротора асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором// Вестн. КузГТУ. — 2003. — №1, — с.20-21.
26. Каширских В.Г., Завьялов В.М. Оценка параметров и состояния асинхронного двигателя при динамической нагрузке. — М.: 2002, — 11 с. Деп. В ВИНИТИ 26 дек. 2002, №2265-В2002
27. Каширских В.Г., Завьялов В.М. Оценка параметров и состояния асинхронного двигателя при установившемся режиме работы. — М., — 2002. — 11 с. — Деп. В ВИНИТИ 26 дек. 2002, №2266-В2002
28. Каширских В.Г., Завьялов В.М. Соколов Д.В. Идентификация параметров асинхронного электродвигателя с помощью метода наименьших квадратов// Вестн. КузГТУ.—2002.-№2.— С.17-19.
29. Каширских В.Г., Завьялов В.М. Соколов Д.В. Идентификация параметров асинхронного электродвигателя с помощью расширенного фильтра Калмана// Вестн. КузГТУ.—2002,—№2,— С. 18-20.
30. Каширских В.Г., Завьялов В.М. Соколов Д.В. Определение кривой намагничивания асинхронного двигателя по результатам испытания на холостом ходе// Вестн. КузГТУ. — 2002, — №2, — С. 14-16.
31. Ключев В.И. Теория электропривода: Учеб. для вузов. — 3-е изд. перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1998. — 704 е.: ил.
32. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин. — М.: Высшая школа, 1994. — 318 с.:ил.
33. Кравченко Ю.И., Вакуленко К.Н. Устройство для оценки качества механической характеристики общепромышленных асинхронных двигателей// Вестн. Киевского политехнического института.— 1976. №13 —с. 44-47.
34. Краличкин Л.К. Погрешности косвенных методов измерения полезного момента асинхронного двигателя// Тр. Горькое. Ин-та инж. Вод. Трансп. — 1975 — № 78 — с. 92-98.
35. Краличкин Л.К Измерение вращающего момента при переменной скорости вращения асинхронного двигателя// Тр. Горьков. Ин-та инж. Вод. Трансп. — 1980 — №182 — с. 77-82.
36. Крановое электрооборудование: Справочник/Алексеев Ю.В.,
37. Богословский А.П., Певзнер Е.М. и др. ; под ред. А.А, Рабиновича. — М.: Энергия, 1979. — 240 с.:ил.
38. Кривоцюк Ан. А. Фильтр Калмана в задачах измерения параметров нелинейных динамических систем//Измерительная техника. — 1986, — №7. —с. 8-10.
39. Лапа В.Г. Математические основы кибернетики. — Киев: Вища Школа. 1974.-452 с.
40. Масандилов Л.Б., Ташлицкий М.М. Способ быстрого измерения механических характеристик асинхронных двигателей// Труды МЭИ. Электропривод и системы управления — 2002. — Вып. 678. — С. 26-32.41.
Комплекс методик определения места повреждения в распределительных электрических сетях напряжением 6 - 35 кВ по параметрам установившихся и переходных режимов
Цель работы:
Разработать комплекс методов определения поврежденных участков на ВЛ в РЭС, включая обрывы фазных проводов, адаптированных к различным условиям повреждения и режимам заземления нейтрали.
В работе требуется решить следующие задачи:
Многообразить физические процессы, приводящих пробоям изоляции и сопровождающих однофазные замыкания на землю (ОЗЗ), не создающие предпосылок для разработки одной универсальной методики по определению мест повреждения на ВЛ
Методы исследования, используемые в работе:
Применением апробированных моделей электропередачи, использованием общепринятых физических допущений в отношении моделирования линий электропередачи, использованием теоретических и экспериментальных данных других авторов и сопоставлением с ними полученных результатов.
Актуальность работы:
Устойчивое функционирование единого сетевого электроэнергетического комплекса России невозможно без надежной и качественной работы распределительных электрических сетей (РЭС), которые являются завершающим звеном в системе обеспечения потребителей электроэнергией и находятся в непосредственном взаимодействии с конкретным потребителем. В современных условиях непрерывно возрастают требования к надежности и бесперебойности электроснабжения предприятий, учреждений, жилищных массивов и других объектов народного хозяйства. Поэтому предотвращение или быстрейшая ликвидация повреждений электрических сетей является важнейшей задачей. На балансе федеральной и региональных сетевых компаний находится более 500 тысяч подстанций 6-35/0,4 кВ и более 1,1 млн. км воздушных линий (BJI) электропередачи напряжением 6-10 кВ [26].
