Регулируемый электропривод для турбомеханизмов на основе матричного преобразователя частоты тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат наук Варыгин Иван Александрович

• Варыгин Иван Александрович
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Варыгин Иван Александрович

Введение

Глава 1. Регулируемый электропривод турбомеханизмов

1.1 Основные сведения о промышленных турбомеханизмах

1.2 Регулирование производительности турбомеханизмов

1.2.1 Регулирование дросселированием на стороне нагнетания

1.2.2 Регулирование поворотными направляющими лопастями на

входе в рабочее колесо

1.2.3 Регулирование изменением частоты вращения вала машины

1.2.4 Математическое описание вентилятора

1.2.5 Основные требования к регулируемому электроприводу

турбомеханизмов

1.3 Преобразователи частоты для регулируемого ЭП ТМ

1.3.1 Двухзвенные преобразователи частоты

1.3.2 Преобразователи частоты с непосредственной связью с сетью

1.3.3. Схемотехника двунаправленных ключей МПЧ

1.3.4 Сравнительная оценка преобразователей частоты

Выводы

Глава 2. Система скалярного управления МПЧ для ЭП ТМ

2.1 Способы управления МПЧ

2.2 Способы коммутации ДК

2.3 Формирование выходных напряжений и токов МПЧ

2.4 Расчет коэффициентов модуляционной матрицы

2.5 Перемодуляция выходного напряжения МПЧ

2.6 Блок-схема системы управления МПЧ

Выводы

Глава 3. Разработка и исследования имитационной модели ЭП ТМ на

основе МПЧ

3.1 Описание имитационной модели

3.2 Исследование статического режима работы ЭП ТМ на основе МПЧ

3.3 Исследование динамических режимов работы ЭП ТМ на основе МПЧ

3.4 Энергетические характеристики ЭП ТМ

3.4.1 Регулирование входного коэффициента мощности МПЧ

3.4.2 Гармонический состав выходного напряжения МПЧ

3.4.3 Потери энергии и нагрев транзисторов ПЧ

3.4.4 Максимальный выходной ток ПЧ

Выводы

Глава 4. Экспериментальные исследования ЭП на основе МПЧ

4.1 Экспериментальный образец ЭП на основе МПЧ

4.2 Оптимизация конструкции радиатора и компоновки элементов

платы ДК

4.3 Защита ДК от коммутационных перенапряжений

4.4 Статический режим работы МПЧ

Выводы

Заключение

Список использованных источников

Приложение 1 Программные коды S-функций имитационной модели МПЧ

Приложение 2 Программный код микроконтроллера AtMega128

Приложение 3 Имитационная модель ДПЧ

Приложение 4 Методика расчёта интенсивности отказов силовой части ПЧ 174 Приложение 5 Схема электрическая принципиальная экспериментального

стенда ЭП АД на основе МПЧ

Приложение 6 Результаты интеллектуальной деятельности

Приложение 7 Акты о внедрении

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Регулируемый электропривод для турбомеханизмов на основе матричного преобразователя частоты»

Введение

Актуальность. Постоянно растущие требования к технологичности и качеству производственных процессов привели к внедрению регулируемого электропривода практически во все отрасли промышленного производства. На сегодняшний день регулируемый электропривод (ЭП) на базе асинхронных двигателей (АД), питаемых от преобразователей частоты (ПЧ) является наиболее распространённым среди прочих типов регулируемых ЭП как в промышленности, так и в быту [7]. В Российской Федерации и странах СНГ установленная мощность АД напряжением до 1000 В составляет около 300 млн. кВт, при этом двигатели мощностью от 1 до 100 кВт потребляют свыше 90% от всей электроэнергии, потребляемой асинхронными двигателями [82]. В связи с этим актуальной является задача оптимизации энергопотребления ЭП АД вспомогательных механизмов промышленных предприятий, значительную долю которых (около 25%) [20,70] занимают ЭП турбомеханизмов (ЭП ТМ): дымососов, дутьевых вентиляторов, сетевых и подпиточных насосов [20]. Специфика ТМ, а именно нагрузочные характеристики, режимы работы, условия пуска, и зачастую значительная энергоёмкость, определяет необходимость регулирования производительности с целью оптимизации работы ЭП ТМ и исключения нерационального потребления электроэнергии. Так, например, в жилищно-коммунальном хозяйстве, а именно системах теплоснабжения и водоснабжения, применение регулируемого ЭП ТМ обеспечивает экономию электроэнергии до 50%, тепла до 10 % и обеспечивает экономию воды до 20 % [68], однако в настоящее время значительная часть ЭП ТМ остаётся нерегулируемой [70].

В связи с этим рациональным является широкое внедрение регулируемого ЭП ТМ на базе полупроводниковых ПЧ [61]. При всём многообразии существующих топологий ПЧ, в настоящее время основой регулируемого ЭП является двухзвенный преобразователь частоты (ДПЧ) со звеном постоянного напряжения. Номенклатура промышленных ДПЧ представлена, в основном,

преобразователями производства фирм Allen Bradley (США), ABB (Швейцария), Danfoss (Дания), Hitachi, Mitsubishi Electric (Япония), Siemens, Schneider Electric (ФРГ) [122]. Как правило, для данного типа преобразователей характерна высокая стоимость, которая определяется их широкими функциональными возможностями, в большинстве из которых ЭП ТМ не нуждаются [70].

В качестве альтернативы ДПЧ, большой интерес представляют непосредственные преобразователи (НПЧ), обеспечивающие преобразование параметров электроэнергии без промежуточных звеньев, и в частности, матричные преобразователи частоты (МПЧ), являющиеся разновидностью НПЧ с принудительной коммутацией.

Основным преимуществом МПЧ по сравнению с ДПЧ является отсутствие звена постоянного напряжения, и, как следствие, дополнительных реактивных элементов в силовом тракте преобразователя. Как и ДПЧ, матричный преобразователь обеспечивает двунаправленный поток мощности, позволяет получать близкие к синусоидальным входные и выходные токи, но отличительной его особенностью является возможность сведения к минимуму паразитных параметров силового тракта за счет построения силовой части внутри единственного модуля. Поэтому МПЧ может рассматриваться, как наиболее перспективная с точки зрения эффективности и технологичности производства альтернатива ДПЧ [111,121,122,170].

Степень проработанности проблемы. Первое исследование МПЧ как отдельного класса преобразователей, было представлено М. Вентурини в 1980 году [158]. Дальнейший рост интереса к МПЧ был вызван прогрессом в области силовых полупроводниковых приборов, в частности, IGBT. В настоящее время исследования в данной области ведутся в двух направлениях: с одной стороны, существует необходимость создания надежных двунаправленных ключей, с другой стороны, активно исследуются вопросы создания алгоритмов управления матричным преобразователем.

Исследованиям МПЧ посвящено большое количество работ отечественных учёных. Среди них Аракелян А.К., Барсуков В.К., Виноградов А.Б., Дарьенков

А.Б., Зиновьев Г.С., Кокорин В.Н., Мещеряков В.Н., Морозов В.А., Сидоров С.Н., Рогинская Л.Э., Чаплыгин Е.Е., Федоров С.В. и другие [8,44,53,62,72,88,92 и др.]. Зарубежные фирмы, такие как ABB, Alstom, Bosch, Siemens, Westinghouse, Yaskawa и другие [103,122,123,152,155 и др.], также ведут свои исследования в области МПЧ.

Значительное количество исследований МПЧ, посвященных вопросам применения данного типа ПЧ в составе регулируемого ЭП, рассматривают в основном, ЭП с векторным управлением [44,117,130,149, 167,169, и др.] В то же время, в ЭП ТМ применение векторного управления, ввиду сложности его реализации, зачастую не является оправданным, поскольку ЭП ТМ, как правило, характеризуется малым требуемым диапазоном регулирования [4], невысокими требованиями к точности поддержания скорости или момента на валу АД, и высокой инерционностью, обусловленной значительными маховыми массами нагрузки. Большое количество исследований по теме МПЧ, тем не менее, оставляет открытыми вопросы, касающиеся применения данного вида ПЧ в составе ЭП ТМ, а именно вопросы, касающиеся поиска оптимальных способов скалярного управления МПЧ, особенностей протекания электромагнитных и тепловых процессов в ЭП ТМ на основе МПЧ, влияния МПЧ на питающую сеть и нагрузку.

