Практические задания (Васильев) / Контроль по ПЗ №3

Контроль по ПЗ №3 (Синхронные ГЭД)

Используя материалы для самоизучения и других доступных материалов, предоставить письменный отчет, включающий в себя следующие пункты:

1. Указать отличия синхронного электродвигателя (и его вариантов: на постоянных магнитах, реактивных и др) от асинхронных электродвигателей (сравнение массы, габаритов, конструктивных особенностей, регулирования и других параметров) в случае применения их в качестве ГЭД. Лучше всего составить таблицу параметров. Так будет максимально информативно и меньше писанины. Дать необходимые комментарии.

2. Описать алгоритмы регулирования и управления ГЭУ с различными типами синхронных ГЭД.

Систематизировать рассмотренные материалы в виде таблицы с указанием способов и особенностей регулирования. Дать необходимые комментарии.

3. Сравнить рассмотренные алгоритмы управления ГЭУ с синхронными и асинхронными ГЭД (+/-, сложность, необходимость специфичного оборудования и др). Дать необходимые комментарии.

При выполнении работы (в части комментарий) продолжаем делать упор на аналитическую составляющую. Лучше написать 1 абзац своего текста, чем скопировать пару страниц с интернета.

1.

У СД достигается бОльшая мощность, более высокий КПД.

У АД более низкое потребление энергии -> экономичнее; минимальные расходы на эксплуатацию.

(я не знал, под какой раздел это поднеси, поэтому я выписал их отдельно).

А ещё я в таблицу забыл добавить реактивный СД, поэтому:

Низкий нагрев из-за отсутствия токов, меньше цена из-за отсутствия магнитов (ещё и более простое обслуживание), быстрее набирает обороты (нет обмотки и магнитов -> момент инерции ниже). НО – управляется только от ЧП (без него не бывает, как я понял), низкий коэф. мощности.

2.

Гребной электропривод на основе вентильного главного электродвигателя с датчиком положения ротора: замкнутая система с отрицательной обратной связью по скорости, работающая на постоянстве магнитного потока (создается обмоткой ротора, питающейся от тиристорного возбудителя).

Когда напряжение на обкладках конденсатора (входных клеммах полупроводникового коммутатора) превышает напряжение на выходе управляемого выпрямителя, то тиристоры закрываются, и мы переходим в режим торможения. Путём поочередного открытия и закрытия транзисторного ключа рассеивается энергия (запасенная в ГЭД) на тормозном резисторе.

Как по мне самый простой электропривод, поэтому используется на круизных и научно-исследовательских судах. Нет необходимости в манёвренности, обычно идёт просто одним курсом с постоянной скоростью.

Электропривод на основе статического преобразователя частоты с активным выпрямителем и двухуровневым инвертором на IGBT-транзисторах: торможение осуществляется по тому же принципу, что и в прошлом алгоритме управления (с помощью транзисторного ключа и тормозного резистора). Схемы управления как активным выпрямителем (АВ), так и приводом схожи – они обе основаны на вычисления в системе проекции.

Система управления АВ построена по векторному принципу с ориентацией на вектор напряжения. Она содержит контур активного тока, подчиненного контуру регулирования напряжения. Система управления приводом так же построена на векторном принципе. Здесь регулирование переменных осуществляется в синхронно вращающейся системе координат, жестко связанной с осями ротора.

Вся эта система должно поддерживать потокосцепление статора на номинальном уровне для номинального использования мощности и обеспечивать работу двигателя с коэф. мощности = 1.

В качестве ГЭД могут использоваться синхронные двигатели как с электромагнитным возбуждением, так и с возбуждением от постоянных магнитов. Гребные электроприводы, построенные по такой схеме, обладают высоким быстродействием, и смогут обеспечивать высокую маневренность судна.

Мне кажется, что раз он рассчитан на постоянство (т.е. потокосцепление и коэф. мощности), то он будет его поддерживать и при большой нагрузке, судя по всему, отсюда и рациональное применение у буксиров.

Данный ЭП идентичен гребному ЭП на основе синхронного ГЭД с возбуждением от постоянных магнитов, единственным отличием являются формулы для вычислений заданий по токам ( ). Активный выпрямитель, его система управления и СУ СД с постоянными магнитами построена по такой же векторной схеме.

Гребной электропривод на основе синхронного главного электродвигателя с прямым управлением момента (DTC): гистерезисное управление потом статора и ЭМ моментом. СУ выбирает один из шести ненулевых дискретных векторов напряжения инвертора. Использования этого принципа позволяет управлять без проекций (как в предыдущих алгоритмах). Это упрощает систему и увеличивает её быстродействие.

Наличие гистерезиса приводит к переменной частоте переключений ключей инвертора и колебаниям момента. Ширина гистерезиса влияет на амплитуду колебаний момента и частоту переключений (как я полагаю, чем шире по оси координат, тем больше амплитуда и период переключения).

В регуляторе скорости сравниваются частоты вращения заданная и фактическая (из наблюдателя координат) и формируется необходимое задание на ЭМ момент. Производится ограничение величины электромагнитного момента.

В релейных регуляторах момента и потокосцепления сравниваются заданные значения регулируемых величин с вычисленными и формируются логические сигналы для блока выбора вектора напряжения, в котором и формируются сигналы управления ключами инвертора.

Высокая эффективность обусловлена тем, что релейные регуляторы имеют самое высокое быстродействие и не накапливают ошибок рассогласования (показывает качество системы).

Высокое быстродействие и эффективность даёт этому алгоритму те же преимущества, что и ЭП на основе СПЧ с АВ и двухуровневым инвертором на IGBT-транзисторах.

Электропривод на основе статического преобразователя частоты с 12-пульсным выпрямителем и трехуровневым инвертором напряжения: здесь уже используются полностью управляемые тиристоры IGCT (рассчитаны на высокие рабочие напряжения, низкие потери, не требуют интенсивного охлаждения). Использование в СПЧ трехуровневых инверторов напряжения позволяет повысить выпрямленное напряжение в звене постоянного тока. Включение данным способом существенно уменьшает искажения синусоидальности напряжения судовой сети (которые возникают при работе с СПЧ). Для выравнивания напряжения на конденсаторах и торможения так же транзисторные ключи и резисторы торможения. Имеется исключительно наблюдатель координат.

При частых реверсах и непрерывном регулировании скорости возникает необходимость рекуперирования энергии, запасенной в ГЭД, в судовую сеть. В целях реализации такой возможности неуправляемые диодные выпрямители заменяются активным выпрямителем.

Опять-таки высокая эффективность (динамические свойства), но уже на больших мощностях, нет смысла применять на маленьких судах IGCT тиристоры, поэтому рассчитан на что-то более «серьёзное».

3.