Воздушные линии являются наименее надежными элементами энергосистемы. К тому же задача определение места повреждения (ОМП) является наиболее сложной, а часто и наиболее длительной технологической операцией по восстановлению поврежденных участка или элементов электросети. Даже верховые осмотры не всегда позволяют найти следы перекрытия изоляторов в воздушных линиях электропередачи. Иногда, особенно при неустойчивых повреждениях, вообще не остается на трассе следов перекрытия и протекания токов замыкания.
На BJI 0,38-10 кВ используются в основном алюминиевые провода, деревянные и железобетонные опоры с механической прочностью не выше 27 кН-м. Сети проектировались по критерию минимума затрат на расчетные нагрузки 5-10 лет. Исходя из конструктивного исполнения и срока службы BJ1, отработали более 560 тыс. км BJI 6-10 кВ и 510 тыс. км BJ1 0,38 кВ. В сетях 6-10 кВ происходит в среднем 26 отключений в год в расчете на 100 км воздушных или кабельных линий [26]. Трудозатраты на восстановление нормального режима линий составляют примерно 3/4 всех трудозатрат на эксплуатацию и наибольшей составляющей трудозатрат на восстановление является поиск места повреждения. Существует значительное несоответствие между требованиями потребителей и возможностями РСК в части надежности электроснабжения.
Рекомендации по содержанию работы (содержание теоретической и экспериментальной частей корректируется по указанию научного руководителя или по заданию предприятия-заказчика при выдаче задания на выполнение работы) :
Введение.
1. Направления исследований по определению мест повреждений в линиях электропередачи распределительных электрических сетей напряжением 6 - 35 кв
1.1. Проблемы определения мест повреждения в распределительных электрических сетях.
1.2. методы определения места повреждения на ВЛ.
1.3. Расчет расстояния до места повредждения
1.3.1. Методология расчетов.
1.3.2. Аппаратура ОМП на линиях электропередачи.
1.3.3. Указатели повреиеденного участка.
1.4. Автоматизированная информационно -измерительная система учета электроэнергии и контроля параметров электрооборудования
1.4.1. Основные характеристики системы.
1.4.2. Структура системы и узел учета.
1.4.3. Работа системы.
1.5. Определения места обрьюа фазы на основе значений параметров аварийнго режима.
1.6. Резистивное заземление нейтрали и определение места однофазного замыкания на землю
1.6.1. Состояние вопроса.
1.6.2. Системы резистивного заземления нейтрали.
1.6.3. Особенности однофазных замыканий на землю.
1.6.4. Влияние электрической дуги на параметры процессов при озз.
1.7. Выводы.
2. Диагностические признаки продольной и поперечной несимметрии и их связь
С удаленностью места повреждения
2.1. Постановка задачи обнаружения озз и расстояния до места повреждения.
2.2. Неполнофазный режим работы сети с изолированной нейтралью
2.2.1. Схемы замещения электропередачи.
2.2.2. Параметры несимметричного режима.
2.3. Определение места озз по параметрам режима в начале электропередачи
2.3.1. Холостой ход линий электропередачи.
2.3.2. Определение места ОЗЗ по параметрам переходного процесса.
2.3.3. Работа линий электропередачи под нагрузкой.
2.4. Резистивное заземление нейтрали и его влияние на парметры несимметричного режима
2.4.1. Параметры режима обрыва фазы при резистивном заземлении нейтрали.
2.4.2. Зависимость параметров режима от места ОЗЗ.
2.5. Выводы.
3. Определение места повреждения в РЭС по параметрам установившегося режима прямой и обратной последовательностей
3.1. Особенности определения места озз в распределительных электрических сетях.
3.2. Влияние места 033 на величину напряжения обратной последовательности.
3.3. Идентификация участка с оборванной фазой в магистральной электропередаче.
3.4. Идентификация участка обрыва фазы линии электропередачи при резистивном заземлении нейтрали.
3.5. Определение места повреждения при между фазных коротких замыканиях на линиях рэс.
3.6. Выводы.
4. Идентификация места повреждения в распределительных электрических сетях при нестационарном горении дуги
4.1. Влияние дуги на параметры режима при ОЗЗ.
4.2. Особенности составления уравнений гармонического баланса для нестационарного режима работы электропередачи.