Объект исследования - регулируемый ЭП ТМ на основе МПЧ.

Предмет исследования - скалярное управление МПЧ, режимы работы, электромагнитная совместимость МПЧ с питающей сетью и нагрузкой.

Цель диссертационной работы заключается в разработке и исследовании ЭП ТМ на основе МПЧ с новым способом скалярного управления, обеспечивающим расширенный диапазон регулирования выходного напряжения.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи исследования:

1. Разработка способа скалярного управления МПЧ;

2. Разработка рациональной структуры системы управления МПЧ для применения преобразователя в составе ЭП ТМ;

3. Разработка имитационной модели ЭП ТМ на основе МПЧ и исследование его основных характеристик.

4. Исследования тепловых процессов в двунаправленных ключах МПЧ;

5. Разработка, создание и исследование экспериментального образца МПЧ для регулируемого ЭП.

Методы исследования основаны на общих положениях теории цепей, методах анализа и обобщения данных, сравнения, классификации, математического и имитационного компьютерного моделирования в средах Matlab и Ansys.

Научная новизна. Основные научные результаты работы заключаются в следующем:

1. предложен способ скалярного управления МПЧ, обеспечивающий коэффициент передачи напряжения до 0,87 в области линейной модуляции, и до 0,95 при перемодуляции выходного напряжения, отличающийся от известных способов методом формирования модулирующих функций;

2. синтезирована имитационная модель системы «питающая сеть - МПЧ -АД - ТМ», включающая математическое описание системы управления МПЧ, и отличающаяся возможностью проведения одновременного анализа функционирования системы управления и силовой части ЭП в статических и в динамических режимах работы;

3. проведенные исследования тепловых процессов в двунаправленных ключах МПЧ позволили установить зависимость температуры кристалла транзисторов от частоты выходного напряжения и частоты питающей сети МПЧ.

Практическая значимость и реализация результатов работы.

1. Разработана имитационная тепловая модель двунаправленного транзисторного ключа МПЧ, учитывающая паспортные характеристики IGBT.

2. Создан экспериментальный образец ЭП АД на базе МПЧ и система его управления на основе предложенного способа.

3. Результаты исследования режимов работы регулируемого ЭП ТМ на основе МПЧ, тепловых процессов в двунаправленных ключах МПЧ, разработанный комплекс программ имитационного моделирования ЭП ТМ на основе МПЧ и разработанная принципиальная схема ЭП ТМ на основе МПЧ были внедрены в проектную практику ООО «Компания «ВИД», г. Нижний Новгород.

4. Материалы диссертации внедрены в учебный процесс кафедры «Электрооборудование, электропривод и автоматика» НГТУ им. Р.Е.Алексеева и применяются при проведении учебных занятий с бакалаврами направления 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника» по курсам «Электрический привод» и «Силовая электроника», с магистрами направления 13.04.02 «Электроэнергетика и электротехника» по курсам «Теория современного автоматизированного электропривода» и «Преобразовательная техника».

На защиту выносятся:

1. способ скалярного управления МПЧ;

2. комплекс программ имитационного моделирования ЭП ТМ на основе МПЧ;

3. результаты анализа режимов работы ЭП ТМ на основе МПЧ;

4. результаты анализа тепловых процессов в двунаправленных ключах МПЧ.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной

работы докладывались на следующих конференциях:

1. международных конференциях: международной научно-технической конференции "Состояние и перспективы развития электротехнологии" (XVII Бенардосовские чтения) Иваново, 2013г.; I Международной (IV Всероссийской) научно-технической конференции «Электропривод, электротехнологии и электрооборудование предприятий» УНГТУ Уфа, 2013; II международной научно-технической конференции "Пром-Инжиниринг" (ЮЕ-2016) ЮУрГУ Челябинск 2016г; XI-XVI Молодежных научно-технических конференциях

«Будущее технической науки» НГТУ им. Р.Е. Алексеева Н.Новгород 2012-2017 гг.;

2. на всероссийских конференциях: III НТК «Актуальные проблемы электроэнергетики» НГТУ им. Р.Е. Алексеева Н. Новгород 2017 г.;

3. на региональных конференциях: XXX-XXXIII НТК Актуальные проблемы электроэнергетики» НГТУ им. Р.Е. Алексеева, Н. Новгород, 2012-2014 гг.

Связь работы с научными программами. Результаты работы были использованы:

1. при выполнении проектной части государственного задания в сфере научной деятельности №8.2668.2014/К на кафедре «Электрооборудование, электропривод и автоматика» Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева;

2. в исследованиях по гранту «Разработка интеллектуального устройства управления параметрами и конфигурацией распределительной электрической сети 6-20 кВ на базе твердотельного регулятора ШИМ на частоте сети» (соглашение № 14.574.21.0167 о предоставлении субсидии от 26.09.2017, уникальный идентификатор проекта RFMEFI57417X0167).

Публикации и апробация работы:

По теме диссертации было опубликовано 23 работы, в том числе 3 в журналах, реферируемых ВАК, 1 статья в журнале БД Scopus. Получен 1 патент на изобретение №2641653 и 4 свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Объем и структура работы: Диссертация состоит из введения, четырех глав, списка литературы из 159 наименований и семи приложений. Основная часть диссертации изложена на 130 страницах, содержит 85 рисунков и 21 таблицу.

Область исследования. В соответствии с паспортом специальности 05.09.03:

1. Обоснование совокупности технических, технологических, экономических, экологических и социальных критериев оценки принимаемых решений в

области проектирования, создания и эксплуатации электротехнических комплексов и систем (главы 1,2).

2. Разработка, структурный и параметрический синтез электротехнических комплексов и систем, их оптимизация, а также разработка алгоритмов эффективного управления (главы 2,3,4).

3. Исследование работоспособности и качества функционирования электротехнических комплексов и систем в различных режимах, при разнообразных внешних воздействиях (главы 3,4).

Глава 1. Регулируемый электропривод турбомеханизмов

В данной главе приведены основные сведения о турбомеханизмах, дается общее описание наиболее распространённых типов турбомеханизмов, описываются способы регулирования их производительности.

Сформулированы основные требования, предъявляемые к электроприводу турбомеханизмов. Сделан краткий обзор схемотехнических решений преобразователей электроэнергии, применяемых в частотно-регулируемом электроприводе турбомеханизмов. Особое внимание уделено непосредственным преобразователям частоты на базе матричного преобразователя. Рассмотрена схемотехника базового функционального элемента матричного преобразователя: двухнаправленного транзисторного ключа. Проведен сравнительный анализ основных технических характеристик матричных и двухзвенных преобразователей частоты. Определены ключевые задачи исследования регулируемого электропривода (ЭП) турбомеханизмов на базе матричного преобразователя частоты.

1.1 Основные сведения о промышленных турбомеханизмах

Турбомеханизмами (ТМ) называют устройства, которые используют воздействие лопаток рабочего колеса для изменения кинетической и потенциальной энергии рабочей среды (жидкости, либо газа), непрерывно проходящей через турбомашину. Наиболее характерными примерами турбомеханизмов являются насосы, вентиляторы и компрессоры центробежного типа.

Несмотря на различие ТМ по назначению и условиям работы, их характеристики имеют много общего, что позволяет рассматривать ТМ как отдельный класс механизмов. Особенностью ТМ как объекта регулирования является то, что статическая мощность на валу ТМ находится в кубической зависимости от частоты вращения вала. [60,75,168].

