Электронный каталог НБ БНТУ

Статья

Фираго, Бронислав Иосифович.
Исследование переходных процессов электропривода с синхронным двигателем с постоянными магнитами при линейном изменении частоты питающего напряжения = Investigation of Transients of the Electrical Drive with a Permanent Magnet Synchronous Motor under a Ramp of Supply Voltage Frequency / Б. И. Фираго, С. В. Александровский. – DOI 10.21122/1029-7448-2020-63-3-197-211 // Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ - Энергетика / гл. ред. Федор Алексеевич Романюк; учредитель Министерство образования Республики Беларусь. – 2020. – Т.63 №3. – С. 197-211. – Режим доступа : https://rep.bntu.by/handle/data/72982. – На рус. яз.

Синхронные двигатели с электромагнитным возбуждением и возбуждением от постоянных магнитов используются в различных промышленных установках, включая грузоподъемные машины и механизмы. Однако в большинстве случаев для регулирования скорости двигателей используется зависимое задание частоты питающего двигатель напряжения, т. е. векторное управление. В последнее время появился интерес к использованию частотно- регулируемых синхронных электроприводов с независимым заданием частоты питающего двигатель напряжения (скалярное частотное управление), так как они проще, чем электроприводы с векторным управлением. В то же время по сравнению с частотно-регулируемыми асинхронными электроприводами синхронные имеют меньшие потери мощности, жесткие механические характеристики без обратной связи по скорости, самый простой закон частотного управления – пропорциональный, который, однако, позволяет электродвигателю развивать почти максимальный момент в заданном частотном диапазоне благодаря постоянному магнитному потоку. В статье рассматривается аналитическое исследование переходных процессов электропривода с синхронным двигателем с постоянными магнитами (СДПМ) без демпферной обмотки при линейном изменении частоты питающего двигатель напряжения и линеаризации угловой характеристики. Получены аналитические выражения для угловой скорости и электромагнитного момента СДПМ при пуске, торможении, набросе и сбросе нагрузки. Расчеты угловой скорости и электромагнитного момента СДПМ по этим формулам позволяют оценить качество переходного процесса и определить максимальный электромагнитный момент двигателя, который не должен превышать допустимой величины. Показано, что при постоянном статическом моменте электропривод на основе СДПМ с обычным скалярным частотным управлением имеет незатухающие гармонические колебания скорости, что не позволяет применять его в установках с постоянным статическим моментом. Для устойчивой работы синхронного электропривода в установившемся режиме при постоянном статическом моменте предложен способ скалярного частотного управления электроприводом на основе СДПМ, где применяется отрицательная обратная связь по ускорению ротора. Результаты его расчета сопоставлены с результатами имитационного моделирования с использованием СДПМ фирмы OMRON типа SGMSH-50D мощностью 5 кВт и напряжением 400 В. Сравнение результатов показало эффективность применения предложенного способа управления по демпфированию колебаний СДПМ при постоянном статическом моменте.
Electromagnetic excitation synchronous motors or permanent magnet excitation synchronous motors are used in various industrial facilities, including hoisting machines and mechanisms. However, in the most cases for the motor angular velocity control a dependent frequency reference, i.e. vector control, is used. Recently, there has been interest in using frequency-controlled synchronous electric drives with independent frequency setting of the motor supply voltage (i.e. with scalar frequency control), since they are simpler than electric drives with vector control. At the same time, in comparison with frequency-controlled asynchronous electric drives, synchronous drives lose less power, they are of rigid mechanical characteristics without speed feedback, and of the simplest law of frequency control, viz. of a proportional one, which, however, allows the electric motor to develop almost the maximum moment in a given frequency range due to constant magnetic flux. The article concerns an analytical study of the transients of a permanent magnet synchronous motor (PMSM) electric drive without a damping winding under a ramp of supply voltage and the linearization of the angular characteristic. Analytical expressions for the PMSM angular velocity and electromagnetic torque during starting, braking, loading up and loading down of the synchronous motor have been obtained. Calculations of the PMSM angular velocity and electromagnetic with the use of these formulae make it possible to estimate quality of the transients under examination and to determine an electromagnetic torque maximum value that must not exceed a specified one. It has been shown that under constant load torque the permanent magnet synchronous motor drive at usual scalar frequency control has the continuous angular velocity oscillations. To have a steady-state stable operation of PMSM electric drive under a constant load torque, the authors of the article have proposed a technique for the scalar frequency control of PMSM drive using a feedback on the basis of synchronous motor rotor acceleration. The results of transients’ calculations have been compared with the results of computer modeling of the PMSM electric drive on the basis of OMRON motor of the SGMSH-50D type (rated power is 5 kW and the rated voltage is 400 V). The comparison of the results demonstrated the effectiveness of the proposed control method for damping PMSM vibrations at a constant static moment.

621.313.8

общий = БД Труды научных работников БНТУ : 2020г.
труды сотрудников БНТУ = Факультет информационных технологий и робототехники : кафедра "Электропривод и автоматизация промышленных установок и технологических комплексов"
труды сотрудников БНТУ = Энергетика. Электроэнергетика. Теплотехника (труды)
общий = СИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ
общий = ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПРИВОДЫ
общий = ПОСТОЯННЫЕ МАГНИТЫ
общий = ЧАСТОТНОЕ УПРАВЛЕНИЕ
общий = ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ
общий = ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