4.3. Математическая модель электропередачи при нестационарном однофазном замыкании на землю.
4.4. Определение участка с озз в электропередаче
с отпайками.
4.5. Выводы.
5. Определение места озз по резонансным частотам электропередачи
5.1 Особенности определения места озз по резонансным частотам.
5.2 Математическое моделирование сети 10 кв с изолированной нейтралью в среде БШиШК программного продукта МАТКАД.
5.3 Гармонический состав напряжения в сети 10 кв при однофазном замыкании на землю
5.3.1 Влияние удаленности места ОЗЗ на гармонический состав напряжения.
5.3.2 Влияние сопротивления в месте ОЗЗ на гармонический состав напряжения.
5.3.3 Влияние процесса протекания ОЗЗ на гармонический состав напряжения.
5.4. Гармонический состав напряжения при ОЗЗ в электрической сети древовидной топологии.
5.5. Зависимость гармонического состава напряжения от внешних факторов
5.5.1. Гармонический состав напряжения в переходном процессе.
5.5.2. Влияние мощности трансформаторов на гармонический состав напряжения.
5.5.3. Влияние сечения проводов на гармонический состав напряжения.
5.5.4. Влияние загрузки трансформатора на гармонический состав напряжения.
5.6. Интелектуальная система по распознованию наличия и места ОЗЗ.
5.7. Выводы.
Расширенный список рекомендуемой литературы:
1. Абрамович Б. Кабанов С., Сергеев А., Полищук В. Перенапряжения и электромагнитная совместимость оборудования электрических сетей 6-35 кВ / Новости электротехники. - №5, 2002.
2. Аржанников Е.А., Лукоянов В.Ю., Мисриханов М.Ш. Определение места короткого замыкания на высоковольтных линиях электропередачи / Под ред. В.А. Шуина. М: Энергоиздат, 2003.
3. Балаков Ю.Н., Мисриханов М.Ш., Шунтов A.B. Проектирование схем электроустановок: учебное пособие для вузов. — 2-е изд., стереот. — М.: Издательский дом МЭИ, 2006.
4. Безуглый C.B., Федотов Е.А., Федотов А.И. Определение места однофазного замыкания на землю по спектральному составу токов в электрических сетях с резистивно заземленной нейтралью / Известия вузов. Проблемы энергетики, №7-8, 2009.
5. Белорусские сети 6-35 кВ переходят на режим заземления нейтрали через резистор // В. Глушко, О. Ямный, Э. Ковалёв, Н. Бохан / Новости электротехники, №3, 2006.
6. Благинин В., Кажекин И. Выбор режима нейтрали в электросистемах методом парных сравнений. Электро - Info, №11, 2008.
7. Вайнштейн P.A., Головко С.И. О гармоническом составе токов нулевой последовательности в сетях с компенсацией ёмкостного тока при замыкании на землю через перемежающуюся дугу / Изв. вузов. Энергетика, № 12, 1978.
8. Виштебеев A.B., Кадомская К.П. Ограничение перенапряжений и режимы заземления нейтрали сетей 6-35 кВ / Электрические станции, №1, 2003.
9. ГОСТ 13108-97. «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения». М.: Госстандарт, 1997.
10. Дмитриев И.Н. Повышение эффективности режимов нейрали в распределительных сетях от 6 до 35 кВ при подавлении кондуктивной электромагнитной помехи по току замыкания фазы на землю / Дисс. . канд. техн. наук. Новосибирск, 2009.
11. Евдокунин Г. Возможные способы заземления нейтрали сетей 6-10 кВ / Новости электротехники. №3, 2003.
12. Евдокунин Г. Системы заземления нейтралей сетей средних классов напряжений (6-10 кВ) / Электрооборудование: эксплуатация и ремонт, №3, 2009.
13. Евдокунин Г.А. Электрические системы и сети. Учебное пособие для студентов электроэнергетических специальностей вузов. СПб.: Изд-во Сизова М.П., 2000.
14. Евдокунин Г.А., Гудилин C.B., Корепанов A.A. Выбор способа заземления нейтрали в сетях 6-35 кВ / Электричество, №12,1998.
15. Ермаков В.Ф. Исследование процессов в электрических сетях: методы, средства, детерминированные и вероятностные модели. Ростов на Дону: Изд-во Рост, ун-та, 2003.