Центробежные насосы (рис.1,а) применяются в нефтяной, нефтехимической и химической промышленности для трубопроводного транспорта жидких сред, в том числе нефти и нефтепродуктов [94], в теплоэнергетических установках для питания котлов, подачи конденсата в системе регенеративного подогрева питательной воды, циркуляционной воды в конденсаторы турбин, сетевой воды в системах теплофикации, на промышленных предприятиях в системах хозяйственного и технического водоснабжения, для подачи различных растворов и реагентов в технологических схемах производств [93], системах коммунального водоснабжения [60] и т.д.

а) б) в)

Рисунок 1.1 - Центробежный насос СД 32/40 с приводным двигателем мощностью 10 кВт (а), Шахтный вентилятор АЬ28-6000 мощностью 630 кВт (б), Центробежный компрессор Р500+ мощностью 450 кВт (в)

Центробежные вентиляторы (рис.1,б) применяются в промышленности и коммунальном хозяйстве для вентиляции зданий, в теплоэнергетических установках для подачи воздуха в топочные камеры котлов, перемещения топливных смесей, отсасывания дымовых газов [93] и т.п.

Центробежные компрессоры (рис.1,в) являются основным видом компрессорных машин в металлургическом и коксохимическом производствах, в системах газоснабжения, в химической промышленности для синтеза химических продуктов при высоком давлении [93] и т.д.

Суммарная установленная мощность приводных двигателей ТМ различных конструкций составляет порядка 30% вырабатываемой электроэнергии [15,20,70].

При этом только центробежные вентиляторы потребляют около 10% вырабатываемой электроэнергии [93].

Однако в настоящее время значительная часть ТМ остаётся нерегулируемой: [59]. Регулирование частоты вращения, и, следовательно, производительности ТМ может обеспечить значительную экономию энергоресурсов (в среднем от 20 до 40%) [4,16,59].

1.2 Регулирование производительности турбомеханизмов

Под производительностью ТМ подразумевается объем рабочей среды, перемещаемый ТМ за единицу времени. Регулирование производительности ТМ необходимо, поскольку режим работы большинства ТМ является неопределенным, и в процессе эксплуатации существенно изменяется. Например, в системах водоснабжения водопотребление и сток загрязненных вод непрерывно меняется во времени по случайно-вероятностным законам, не поддающимся достоверному прогнозированию [51,52,60]. При этом основной задачей регулирования производительности ТМ является изменение расхода Q (м /с) рабочей среды, заданного определенным графиком. При изменении расхода все основные параметры ТМ (напор Н, мощность Р, КПД п) также изменяются. Параметры трубопроводов и потребителей также влияют на режим работы ТМ. Известны следующие способы регулирования производительности ТМ [60].

1.2.1 Регулирование дросселированием на стороне нагнетания

Дроссельное регулирование является простейшим и широко распространенным способом регулировния производительности ТМ. При данном способе регулирования производительность меняется за счет изменения положения дроссельной заслонки на напорном трубопроводе насоса

Прикрывание дроссельной заслонки вызывает уменьшение напора H на величину Д^3 (рис.1.2), что ведет к снижению расхода Q и переходу рабочей точки турбомеханизма по напорно-расходной характеристике Q-H из рабочей

точки А, с максимальным расходом и напором, в рабочую точку B. При этом расход уменьшается с величины Q1 до Q2, а напор возрастает от значения H1 до значения H2.

Дроссельное регулирование характеризуется низкой энергоэффективностью вследствие потерь мощности, затрачиваемых на преодоление дополнительного гидравлического сопротивления, создаваемого заслонкой [60,68].

Н,м

■то юоо

900

800 700 600 500 $00 300 200 100

0 20 40 ~50 SO WO 120 140160 м^/ч

Рисунок 1.2 - Регулирование производительности ТМ дросселированием

1.2.2 Регулирование поворотными направляющими лопастями на входе в рабочее колесо

Данный способ регулирования использует воздействие на поток, входящий в ТМ, лопастного направляющего аппарата (осевого либо радиального), расположенного в непосредственной близости от входа в колесо ТМ [60]. Поворот лопаток входного направляющего аппарата изменяет крутизну напорной характеристики ТМ (см. рис.1.3), благодаря чему изменение расхода Q происходит без превышения напора H, чем и обусловлена относительная энергетическая эффективность этого способа регулирования. Эффективность при этом возрастает с уменьшением расчетного напора.

Рисунок 1.3 - Регулирование режима работы ТМ поворотом лопаток

направляющего аппарата

1.2.3 Регулирование изменением частоты вращения вала машины

Данный способ регулирования производительности ТМ подразумевает использование регулируемого ЭП для изменения частоты вращения вала электродвигателя. При изменении частоты вращения вала изменяется положение напорно-расходной характеристики ТМ.

При уменьшении частоты вращения вала напор-расходная характеристика ТМ смещается вниз параллельно его естественной характеристике (см. рис.1.4). При этом

Рисунок 1.4 - Регулирование режима работы ТМ дросселированием и изменением частоты вращения 1 - характеристика Q-H ТМ при номинальной частоте вращения; 2 -характеристика Q-H ТМ при уменьшенной частоте вращения;

3 - характеристика Q-H трубопровода при полном открытии задвижки;

4 - характеристика Q-H трубопровода при уменьшении степени открытия задвижки.

рабочая точка, перемещаясь по характеристике трубопровода, занимает

*

положение А 2. Следовательно, расход Q уменьшается, так же, как и напор Н в сети и напор, создаваемый ТМ. Увеличение же частоты вращения вызывает обратный эффект.

Данный способ регулирования расхода имеет более высокую экономическую эффективность в сравнении с регулированием дросселированием и регулированием при помощи поворота лопаток ТМ [59, 68, 93]. В связи с этим регулирование производительности ТМ наиболее целесообразно производить за счет изменения частоты вращения электродвигателя ТМ с помощью регулируемого ЭП.

1.2.4 Математическое описание вентилятора

Способы регулирования режимов работы вентиляторов и насосов не имеют принципиальных отличий, что следует из принципа подобия ТМ [85]. Напор-расходные характеристики вентиляторов по своему виду похожи на характеристики насосов, а характеристики воздуховодов подобны характеристикам трубопроводов системы водоснабжения [63,85]. С точки зрения требований и условий работы вентиляторы, насосы и компрессоры также имеют много общего [45], поэтому в качестве ТМ в данной работе будет рассматриваться радиальный (центробежный) вентилятор как один из наиболее характерных и широко распространенных турбомеханизмов общего и специального назначения

[63].

Вентилятор описывается следующими математическими соотношениями [60,85,94].

Напор-расходная характеристика приводится в паспортных данных и в общем случае описывается уравнением [60]:

Н = А2 п2 + В 2 nQ + С 2 Q2, (1.1)

3

где Н - напор, создаваемый вентилятором, Па; Q - расход газа, м/с; п - частота вращения вентилятора, об/мин; А2, В2, С2 - константы, зависящие от

конструктивных особенностей конкретного вентилятора: диаметра рабочего колеса, угла поворота лопаток и пр.

Характеристика сети показывает, какой напор должен быть создан в начале сети для перемещения по ней определенного количества рабочей среды, и в общем случае при отсутствии противодавления в системе описывается квадратичной зависимостью:

Н _ RQ2, (1.2)

2 5

где Я - коэффициент сопротивления сети, с /м , зависящий от длины сети, её поперечного сечения, вязкости рабочей среды и т.п.

Точка пересечения характеристик (1.1, 1.2) определяет режим работы вентилятора, т.е. значения Q и Н, с которыми будет работать установка.

Уравнение номинального момента вентилятора при отсутствии промежуточных передач рассчитывается по уравнениям [85,94]:

Q Н

МЛ _ ¿--ном ном /1

с,ном _ (1.3)

л ю

ном ном

где Нном - номинальный напор вентилятора, Па; Qн0м - номинальный расход вентилятора, м3/с; юном - номинальная угловая частота вращения вентилятора, рад/с; Пном - номинальный КПД, о.е.

