Спосіб визначення параметрів системи перетворювач частоти – асинхронний двигун

Спосіб визначення параметрів системи перетворювач частоти - асинхронний двигун, який полягає у тому, що асинхронний двигун через блок вимірювальних датчиків підключають до перетворювача частоти з широтно-імпульсною C2 2 (19) 1 3 93737 тотах живлячої напруги. Кількість рівнянь в системі відповідає кількості невідомих. При цьому необхідно вибирати частоти в області, де існує значна зміна еквівалентних активного і реактивного опорів, тобто в області низьких частот. Недоліком даного методу є те, що деякі параметри визначаються за характерними ділянками кривих залежності параметрів від частоти, що потребує проведення великої кількості експериментів для побудови цих кривих. Наведене технічне рішення прийняте за прототип. Метою винаходу є розробка способу визначення параметрів асинхронного двигуна, який дозволив би спростити математичний апарат ідентифікації та підвищити точність визначення параметрів для двигунів широкого спектру потужностей. Це досягається тим, що асинхронний двигун підключають до перетворювача частоти з широтно-імпульсною модуляцією, перед вимірювальними датчиками встановлюються фільтри нижніх частот, вимірюються сигнали напруг та струмів, розв'язується система лінійних алгебраїчних рівнянь для дійсної та уявної складової повного комплексного опору обмоток, знаходяться електромагнітні параметри схеми заміщення АД. Результати ідентифікації електромагнітних параметрів, окрім використання в частотнорегульованих електроприводах з векторним керуванням, можуть бути використані також в стаціонарних і мобільних системах діагностики і паспортизації асинхронних машин. Заявлений спосіб пояснюється наступними фігурами: на Фігурі 1 наведена схема підключення двигуна де прийняті позначення: 1 - мережа живлення, 2 - перетворювач частоти, 3 - блок датчиків, 4 - фільтр нижніх частот, 5 - аналогово-цифровий перетворювач, 6 - персональний комп'ютер, 7 асинхронний двигун; на Фігурі 2 наведена гармонійна складова напруги де прийняті позначення: 1 - вихідне значення, 2 - з врахуванням фільтру; на Фігурі 3 наведена корекція сигналу напруги де прийняті позначення: 1 - початкова міжфазна напруга, 2 - міжфазна напруга з урахуванням фільтру; на Фігурі 4 наведені криві струму де прийняті R1  R1   1  L11  позначення: 1 - крива вихідного струму, 2 - крива струму отриманого з вихідної напруги та розрахованих параметрів. Спосіб реалізується наступним чином. При встановленні фільтру низьких частот перед вимірювальним датчиком (Фіг. 1) з подальшою цифровою корекцією отримуємо сигнали струму і напруги. Використовуваний фільтр вносить амплітудні і фазні спотворення. На основі значень загасання амплітуд гармонік і фазового зрушення на гармоніках, що вносяться фільтрами, проводиться корекція зміряних сигналів напруги (Фіг. 2, Фіг. 3) та струму. Відфільтровані сигнали розкладаємо в ряд Фур'є. Користуючись лише значеннями перших гармонік отримуємо сумарний опір двигуна, в якому дійсна частина представляє собою активний опір, а уявна частина індуктивний опір. Для визначення параметрів двигуна необхідно задатися початковими значеннями параметрів схеми заміщення. В більшості випадків значення R1 відомо, виходячи з цього, приймемо, що R '2  R  R1 , де R - сумарний активний опір при частоті живлячої мережі 50 Гц. Індуктивний опір статора приймемо як  , де  - сумарний індуктивний опір при 1  2 частоті живлячої мережі 50 Гц, а індуктивний опір ротора рівний  '2  1  c , де с, в залежності від типу машини, змінюється в межах 1.011.05. Сумарні активні і індуктивні опори, в даному випадку, розраховуються з сигналу струму і напруги випробовуваного двигуна при нерухомому роторі. Щоб задати індуктивний опір контура намагнічення скористаємося значенням уявної частини опору отриманого з сигналу струму і напруги при неробочому ході двигуна - =-1. Задавшись початковими умовами, складається систему рівнянь ідентифікації параметрів. Для кожної гармоніки можна скласти по два рівняння для дійсної та уявної частини. R ' 2 R  R   L   L   2  2 ' 2 1 ' 2  R    L  2 ' 2 1  2 ' 2 2 ' 2 2  2  L  1 2 ' 2  2  2  R ' 2  R   L  2 ' 2 2  2 R  R '2  R '2R  2   2R  L'2  3 R ' 2  R   L  2 ' 2 3  2  2   2  2     2   2R '2 L   3  2 ; 2 ;   3R' 2 L  2 2 L'2 2  L  2  L  3    3R' 2 L  1 2 L'2 1     R L R  R   L   L   2 RR'2  R'2R2  2R L'2  2 ;  1 R  2L'2 2  R' 2 L  2   3L  1 L'2 2 2 R 3  R1   2 2 RR'2  R' R  2R L'2 12  2R'2 L  1 2 R  2L'2 1  R' 2 L  1   3L  1 L'2 1 2 R2  R1   2  L12  4 2 ; ; 5 93737  3  L13  6  R  2L'2 3  R' 2 L  3   3L  3 L'2 3 2 R ' 2  R де R1, 1, R2, 2, R3, 3 сумарні значення активного і індуктивного опору при різних знижених частотах, а =2f.   L  2 ' 2 3  2     3 L  3 2 L'2 3  L  3  2 , До системи рівнянь додаємо обмеження на діапазон зміни шуканих параметрів, які визначаються за табл. Таблиця Діапазони відхилень електромагнітних параметрів схеми заміщення асинхронного двигуна Параметри ' R '2 , % '  '2 , % Більше 250 кВт 4,5-10 3,5-5 0,15-3,2 0,6-1,5 0,5-1,1 0,6-1,6 0,5-1,2 0,2-47  , % Потужність двигунів Від 5 до 250 кВт 0,2-3,3 50-60 До 5 кВт 5,5-21 % ' 1 , Частота, Гц 22-88 63-95  , % 30 0,3-24 10-75 40-90  , % 5-10 0,03-3,5 1,2-28 7-55 Перевірка отриманих результатів відбувається при порівнянні вихідного струму та отриманого з вихідної напруги та розрахованих параметрів (Фіг. 4). Оцінку точності можна представити у вигляді коефіцієнтів середньоквадратичного відхилення та детермінації. В разі невідповідності сигналів система рівнянь розраховується ще раз, але в якості початкових наближень беруться значення параметрів отриманих при попередніх розрахунках. 7 Комп’ютерна верстка О. Гапоненко 93737 8 Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601