16. Ефимов Ю.К., Шилов В.И., Шишлина О.Г. Опыт эксплуатации сетей собственных нужд блоков 500 МВт с заземлением через резистор / Электрические станции. №2, 1992.
17. Закамский Е.В. Локационный метод обнаружения повреждений в электрических распределительных сетях напряжением 6 10 кВ / Дисс. . канд. техн. наук. - Казань, КГЭУ, 2004.
18. Защита от внутренних перенапряжений электроустановок 3 220 кВ / Составлено БТИ ОРГРЭС. - М.: Энергия, 1968.
19. Идельчик В.И. Электрические системы и сети. М.: Энергоатомиздат, 1989.
20. Ильиных М., Ширковец А., Сарин Л. Компенсированная и комбинированно заземленная нейтраль. Опыт эксплуатации сети 6 кВ металлургического комбината / Новости электротехники, №2, 2007.
21. Кадомская К., Бруй С. Режимы нейтрали, РЗА и оборудование. Вопросы новосибирского форума / Новости электротехники, №5, 2008.
22. Кадомская К.П., Челаназов A.A. Режимы заземления нейтрали сетей 3-6-10-35 кВ / Электрические станции, №10, 2000.
23. Каневский Я.М. Защита от замыканий на землю в сетях 6 кВ сосбтвенных нужд ТЭЦ с двумя режимами заземления нейтрали / Электрические станции. -№10, 2003.
24. Князев В.В. Основные направления повышения надежного электроснабжения потребителей сельской местности / Электро, №5, 2006.
25. Князев В.Н. Боков Г.С. Единая техническая политика в распределительном электросетевом комплексе // «Электрические сети России 2007». Международная, специализированная выставка и научн.-техн. семинар. - М.: Мат. докл., 2007.
26. Короткевич М.А. Основы эксплуатации электрических сетей. -Минск: Вышэйшая школа, 1999
27. Короткевич М.А. Оценка эффективности заземления нейтрали в городской электрической сети 10 кВ / Мат. докл. Российского национального симпозиума по энергетике. T. II. Казань: Изд-во КГЭУ. - 2001.
28. Короткевич М.А., Жив Д.Л. Режимы нейтрали городской электрической сети. Минск: БелНИИагроэнерго, 1997.
29. Кужеков С.Л. Гончаров C.B. Практическое пособие по электрическим сетям и электрооборудованию. Изд. 4-е допол. и перераб. -Ростов на Дону: Феникс. 2010.
30. Кузнецов A.B. Повышение эксплуатационных характеристик систем электроснабжения станций нефтепродуктоперекачки: Дисс. . канд. техн. наук. Казань, КГЭУ, 2005.
31. Кузнецов А., Кучумов Л., Сапунов М. Исследователи ждут большего от современных измерительных приборов / Новости электротехники. №4, 2004.
32. Латипов А.Г. Диагностика появления ОЗЗ в сетях 6 10 кВ по параметрам высших гармоник // Сборник трудов XVII Междунар. научн.-практ. Конф. студентов и молодых ученых «Современная техника и технологии», Томск, 2011. - Т. 1, С. 80-81.
33. Латипов А.Г. Использование высших гармоник напряжения на стороне 0,4 кВ потребительских подстанций как диагностический признак однофазных замыканий на землю в сетях 6 10 кВ // Электромеханика. - №5, 2011.
34. Лихачев Ф.А. Замыкания на землю в сетях с изолированной нйтралью и с компенсацией емкостных токов. -М: Энергия, 1971.
35. Лопухова Т.В., Русева О.Г. Исследование влияния режима заземления нейтрали на величину перенапряжений в сетях 6-35 кВ // Мат. докл. Российского национального симпозиума по энергетике. Т. II. Казань: Изд-во КГЭУ, 2001.
36. Лыкин A.B. Электрические системы и сети. М.: Университетская книга; логос, 2006.
37. Лямец Ю.Я. Климатова И.С. Информационный ресурс локатора замыканий в линии электропередачи // Междунар. конф. и выставка «Релейная защита и автоматика современных энергосистем». Чебоксары, 2007. Сб. докл.
38. Макаров Е.Ф. Справочник по электрическим сетям 0,4 35 кВ и 110 - 1150 кВ / Под ред. И.Т. Горюнова и A.A. Любимова. - М.: Папирус ПРО, 2003 -2005.
39. Минуллин Р.Г. Методы и аппаратура определения мест повреждений в электросетях. Казань: ИЦ «Энергопрогресс», 2002.