Момент трения вентилятора Мт обычно составляет 5-10% номинального момента МН; или

МТ _(0,05 - 0,1 )МН (1.4)

ю - угловая частота вращения ТМ;

Статический момент сопротивления вентилятора при отсутствии противодавления в системе изменяется в соответствии с уравнением [85]:

М _(Мом -МТ)(ю/Юном)2 + МТ, (1.5)

где Мс,ном - номинальный момент вентилятора; ю ном - номинальная угловая частота вращения ТМ.

Расчёт по (1.5) на основании паспортных данных вентилятора позволяет построить его механическую характеристику М(ю). Математическая связь

выражения (1.5) с напор-расходной характеристикой вентилятора осуществляется через формулы приведения.

При изменении частоты вращения вала при отсутствии противодавления величины Q, Н, Р ТМ могут быть рассчитаны по формулам приведения [4,47]:

1.2.5 Основные требования к регулируемому электроприводу турбомеханизмов

Регулируемые ЭП ТМ можно разделить на две основные группы [59] (рис.1.5): с плавным и со ступенчатым регулированием скорости. ЭП с плавным регулированием скорости в свою очередь делится на следующие виды: - асинхронный частотно-регулируемый ЭП (ЭП с питанием от непосредственного преобразователя частоты (НПЧ) или от двухзвенного преобразователя частоты

- ЭП с индукторной муфтой скольжения;

- ЭП на базе асинхронного двигателя (АД) с регулированием напряжения на статоре двигателя (такие ЭП, как дроссельный ЭП, ЭП с тиристорным регулятором напряжения);

- двухдвигательный асинхронный ЭП с поворотным статором.

- ЭП с коллекторным двигателем переменного тока.

- асинхронный каскадный ЭП.

д1/ = ®1/ ®2

Н1/ Н 2 = Ц/ ®2 ) Р1/ Р2 =(®1/ ®2 )3

(16)

2

(1.7)

(1.8)

(ДПЧ);

Рисунок 1.5 - Классификация регулируемых ЭП ТМ

Среди ЭП со ступенчатым регулированием можно выделить ЭП с многоскоростным АД и синхронно-асинхронный привод.

Несмотря на разнообразие систем регулируемого ЭП, в последние десятилетия наибольшее распространение получил частотно-регулируемый ЭП на основе АД с короткозамкнутым ротором, как наиболее надежный и экономичный [52, 81, 94, 95].

Требования к частотно-регулируемому ЭП ТМ определяются исходя из характера нагрузки и для большинства ТМ следующие [59].

1. Режим работы ЭП - длительный, нагрузка на валу АД спокойная, перегрузки, реверсы и торможения отсутствуют.

2. Глубина регулирования частоты вращения невелика, и обычно составляет от 1:3 (для центробежных насосов и турбокомпрессоров) до 1:2 (для вентиляторов) [59].

3. Пуск насосов производится на закрытую задвижку, зависимость момента на валу от скорости при пуске носит вентиляторный характер, с максимальным моментом от 0,4 до 0,8 номинального. Пусковой момент вентилятора составляет от 0,4 номинального (при закрытом направляющем аппарате) до номинального.

4. При пуске мощных вентиляторов ввиду значительных маховых масс необходимо ограничение ускорений во избежание появления чрезмерных механических напряжений в элементах конструкции вентилятора.

5. Отсутствие колебаний статического момента на валу ТМ, высокая инерционность большинства ТМ и как следствие, отсутствие жёстких требований к точности регулирования делает целесообразным применение скалярного управления частотно-регулируемым ЭП ТМ. ЭП АД, питающийся от ПЧ со скалярным управлением без обратной связи по скорости, способен обеспечить диапазон регулирования в среднем от 10:1 [76,84] до (25-30:1) [69], что является достаточным для большинства ЭП ТМ.

1.3 Преобразователи частоты для регулируемого ЭП ТМ

Современные ПЧ позволяют регулировать амплитуду напряжения на нагрузке, фазовый сдвиг между потребляемым током и напряжением на входе преобразователя (входной коэффициент мощности) и способны обеспечивать двунаправленный либо однонаправленный поток мощности через преобразователь [36,38,67]. На рис. 1.6 представлена упрощенная схема трехфазного преобразования переменного напряжения с помощью ПЧ.

Ко входу ПЧ подключен источник переменного синусоидального напряжения, характеризующийся постоянной амплитудой напряжения ^тВх, и постоянной частотой . Посредством коммутации силовых вентилей ПЧ, входные напряжения преобразуются в выходные напряжения определенной

амплитуды ^7щВых и частоты _/вых. Амплитуда выходного тока ПЧ /тВых и фаза тока фВых определяются характером нагрузки. При рекуперации энергии в сеть ПЧ преобразует ток нагрузки, имеющий частоту ^ых, во входной ток, имеющий частоту fвх.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Варыгин Иван Александрович, 2019 год

Список использованных источников

1. Алексеев, В.В. Расчет и моделирование электропривода с векторным управлением для вращателя бурового станка / В.В. Алексеев // Записки Горного института. - 2004. - С.95 - 97.

2. Анучин, А.С. Системы управления электроприводов: учебник для вузов. - М.: Издательский дом МЭИ, 2015. - 373 с.

3. Архипцев, Ю.Ф. Асинхронные электродвигатели. 2-е изд., перераб. и доп. / Ю.Ф. Архипцев, Н.Ф Котеленец. — М.: Энергоатомиздат, 1986. — 104 с.

4. Браславский, И.Я. Энергосберегающий асинхронный электропривод. Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / И.Я.Браславский, З.Ш. Ишматов В.Н. Поляков. — М.: ACADEMA, 2004. - 202 с.

5. Боровиков, С.М. Расчёт показателей надежности радиоэлектронных средств: учеб.-метод. пособие / С.М. Боровиков, И.Н.Цырельчук, Ф.Д. Троян; под ред. С.М. Боровикова. - Минск: БГУИР, 2010. - 68 с.

6. Брускин, Д.Э. Электрические машины и микромашины. Учеб. для электротехн. спец. вузов / Д. Э. Брускин, А. Е. Зорохович, В. С. Хвостов. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1990. - 528 с.

7. Булгаков, А.А. Частотное управление асинхронными электроприводами. 3-е перераб. изд. — М.: Энергоиздат, 1982. - 216 с.

8. Варфоломеев, А. А. Обзор методов управления матричными преобразователями / А. А. Варфоломеев, В. В. Бурлака // ГВУЗ «Приазовский государственный технический университет». 2012. №24. с. 282-289.

9. Васильев, Б.Ю. Обеспечение режима перемодуляции и повышение эффективности преобразования энергии в силовых автономных инверторах / Б.Ю.Васильев // Электричество. —2015. — №6. — С.47 — 55

10. Горбачев В.В. Физика полупроводников и металлов / В.В. Горбачев, Л.Г. Спицына. - М.: Металлургия, 1982. — 336с.

11. ГОСТ Р 32144-2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.

12. ГОСТ Р МЭК/ТС 60034-17-2009. Машины электрические вращающиеся. Часть 17. Руководство по применению асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором при питании от преобразователей.

13. ГОСТ Р 51317.3.4-2006 (МЭК 61000-3-4-1998) Совместимость технических средств электромагнитная. Ограничение эмиссии гармонических составляющих тока техническими средствами с потребляемым током более 16 А, подключаемыми к низковольтным системам электроснабжения. Нормы и методы испытаний.

14. ГОСТ 30804.3.12-2013 Совместимость технических средств электромагнитная нормы гармонических составляющих тока, создаваемых техническими средствами с потребляемым током более 16 А, но не более 75 А (в одной фазе), подключаемыми к низковольтным распределительным системам электроснабжения. Нормы и методы испытаний

15. Горлова, Т. В., Электропривод, его состояние и перспективы // Т. В. Горлова, В. П. Обрусник Доклады ТУСУР. — 2015. — №1 (35). — С.161—164.

16. Гузенко, А. П. Частотно-регулируемый электропривод как элемент автоматизации насосной установки центрального теплового пункта / А. П. Гузенко // Инновационные технологии в науке и образовании : материалы IV Международной. научно-практической конференции — Чебоксары: ЦНС «Интерактив плюс», 2015. — № 4 (4). — С. 284-287. — ISSN 2413-3981.