40. Минуллин Р.Г., Закамский Е.В. Обнаружение повреждений в электрических распределительных сетях локационным методом. Казань: ООО «ИЦ Энергопрогресс», 2004.
41. Минуллин Р.Г., Закамский Е.В., Андреев В.В. Исследование условий отражения импульсных сигналов в распределительных сетях с древовидной топологией / Электротехника, №10, 2003.
42. Минуллин Р.Г., Фардиев И.Ш. Физические основы диагностики повреждния воздушных линий распределительных электрических сетей / Известия вузов. Проблемы энергетики, № 5-6, 2004.
43. Минуллин Р.Г., Фардиев И.Ш. Локационная диагностика воздушных линий электропередачи. Казань: Казан, гос. энерг. ун-т, 2008.
44. Миронов И. Режим заземления нейтрали в сетях 6-35 кВ / Новости электротехники, №6, 2003.
45. Миронов И.А. Проблема выбора режимов заземления нейтрали в сетях 6-35 кВ / Электро, №5, 2006.
46. Миронов И. Дугогасящие реакторы в сетях 6 35 кВ. Автоматическая компенсация ёмкостного тока / Новости электротехники, №5, 2007.
47. Митин И.А. Повышение эффективности работы электрических сетей низкого напряжения при несимметричных режимах работы. Дисс. . канд. техн. наук. Комсомольск на Амуре, 2009.
48. Обзор режимов заземления нейтрали и защиты от замыканий на землю в сетях 6-35 кВ России / Энергетик, №3, 1999.
49. Оборудование для заземления нейтрали в сетях 6-35 кВ / Новости электротехники, №1, 2009.
50. Олейник С.И., Сефрбаков A.A. Защита от замыканий на землю в сетях 6-35 кВ с компенсированной нейтралью, реагирующая на активную составляющую / Электрические станции. №3, 2003.
51. О резистивном заземлении нейтрали в сетях 6-35 кВ Энергетик, №3,2001.
52. Основы современной энергетики / Под ред. А.П. Бурмана и В.А. Строева. М.: Изд. МЭИ, 2003.
53. Переходные процессы в электроэнергетических системах / И.П. Крючков, В.А. Старшинов, Ю.П. Гусев. М.В. Пираторов; под ред. И.П. Крючкова. М.: Издательский дом МЭИ. 2008.
54. Построение современных протяженных электросетей 6 — 10 кВ / В.В. Жуков, Б.К. Максимов, В. Никодиму, А. Боннер. Энергетик, №1, 2002.
55. Правила устройств электроустановок. 7-е изд. М.: НЦ ЭНАС,2005.
56. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации. М.: СПО ОРГРЭС, 2003 (введены в действие с 30 июня 2003 г.).
57. Применение резисторов в системах электротеплоснабжения объектов производственного и бытового назначения // В.П. Горелов, C.B. Горелов, Е.Ю. Кислицин и др. / Мат. V Всеросс. научн.-техн. конф.
58. Ограничение перенапряжений. Режимы заземления нейтрали. Электрооборудование сетей 6-35 кВ». Новосибирск, 2008.
59. Расчет коротких замыканий и выбор электрооборудования / И.П. Крючков, Б.Н. Неклепаев, В.А. Старшинов и др.; Под ред. И.П. Крючкова и В.А. Старшинова. -М.: Издательский центр «Академия», 2005.
60. Соляков О.В. Обеспечение электромагнитной совместимости систем электроснабжения нефтегазового комплекса при внутренних перенапряжениях: Автореферат дисс. . канд. техн. наук. Самара, СГТУ, 2007.
61. Софинский A.B., Кучеренко В.И., Хуртов И.И. и др. Резистивное заземление нейтрали в сети собственных нужд Энгельской ТЭЦ-3 «Саратовэнерго» / Электрические станции. -№2, 2003.
62. Справочник по проектированию электрических сетей / Под ред. Д.Л. Файбисовича. Изд. 3-е, перераб. и доп. М.: ЭНАС, 2009.
63. Суханова O.A., Шаров Ю.В. Иерархические модели в анализе и управлении режимами электроэнергетических систем. М.: Издательский дом МЭИ, 2007.
64. Титенков С. Четыре режима заземления нейтрали. Новости электротехники, №5, 2003.
65. Титенков С. Заземления через дугогасящий реактор директивно оформленная реальность. - Новости электротехники, №6, 2003.