17. Дарьенков, А.Б. Алгоритм векторной ШИМ для матричного преобразователя частоты / А.Б. Дарьенков, О.С.Хватов, И.А.Варыгин, Д.А.Комраков // Сборник научно-технических статей «Актуальные проблемы электроэнергетики»/ НГТУ, Н.Новгород, 2013. - с.99-104.

18. Дарьенков, А.Б. Анализ теплового режима двунаправленного ключа трехфазного матричного преобразователя частоты / А.Б. Дарьенков, И.А. Варыгин, Д.А. Комраков // Электротехника: сетевой электронный научный журнал. Т.3. - 2016. - № 3. - C. 36 - 43.

19. Дарьенков, А.Б. Анализ тепловых режимов работы матричного преобразователя частоты с помощью программного пакета Ansys Icepak / А.Б.

Дарьенков, И.А.Варыгин, Д.А.Комраков // Материалы XIII Международной молодежной научно-технической конференции/НГТУ. - Н. Новгород, 2014. - с.59 - 60.

20. Дарьенков, А.Б. Асинхронный частотно-регулируемый электропривод на базе НПЧЕ для турбомеханизмов: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Нижегородский государственный технический университет. Чебоксары. 2003.

21. Дарьенков, А.Б. Защита матричного преобразователя частоты от коммутационных перенапряжений / А.Б.Дарьенков, И.А. Варыгин // Будущее технической науки: Материалы XIV Международной молодежной научно-технической конференции/НГТУ. - Н. Новгород, 2015. - с.119 - 120.

22. Дарьенков, А. Б. Имитационная модель электропривода на базе матричного преобразователя частоты / А.Б Дарьенков., И.В Воротынцев., И.А. Варыгин // Труды НГТУ. - 2014. - №4. - С.59 - 64

23. Дарьенков А. Б. Имитационное моделирование электропривода на базе однокаскадного матричного преобразователя частоты / А.Б Дарьенков., .А. Варыгин // Вестник АГТУ. Серия: Морская техника и технология. 2015. - №1. -с.97-104.

24. Дарьенков, А.Б. Исследование влияния матричного преобразователя частоты на питающую сеть с помощью имитационного моделирования /А.Б.Дарьенков, И.А.Варыгин // Будущее технической науки: Материалы XVI Международной молодежной научно-технической конференции/НГТУ. - Н. Новгород, 2017. - с.122-123.

25. Дарьенков А. Б. Исследование теплового режима работы двунаправленного транзисторного ключа матричного преобразователя частоты с помощью метода конечных элементов / А.Б.Дарьенков, И.А.Варыгин, Л.С.Ломакина // Инженерный вестник Дона, № 3, 2015.

26. Дарьенков, А.Б. Макет матричного преобразователя частоты / А.Б. Дарьенков, Д.А. Корнев, О.С. Хватов, И.А. Варыгин // Будущее технической

науки: Материалы XI Международной молодежной научно-технической конференции, НГТУ им.Р.Е.Алексеева. - Нижний Новгород, 2012. - с.58.

27. Дарьенков, А.Б. Моделирование системы управления матричным преобразователем частоты в пакете МайаЬ с использованием S-функций / А.Б. Дарьенков, И.А.Варыгин, О.С.Хватов, Д.А.Корнев, Д.А.Комраков, И.Ф.Трапезников // Будущее технической науки: Материалы XII Международной молодежной научно-технической конференции/НГТУ. - Н. Новгород, 2013. - с.51.

28. Дарьенков, А.Б. Моделирование схемы защиты матричного преобразователя частоты / А.Б. Дарьенков, И.А. Варыгин // Главный энергетик -М.: ИД «Панорама». - 2015. - №9. С.63 - 69.

29. Дарьенков А. Б. Оптимизация алгоритма управления матричным преобразователем частоты / А.Б. Дарьенков, О.С.Хватов, Д.А.Корнев, И.А.Варыгин // Материалы Международной научно-технической конференции "Состояние и перспективы развития электротехнологии" (XVII Бенардосовские чтения). III том "Электротехника"/ИГЭУ. - Иваново, 2013. с.65-68.

30. Дарьенков А.Б. Особенности тепловых режимов двунаправленных ключей матричного преобразователя частоты / А.Б.Дарьенков, И.А.Варыгин // Сборник статей III Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы электроэнергетики», 2017. - с. 9-12.

31. Дарьенков А. Б. Разработка входного фильтра матричного преобразователя частоты / А.Б. Дарьенков, И.А. Варыгин // Материалы научно-технической конференции "Актуальные проблемы электроэнергетики"/ НГТУ, Н.Новгород, 2014.

32. Дарьенков А. Б. Разработка интеллектуального ЮВТ-модуля для матричного преобразователя частоты / А.Б. Дарьенков, И.А.Варыгин, Д.А.Корнев, И.Ф.Трапезников // Сборник научных трудов I Международной (IV Всероссийской) научно-технической конференции «Электропривод, электротехнологии и электрооборудование предприятий»/ УНГТУ. - Уфа, 2013, с.18-19.

33. Дарьенков А. Б. Разработка системы управления матричным преобразователем частоты на базе ПЛИС / А.Б.Дарьенков, Д.А.Корнев, О.С.Хватов, И.А.Варыгин, Д.А.Комраков // Материалы XIII Международной молодежной научно-технической конференции/НГТУ. - Н. Новгород, 2014. - с.60-61.

34. Дарьенков А.Б., Варыгин И.А. Способ управления матричным преобразователем частоты. Патент РФ RU 2641653 С1 Патентообладатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ). Дата подачи заявки: 26.09.2016, Дата начала действия 26.09.2016, Дата публикации патента 19.01.2018.

35. Дарьенков А.Б. Экспериментальное исследование макета матричного преобразователя частоты / А.Б. Дарьенков, О.С. Хватов, Д.А. Корнев, И.А.Варыгин, И.Ф. Трапезников // Материалы научно-технической конференции "Актуальные проблемы электроэнергетики"/ НГТУ, Н.Новгород, 2012. - с. 44-49.

36. Зиновьев, Г.С. Основы силовой электроники: Учебник. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2000. - Ч.2. -197с.

37. Казаков Ю.Б. Зависимость потерь в асинхронных двигателях от параметров широтно-импульсного регулирования напряжения / Ю.Б.Казаков, А.А. Шумин, В.А. Андреев // Вестинк ИГЭУ. - 2007. - №3. -с. 1-4

38. Карлов, Б. Современные преобразователи частоты: методы управления и аппаратная реализация // Б. Карлов, Е.Есин // Силовая электроника. - 2004. -№1. - С.50-54.

39. Карташев, Е.Ю., Базовые принципы проектирования матричных конверторов. // Е.Ю Карташев, А. Колпаков // Силовая электроника. - 2009. - №5. - С.59 - 65.

40. Карташев, Е. Электролитические конденсаторы для силовой электроники // Силовая электроника. - 2007. - №4.

41. Кириенко, В.П., Моделирование тепловых процессов в зарядных устройствах импульсных источников электропитания / В.П. Кириенко, В.В

Ваняев, Е.А Копелович, С.В Ваняев // Труды НГТУ т. 59 «Актуальные проблемы электроэнергетики». Н.Новгород. - 2006. - C.17 - 25.

42. Климов, В. Двунаправленные ключи в матричных структурах преобразователей частоты переменного тока / В. Климов, С. Климова // Силовая электроника. - 2008. - №4. - C.58 -61.

43. Ключев, В.И. Теория электропривода: Учеб. Для вузов. - 2.е изд. перераб и доп. - М.: Энергоатомиздат, 2001. - 704с.: ил

44. Кокорин, Н.В. Исследование и разработка преобразователя частоты матричного типа для электроприводов переменного тока. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Чувашский государственный технический университет. Чебоксары. 2010.

45. Колесников С. М.. Разработка и исследование энергосберегающего частотно-регулируемого электропривода турбомеханизмов : Дис. ... канд. техн. наук : 05.09.03 : Воронеж, 2005 173 c

46. Колпаков, А. И. Проблемы проектирования IGBT-инверторов: Перенапряжения и снабберы / А.И.Колпаков, Й. Крапп // Компоненты и технологии. - 2008. - №5. - С.98 - 103.

47. Кондаков, Л.А. Матричные преобразователи частоты / Л.А. Кондаков, А.А. Щукин // ИСУП. - 2013. - № 1(43).

48. Копылов И.П. и др. Проектирование электрических машин: учебник для вузов / под ред. И. П. Копылова. - 4-е изд., исправленн. и доп. - М.: Высшая школа, 2005. - 767 с.

49. Крапп, Й. Защитные функции современных драйверов IGBT / Й. Крапп // Силовая электроника. - 2001. - №4. - С.41 - 44.

50. Левашов Ю. Электролитические конденсаторы производства Yageo Corporation / Ю. Левашов // Компоненты и технологии. - 2003. - №9. - С.24-26

51. Лезнов Б.С. Экономия электроэнергии в насосных установках. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 144 с.: ил..

52. Лезнов, Б.С. Частотно-регулируемый привод насосных установок. - М.: Машиностроение, 2013. - 176с., ил..

53. Мещеряков, В.Н. Математический анализ и моделирование преобразователя частоты матричного типа с непосредственным управлением по методу пространственно-векторной модуляции / В. Н. Мещеряков, Д. В. Байков // Вестник ЮУрГУ. Серия: Энергетика. 2015. - №1. - С.21-33.

54. Мещеряков, В.Н. Повышение энергоэффективности асинхронного электропривода с векторным управлением за счет регулирования продольной составляющей тока статора при неполной статической нагрузке / В. Н. Мещеряков, Д. В. Байков // ЭС и К. - 2018. - №3 (40).

55. Мещеряков В.Н. Исследование преобразователя частоты матричного типа при работе на асинхронный двигатель /. Н. Мещеряков, Д. В. Байков // ЭС и К. - 2015. - №3(28). - C.4 - 8

56. Мищенко, В.А. Теория, способы и системы векторного и оптимального векторного управления электроприводами переменного тока: диссертация ... доктора технических наук : 05.09.03 / Мищенко Владислав Алексеевич; [Место защиты: Моск. гос. авиац. ин-т].- Москва, 2009.- 315 с.: ил. РГБ ОД, 71 11-5/209

57. Морозов, А.И. Разработка матричного преобразователя частоты / А.И. Морозов, В.К. Барсуков, В.А. Морозов // Интеллектуальные системы в производстве. - 2013. - № 2 (22) - С.202 - 207

58. Морозов, А.В. Алгоритмы управления и схемотехника матричного преобразователя частоты /А.В. Морозов // Интеллектуальные системы в производстве. - 2014. - № 1 (23). - С.140-144.

59. Мухортов, И.С. Повышение энергетической эффективности группы электроприводов системы поддержания пластового давления. Диссертация на соискание степени кандидата технических наук. СГТУ, Самара, 2014

60. Онищенко Г. Б. Электропривод турбомеханизмов / Г.Б. Онищенко, М. Г. Юньков // - М.: Энергия, 1972. - 240 с.

61. Параметры приводов улучшаются год от года. Конструктор. Машиностроитель, журнал. [Электронный ресурс] 2012г. URL https://konstruktor.net/podrobnee-elekt/parametry-ehlektroprivodov-uluchshajutsja-god-ot-goda.html Дата обращения - май 2019.

62. Павловский, В. В. Применение схем матричных статических преобразователей электроэнергии для питания судовых потребителей /В.В. Павловский// Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С.О. Макарова. - 2011. - №3 (11). - С.23-27.

63. Поляков В.В., Насосы и вентиляторы: Учеб. Для вузов. /В.В. Поляков, Л.С. Скворцов // - М.: Стройиздат, 1990. - 336 с.: ил.

64. Пряхин С. Компоненты для силовой электроники корпорации EPCOS AG. Часть 4. Мощные варисторы EPCOS для защиты промышленной электроники / С. Пряхин // Компоненты и технологии. - 2002. - №1. - С.24-26

65. Пугачёв Е. В. Защита матричного преобразователя частоты в аварийных режимах / Е. В. Пугачёв, А. С. Иванов, П. Р. Нусратов, В. С. Иванов // Вестник СибГИУ. - 2015. - №2 (12) C.49-52.

66. Радин В.И. Электрические машины: Асинхронные машины. Учебник для электромех. спец. вузов. В.И.Радин, Д.Э.Брускин, А.Е.Зорохович. Под ред. И.П.Копылова. — М.: Высшая школа, 1988. — 328 с.

67. Розанов Ю.К., Рябчицкий М.В., Кваснюк А.А. Силовая электроника. Учебник для вузов. — 2-е изд., стереотип. — М.: Издательский дом МЭИ, 2009. — 632 с.: ил. — ISBN 978-5-383-00403-6.

68. Сандалов В.В. Объектно-ориентированный частотно-регулируемый асинхронный электропривод турбомеханизмов: Автореферат диссертации на соискание степени канд. тех. наук: 05.09.03. Нижегородский государственный технический университет. 1999

69. Сандлер А.С Автоматическое частотное управление асинхронными двигателями / А. С. Сандлер, Р.С. Сарбатов// - М., «Энергия», 1974.

70. Сарваров А.С. Энергосберегающий электропривод вентиляторных механизмов по системе НПЧ-АД с программным формированием напряжения / Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук // МГТУ им. Г.И.Носова. - Чебялинск. - 2002. - 33 с.

71. Сахарнов Ю.В. Регулируемый электропривод эффективное энергосберегающее оборудование /Ю.В. Сахарнов // Вопросы регулирования ТЭК. Регионы и Федерация. - 2001. - № 1.

72. Сидоров С. Н. Матричный преобразователь частоты - объект скалярного управления / С.Н. Сидоров // Силовая электроника. - 2009. - №3. -С.31-35.

73. Сидоров С.Н., Поляков А.Е. Способ скалярного управления (3*3)-фазным матричным преобразователем частоты. Патент РФ 2414800. Патентообладатель: Ульяновский государственный технический университет. Дата подачи заявки: 19.03.2010, Дата начала действия: 19.03.2010, Дата публикации патента: 20.03.2011.

74. Смирнов, А. А.. Разработка электропривода для металлорежущих станков на базе асинхронного двигателя с цифровой системой управления: диссертация ... кандидата технических наук : 05.09.03 / Смирнов Александр Андреевич; [Место защиты: Моск. гос. авиац. ин-т].- Москва, 2011.- 210 с.:

75. Соколов М.М. Автоматизированный электропривод общепромышленных механизмов. Учебник для студентов, обучающихся по специальности «Электропривод и автоматизация промышленных установок». Изд.3-е, переработ. и доп.., - М., - «Энергия», - 1976

76. Соколовский Г.Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием - М.: Академия - 2006. - 272 с.

77. Табинский М.П. Определение параметров схемы замещения асинхронного двигателя по каталожным данным / Известия Томского политехнического института им. С.М.Кирова // 1965. - т.153. - с.88-93

78. Терехин В.Б. Моделирование систем электропривода в Simulink (МайаЬ 7.0.1): учебное пособие / В.Б. Терехин. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета. - 2008. - 320 с.

79. Терехов В. М., Осипов О. И. Системы управления электроприводов. -М.: Академия, 2005.

80. Трегубов С.В. Общие принципы выбора варисторов для защиты от перенапряжений. Трегубов С.В., Пантелеев В.А., Фрезе О.Г. [Электронный ресурс] URL: http://www.komi.com/progress/product/varistor/manual/index.html (дата обращения 14.11.2017)

81. Туманский А.П. Оптимизация режимов перекачки по магистральным трубопроводам с перекачивающими станциями, оборудованными частотно-регулируемым приводом [Текст] / А.П. Туманский // Транспорт и хранение нефтепродуктов. - 2005. - №8. - C. 11-14.