66. Федотов А.И., Кузнецов A.B. Экспериментальные исследования резистивного заземления нейтрали в системе электроснабжения станций нефтепродуктоперекачки. Известия вузов. Проблемы энергетики, №7-8, 2005.
67. Федотов А.И., Латипов А.Г., Вагапов Г.В. Диагностические признаки наличия ОЗЗ в сетях 6-10 кВ // Инновационная энергетика 2010: материалы второй научно-практической конференции с международным участием. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2010.
68. Федотов А.И., Латипов А.Г., Вагапов Г.В. Диагностические пизнаки обнаружения ОЗЗ в сетях 6 10 кВ // Известия ВУЗов. Проблемы энергетики. - №7-8, 2011.
69. Федотов А.И. Латипов А.Г., Чернова Н.В. Идентификация участка с оборванной фазой в магистральной электропередаче // Мат. докл. VII Всеросс. научн.-техн. конф. «Информационные технологии в электротехнике и электроэнергетике»: Чебоксары. ЧТУ, 2010.
70. Филимонов С.А. Обеспечение эффективности функционирования систем электроснабжения на основе компенсации аварийных замыканий на землю: Автореферат дисс. . канд. техн. наук. Липецк, ЛГТУ, 2010.
71. Филиппова Т.А. Энергетические режимы электрических станций и электроэнергетических систем. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2007.
72. Фишман В. Универсального решения по заземлению нейтрали пока найдено. Новости электротехники. - №3, 2003.
73. Фишман В. Способы заземления нейтрали в сетях 6-35 кВ. Точка зрения проектировщика. Новости электротехники, №2, 2008.
74. Хузяшев Р.Г., Кузьмин И.Л. Исследование параметров переходного процесса при однофазном замыкании на землю. // Мат. докл. VII Всеросс. научн.-техн. конф. «Информационные технологии в электротехнике и электроэнергетике»: Чебоксары. ЧТУ, 2010.
75. Целебровский Ю. Области применения различных систем заземления нейтрали. Новости электротехники, №5, 2004.
76. Шалин А. Замыкания на землю в линиях электропередачи 6-35 кВ. Особенности возникновения и приборы защиты / Новости электротехники. -№1, 2005.
77. Шалин А. Замыкания на землю в сетях 6-35 кВ. Влияние электрической дуги на направленные защиты / Новости электротехники. -№1,2006.
78. Шалыт Г.М. Определение мест повреждений линий электропередачи импульсным методом. -М.: Энергия, 1968.
79. Шалыт Г.М. Определение мест повреждения в электрических сетях. -М.: Энергоиздат, 1982.
80. Ширковец А., Сарин Д., Ильиных М. и др. Резистивное заземление нейтрали в сетях 6 35 кВ с СПЭ - кабелями. Подходы к выбору резисторов и принципам построения защит от ОЗЗ. - Новости электротехники, №2, 2008.
81. Ширковец А.И., Ильиных М.В., Дмитриев И.Н. и др. Экспериментальное исследование эффективности дугогасящего реактора РУОМ при «металлических» и дуговых однофазных замыканиях на землю в сети 10 кВ. Электро, №3, 2009.
82. Шуин В.А. Теория и практическая реализация защит от однофазных замыканий на землю, основанных на использовании переходных процессов в электрических сетях 6-35 кВ / Дисс. . докт. техн. наук. М.: ВНИИЭ, 1994.
83. Шуин В.А. Расчет перенапряжений при дуговых прерывистых замыканиях на землю. Зависимость от режима заземления нейтрали / Новости электротехники. №4, 2009.
84. Шуин В., Сарбеева О., Чугрова Е. Токовые защиты от замыканий на землю. Исследование динамических режимов функционирования / Новости электротехники. №2, 2010.
85. Экономика и управление в современной электроэнергетике России: пособие для менеджеров электроэнергетических компаний / под ред. А.Б. Чубайса. М.: НП «КОНЦ ЕЭС», 2009.
86. Электрическая часть станций и подстанций. Учебник для вузов / А.А. Васильев, И.П. Крючков, Е.Ф. Наяшкова и др. Под ред. А.А. Васильева. 2-е изд. перераб. и доп. -М.: Энергоатомиздат, 1990.
87. Электротехнический справочник: В 4 т. Т.З. Производство, передача и распределение электрической энергии / Под общ. ред. проф. МЭИ. 8-е изд., испр. и доп. - М.: Издательство МЭИ, 2002.