82. Уварова Т.С. - Асинхронный двигатель - основа энергосберегающих технологий для народного хозяйства / XVII Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» СПбГАУ, c.552-553.

83. Удут Л.С. Ограничение тока в скалярных электроприводахс асинхронными двигателями / Удут Л.С., Чернышев А.Ю., Чернышев И.А. // Научный вестник НГТУ. - 2015. - т. 59. - № 2. - с. 120-133

84. Усольцев А.А. Частотное управление асинхронными двигателями/Учебное пособие. СПб: СПбГУ ИТМО, 2006, - 94 с.

85. Фащиленко В.Н. Регулируемый электропривод насосных и вентиляторных установок горных предприятий: Учеб. пособие. — М.: Издательство «Горная книга» — 2011. — 260. с.: ил.

86. Федоров, С.А. Электромагнитная совместимость при использовании преобразователей частоты. Федоров С.А., Сергеев К.Г., Фоминых Ю.В.// Материалы VI Всероссийской конференции «Молодёжь и наука: начало XXI века», СФУ, Красноярск, — 2010

87. Федоров С.В., Бондарев А.В. Способы широтно-импульсной модуляции на основе сравнения синхронизирующих сигналов с сигналами модуляции матричных преобразователей частоты // Вестник ОГУ. 2014. №3 (164) С. 180-186.

88. Федоров С.В. - Устройство формирования переключающих функций управляющего блока матричного преобразователя частоты для системы частотного управления электроприводом. Диссертация на соискание ученой

степени кандидата технических наук. Уфимский государственный авиационный технический университет. Уфа, 2015г.

89. Фираго, Б. И., Готовский, Б. С., Лисс, З. А. Тиристорные циклоконверторы. Под ред. канд. техн. наук Г. П. Шейна. - Минск : Наука и техника, 1973. - 296 с.

90. В. М. Хачумов. Вычисление математических функций на основе разрядно-параллельных схем. // Хачумов В.М. // Информационные технологии и вычислительные системы. - 2016. - №3.

91. Хофманн, Д. Основное отличие между стандартными ЮВТ и ЯВ-ЮВТ

- обратная запирающая способность /Д. Хофманн// Силовая электроника. - 2013.

- №4, С.46-48.

92. Чаплыгин Е.Е. Анализ искажений сетевого напряжения и выходного тока матричного преобразователя частоты / Чаплыгин Е.Е. // Электричество. -2007. - №11.

93. Черкасский В.М. Насосы, вентиляторы, компрессоры: Учебник для теплоэнергетических специальностей вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 416с., ил..

94. Шабанов В.А. Достоинства и перспективы использования частотно-регулируемого электропривода магистральных насосов на НПС / В.А. Шабанов, О.В. Кабаргина // Управление качеством в нефтегазовом комплексе. -2011. - Т.2. -С.63-66.

95. Шабанов В.А. Методика построения механических характеристик магистральных насосов при частотно-регулируемом электроприводе / В.А. Шабанов, О.В. Кабаргина // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело».

- 2011. - №6. - С.30-36.

96. Шавёлкин А.А. Моделирование схемы матричного преобразователя частоты / А.А. Шавёлкин, Д.Н. Мирошкин // Вюник Нацюнального ушверситету «Львiвська полггехшка». - 2003. - № 485 : Електроенергетичш та електромехашчш системи. - С. 149-156.

97. Ahmed, S.M. Simple carrier based PWM technique for a three-to-nine-phase direct AC-AC converter / S.M.Ahmed [et.al] // IEEE Trans. Ind. Electron. - 2011. -N58(11). - P.5014-5023

98. Aten, M., Reliability Comparasion of Matrix and Other Converter Topologies /Aten. M [et. al] // IEEE transactions on aerospace and electronic systems. -2006. - vol.42. - N3. - P.867-875.

99. Andreu, J, A step forward towards the development of reliable matrix converters / I. Kortabarria, E. Ormaetxea, E. Ibarra, J.L.Martin, S.Apinaniz // IEEE Trans Ind Electron. - 2012. - N59(1). - P.167-183

100. Andreu, J. Improvement of the Matrix Converter Start-up Process / J. Andreu, I. Martinez, I. Kortabarria, J. L. Martin, S. Ceballos // IECON. - 2007. -33rd Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society.

101. Bauer, J. Design and Dimensioning of Essential Passive Components for the Matrix Converter Prototype // J.Bauer, S. Fligl, A. Steimel // Automatika. - 2012. -Vol53. - №3. - P. 25-235

102. Benachour A. DTC-SVM control of induction machine fed by three level NPC matrix converter / A. Benachour, E.M. Berkouk, M.O. Mahmoudi // 8th International Conference on Modelling, Identification and Control (ICMIC). - 216 . - P. 628 - 633

103. Bernet S. Design and Loss Comparation of matrix converters and Voltage-Source Converters for modern AC-Drives / S. Bernet, S. Ponnaluri, R. Teichmann. // IEEE transactions on industrial electronics. - 2012. - Vol.49. - N2. - P.304-312

104. Bozorgi, A. M. Mashhadi Two simple overmodulation algorithms for space vector modulated three-phase to three-phase matrix converter / A. M. Bozorgi, M. Monfared, H. Rajabi // IET Power Electronics. - 2014. - Vol.7. - Issue 7

105. Bradley, K. J. Enhanced harmonic injection for determination of harmonic loss in induction machines / K.J.Bradley [et.al] // inProc. IEE Power Electron. Variable Speed Drives (Conf. Publication). - 2000. - P.212-217.

106. Bucknall, R.W.G. On the conceptual design and performance of a matrix converter for marine electric propulsion / R.W.G. Bucknall, K.M. Ciaramella /IEEE Trans Power Electron. - 2010. - N25(6). - P.1497-1508

107. Burany, N. Safe control of four-quadrant switches / N.Burany // In: Conference record of the IEEE industry applications conference annual meeting, IAS. -1989. - P.1190-1194

108. Casadei, D. A review on matrix converters / D. Casadei, G. Serra, A. Tani, L. Zarri // Przegla.d Elektrotechniczny. - 2016. - Electr Rev 2. - P.15-25.

109. Casadei, D. Tutorial on matrix converters / D.Casadei // Proceedings of power electronics and intelligent control for energy conservation conference, PELINCEC. - Warsaw, Poland. - 2015

110. Casadei D. Reduction of the input current harmonic content in matrix converters under input/output unbalance / D. Casadei, G. Serra, A. Tani // IEEE Trans Ind Electron. - 1998. - N.45(3). - P. 401-411

111. Casadei, D. Comparison between Back-to-Back and Matrix Converters Based on Thermal Stress of the Switches // D. Casadei, G.Grandi, C.Rossi, A.Trentin, L.Zarri// IEEE International Symposium on Industrial Electronics. - 2004. - pp.10811086

112. Castellazzi A. Integrated matrix converter switch / A. Castellazzi, T. Dai ; J. Li, [et.al] // IEEE 10th International Conference on Power Electronics and Drive Systems (PEDS). -2013. - P.525 - 530

113. Coh, Teck Chiang Comparison of Two Overmodulation Strategies in an Indirect Matrix Converter / T.H Coh. J. Itoh // IEEE Transactions on Industrial Electronics. - 2013. - Vol.60. - Issue 1. - P. 43 - 53

114. Daryenkov, A.B, Analysis of thermal operating conditions of a bilateral switch of a three-phase matrix frequency converter / A.B.Daryenkov, I.A.Varygin // 2nd International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). - 2016. DOI: 10.1109/ICIEAM.2016.7911536 IEEE Conference Publications

115. Daryenkov, A.B., Research of the Speed Mode of Power Keys of Matrix and Bilaterial frequency converter / A.B. Daryenkov, E.N. Sosnina, I.A. Varygin // International Journal of Applied Engineering Research. - 2018. - Vol.13. - N.2. - P. 1301-1304

116. Dixon J., Three-Phase Controlled Rectifiers,"Department of Elctrical Engineering, Pontificia Universidad Catica de Chile, vol. 12, pp. 12. 1-12. 62.