88. Johns A.T., Saltman S.K. Digital Protection for Power System; IEE Power Series 15, Peter Peregrims Ltd, 1995.
Исследование законов управления асинхронным электроприводом с частотным управлением на компьютерных моделях
Цель работы:
Разработать законы управления асинхронным приводом и методики их построения, способа их реализации в виде программы и исследование рабочих характеристик на компьютерной модели электропривода.
В работе требуется решить следующие задачи:
1. провести анализ законов управления асинхронным двигателем в зависимости от режимов работы и нагрузки привода;
2. разработать математическую модель электропривода с векторным управлением на базе асинхронного двигателя, учитывающую эффект вытеснения тока ротора и сложный характер нагрузки;
3. получить обобщенный закон управления, учитывающий все типы механической нагрузки;
4. обосновать выбор программной среды для компьютерной реализации модели асинхронного привода;
5. выполнить компьютерную реализацию модели в выбранной программной среде;
6. продемонстрировать работоспособность и эффективность методики, выполнить расчет характеристик на конкретных моделях приводов при различных режимах питания и нагрузки;
7. выполнить расчет коэффициентов закона управления, улучшающих энергетические показатели привода.
Методы исследования, используемые в работе:
В работе должны быть выполнены исследования динамических режимов работы управляемого асинхронного привода и расчет переходных характеристик методом имитационного моделирования.
Актуальность работы:
Развитие точного машиностроения, транспорта, коммунального хозяйства добычи и переработки нефти и газа, тепловых сетей выдвинуло ряд принципиально новых задач, связанных с необходимостью достижения максимальной надежности приводов для необслуживаемого функционирования технических комплексов при широком диапазоне регулирования скорости. При этом предъявляются все более жесткие требования к минимизации массы и габаритов устанавливаемых на механизмах электродвигателей при минимальных энергозатратах для воспроизведения движения. Многие изобретения, научные публикации и промышленные разработки за последние годы, направлены на решение этих задач.
Предпочтительным по надежности, стоимости и технологической доступности рассматривается асинхронный электропривод с частотным регулированием. Однако, многие ограничения по точности и диапазонам регулирования, быстродействию и удельным энергетическим показателям сдерживают его применение в ряде областей техники и производства.
Актуальной проблемой управления электроприводами, где широко применяются, в качестве исполнительных двигателей, асинхронные двигатели, является повышение точности и достижение предельных динамических и энергетических возможностей при регулировании момента и скорости. Современные электроприводы переменного тока с частотным и частотно-токовым и векторным управлением являются конкурентоспособными по точности, быстродействию и диапазонам регулирования скорости по отношению к высокоточным электроприводам постоянного тока. Это стало возможным благодаря новым принципам управления, и в частности векторного управления.
Последнее врет разработчики и исследователи асинхронных электроприводов сосредоточились на развитии векторного управления.
Однако, по признанию самих ведущих специалистов этого направления, завершенным можно обоснованно признать лишь этап становления векторного управления как самостоятельного крупного наученного направления, дальнейшее развитие которого на длительную перспективу относится к одной из наиболее актуальных проблем электромеханики, теории электропривода, электротехнических комплексов и систем.
В настоящее время имеет место быстрое развитие двух тенденций электронной техники. Во-первых, наблюдается стремительное улучшение характеристик, как микропроцессорных устройств, так и силовых полупроводниковых приборов. Во-вторых, постоянное совершенствование технических систем управления, повышение требований к стабильности, надежности и точности характеристик, снижению энергопотребления, массы и размеров. Обе эти тенденции стали предпосылками перехода от аналоговых систем управления к цифровым. В 80-90-х годах появились работы, посвященные цифровому управлению АД, в том числе микропроцессорной реализации широтно-импульсного метода управления АД. К этой группе принадлежат следующие работы:
- Работа О.В. Горячева посвящена проблеме выбора алгоритмов коммутации КЭ, силовых ключей, цепей управления и векторного управления при широтно-импульсном управлении асинхронным двигателем.
- В работах С.А. Сандлер рассмотрел вопросы проектирования преобразователей код - широтно-импульсная модуляция (ПКШИМ) для управления асинхронным двигателем.
- С.Г. Герман-Галкин посвятил работы цифровым приводам с транзисторными преобразователями. В работе можно выделить два принципиально различных способа управления АД: амплитудно-фазовое и амплитудно-частотное. Для различных способов управления автор представил функциональную схему, временную диаграмму напряжений на двигателе и алгоритм работы (соответствующие выражения напряжений).
- В работе Б.Н. Попов разработал алгоритм амплитудного способа управления АД с помощью микропроцессоров и получил аналитические зависимости управляющих логических функций для случая несимметричной коммутации КЭ, реверсом по обмотке управления и центрированной ШИМ.
- В.А. Полковников исследовал схемы прямого цифрового управления асинхронного двигателя, состоящие из управляющей и силовой частей. Основным назначением управляющей части является преобразование заданного в цифровом коде сигнала регулирования в сигнал управления силовой частью. Для управления силовой частью исполнительного асинхронного двигателя предлагается устройство на основе микропроцессора.
Таким образом, проблемой управляемого асинхронного привода занимались и занимаются исследователи с разных сторон, однако, так как построение законов управления и регуляторов на их основе по-прежнему содержит нерешенные вопросы, она остается актуальной, что и определило цель и задачи работы.
Рекомендации по содержанию работы (содержание теоретической и экспериментальной частей корректируется по указанию научного руководителя или по заданию предприятия-заказчика при выдаче задания на выполнение работы) :
Ведение.
ГЛАВА 1. ЗАДАЧИ РЕГУЛИРОВАНИЯ АСИНХРОННОГО
ПРИВОДА С ВЕКТОРНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ.
1.1. Существующие методы и нерешенные проблемы разработки систем управления асинхронным двигателем (АД).
1.2. Обобщенная задача регулирования асинхронного двигателя.
1.3. Условия согласования механической характеристики двигателя и типа нагрузки.
1.4. Замкнутые системы векторного управления АД.
1.5. Законы регулирования. Асинхронный привод.
1.6. Цели и задачи исследования.
1.7. Обоснование выбора программного продукта.
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1.
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ УПРАВЛЯЕМОГО АСИНХРОННОГО ПРИВОДА.
2.1. Модель асинхронного двигателя и нагрузки.
2.2. Модель силового инвертора.
2.3. Модель блока ШИМ.
2.4. Модель векторного управления.
2.5. Модель блока амплитудно-частотного регулятора.
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2.
ГЛАВА 3. КОМПЬЮТЕРНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МОДЕЛИ ПРИВОДА (в программной среде).
3.1. Модель силовой схемы привода.
3.2. Модель схемы «прямого управления моментом» АД.
3.3. Модельная реализация блоков различных типов ШИМ (в программной среде).
3.4. Модели вспомогательных вычислительных блоков.
3.5. Подтверждение работоспособности модели и демонстрация ее возможностей.
3.6. Моделирование динамических процессов в асинхронном приводе без регулирования.
3.7. Применение улучшенного закона управления для моделирования динамических процессов асинхронного привода.
3.8. Анализ динамических процессов при питании асинхронного двигателя импульсным и гармоническим напряжением при одинаковом законе управления.
3.9. Оценка влияния высших гармоник питающих АД токов.
3.10. Методика построения законов управления.
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3.
ГЛАВА 4. ПРИМЕНЕНИЕ МОДЕЛИ ДЛЯ РАСЧЕТА РАБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИВОДОВ.:.
4.1. Задачи исследования рабочих режимов привода пневмокомпрессора электропоезда.
4.2. Привод пневмокомпрессора и его функционирование.
4.3. Результаты моделирования.
4.3.1. Базовые характеристики - при гармоническом питании без регулирования.
4.3.2. Базовые характеристики - при гармоническом питании с регулированием.
4.3.3. Базовые характеристики - при питании от инвертора без регулирования.
4.3.4. Базовые характеристики — при питании от инвертора с регулированием.
4.3.5. Базовые характеристики — при питании от инвертора с регулированием при начальных значениях частоты и амплитуды, равных 10% от номинальных значений.
4.3.6. Базовые характеристики — при питании от инвертора с регулированием, при начальных значениях частоты и амплитуды, равных 10% от номинальных значений, с увеличенным вдвое коэффициентом скорости нарастания частоты и амплитуды.
4.3.7. Сопоставление параметров работы привода в различных режимах.
4.4. Анализ результатов моделирования пусковых режимов.
4.5. Анализ результатов моделирования ШИМ управления.
4.6. Анализ влияния «компрессорной» нагрузки.
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4.
Расширенный список рекомендуемой литературы:
|