117. Djahbar A. High Performance Motor Drive Using Matrix Converter / A. Djahbar, B. Mazar, N. Mansour // 2006 IEEE GCC Conference (GCC). - 2006. - P.-5

118. Enemuoh F. O. Modelling, Simulation and Performance Analysis of A Variable Frequency Drive in Speed Control Of Induction Motor / F.O. Enemuoh // International Journal of Engineering Inventions. - 2013. - Vol.3. - Issue 5. - P.36-41

119. Erickson R. W., Optimal single resistor damping of input filters / R.W.Erickson // in Proc. 14th APEC. - 1999. -Vol.2. - P.1073-1079.

120. Friedli, T. Comprehensive comparasion of three phase AC-AC matrix converter and voltage DC-link Back-to-Back converter systems / T. Friedli, J. Kolar // IPEC. - 2010. - vol.59. с. 4487-4510.

121. Friedli T. Comparative Evaluation of Three-Phase AC-AC Matrix Converter and Voltage DC-Link Back-to-Back Converter Systems / T. Friedli, J.W. Kolar, J.Rodriguez, P.W. Wheeler // IEEE Transactions on industrial electronics. -2012. - Vol.59. - N.12

122. Friedli, T. Milestones in Matrix Converter Research / T. Friedli, J.W. Kolar // IEEJ Journal of Industry Applications. - 2012. - Vol.1. - N.1. - P.2-14.

123. Fuji Electric FA Components & Systems Releases Next Generation Matrix Converter FRENIC-Mx Series. March 6, 2006 Fuji Electric FA Components & Systems Co., Ltd, News Release [Элекронный ресурс] URL: http://www.fujielectric.com/company/news/2006/06030601.html Дата обращения -март 2017.

124. Haitham, A.-R. High Performance Control of AC Drives with MATLAB/Simulink Models / A.-R. Haithan // First Edition. - John Wiley & Sons, Ltd. - 2012.

125. Holmes, D.G., Implementation of a controlled rectifier using ac-ac matrix converter theory / D.G. Holmes, T.L. Lipo // IEEE Trans. on power electronics. - 1992.

- Vol.7. - N.1. - P.240-250.

126. Hornkamp, M, (2001) EconoMAC the first all-in-one IGBT module for matrix converters / M. Hornkamp [et.al] // In: Proceedings of drives and controls and power electronics conference, London, UK. - 2001. - P.35-39

127. Hongwu, S. Damped Input Filter Design of Matrix Converter / S.Hongwu, L. Hua, W. Xingwei, Y. Limin. // International Conference on Power Electronics and Drive Systems PEDS2009. - 2009. - P.672-677.

128. Iimori, K. New current-controlled PWM rectifier voltage source inverter without DC-link components / K.Iimori, K.Shinohara, O.Tarumi, Z.Fu, M.Muroya // In: Proceedings of power conversion conference (PCC). - 1997. - Vol.2. - P.783-786

129. Indarack, P. A harmonic loss calculation of PWM-fed induction motors using loss factor characteristics / P.Indarack, S.Douangsyla, C. Joochim, A. Kunakorn, M.Kando, V.Kinnares // TENCON IEEE Region 10 Conference. - 2004. - P.236-239

130. Jayamala V. Performance evaluation of matrix converter using Direct Space Vector Modulation technique / V. Jayamala ; B. Kalaiarasi // International Conference on Control, Automation, Communication and Energy Conservation. - 2009.

- P.1-6

131. Julilian, A. Double chamber calorimeter (DCC): A new approach to measure induction motor harmonic losses / A.Julilian, V.J. Gosbell, B.S.P. Perera, P.Cooper //IEEE Trans. Energy Convers. - 1999. - Vol.14. - N.3. - P.680-685.

132. Kang J. K. Analysis and evaluation of bi-directional power switch losses for matrix converter drive / J.K. Kang, H. Hara, E. Yamamoto, E. Watanabe // Proc. 37th Annu. Meeting Conf. Rec. Ind. Appl. Conf. - 2002. - Vol. 1. - P.438-443.

133. Khomfoi, S. Influence of PWM characteristics on the core losses due to harmonic voltages in PWM fed induction motors / S.Khomfoi, V.Kinnares, P.Viriya // Power Engineering Society Winter Meeting. - 2000. - P.365-369

134. Kinnares, V. Measurement, Analysis and Prediction of Harmonic Power losses in PWM fed Induction motors PhD. Thesis. - The University of Nottingham. -1997. - P.108-132

135. Koiwa, K., Evaluation of a matrix converter power density design method for matrix converter using SIC-Mosfet / Koiwa K., Itoh J.. // IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE). - 2014

136. Lee, D.-C. A Novel Overmodulation Technique for Space-Vector PWM Inverters / Lee, D.-C., Lee G. // PESC97. Record 28th Annual IEEE Power Electronics Specialists Conference. - 1997. - Vol.2 - P.1014-1019

137. Lopez-Robles, E. Voltage regulation of a matrix converter with balanced and unbalanced three-phase loads / E. Lopez-Robles [et.al] // Journal of Applied Research and Technology. - 2015. - V.13 . - N.5 . - P.510-521

138. Lutz, J, Schlangenotto H, Scheuerman U, De Doncker R (2011) Semiconductor power devices. Physics, characteristics, reliability / Lutz J, Schlangenotto H, Scheuerman U, De Doncker R // - Berlin.: Springer. - 2011

139. Mahlein, J. A matrix converter without diode clamped over-voltage protection. Power Electronics and Motion Control Conference / J Mahlein. A.Braun // Proceedings. IPEMC. - 2000. -Vol.2. - P.817- 822

140. März, M., Power electronics system integration for electric and hybrid vehicles / M. März, A.Schletz, B.Eckardt, H. Rauh // in Proc. 6th CIPS. - 2010. - P.1-10

141. Melaku, M.. Modelling, stability analysis and control of a direct AC/AC matrix converter based systems // M.Melaku // Tennessee Technological University. -2011.

142. MIL-HDBK-217-F Military handbook. Reliability prediction of electronic equipment. 1990

143. Motto, E.R. Application characteristics of an experimental RB-IGBT (reverse blocking IGBT) module / E.R. Motto, J.F.Donlon, M.Tabata, H.Takahashi, Y.Yu, G.Majumdar // In: Annual meeting of industry applications conference IAS'04. -2004. - Vol.3. - P.1540-1544

144. Mohan, N. Design and Comparison of Passive Component Requirements of a Matrix Converter and Voltage-Source based Back-to-Back Converter / N. Mohan // University of Minnesota, USA. - 2013

145. Nielsen P. New Protection Issues of a Matrix Converter: Design Considerations for Adjustable Speed Drives / P.Nielsen P, F.Blaabjerg, J.K.Pedersen, // IEEE Transactions on Industry Applications. - 1999. - Vol.35. - No.5. - P.1150-1161,

146. Omrani. K., A SVM control strategy for a direct matrix converter / K.Omrani [et.al] // International Conference on Green Energy Conversion Systems (GECS). - 2017. - P. 1-6

147. Overvoltage protection apparatus for a matrix converter: patent. US 6496343 B2 USA / Jochen Mahlein, Walter Springmann.; патентообладатель Siemens Aktiengesellschaft; заявл. 7.02.2001; опубл. 17.12.2002, приоритет 8.02.2000, US 09/778,143.

148. Pfeifer M. Matrix converter with overvoltage protection circuit / M.Pfeifer // Melecon 15th IEEE Mediterranean Electrotechnical Conference. - 2010. - P.1293-1296

149. Podlesak T.F., A 150 kVA vector controlled matrix converter induction motor drive / T.F. Podlesak, D. Katsis // Conference Record of the 2004 IEEE Industry Applications Conference, 2004. 39th IAS Annual Meeting. - 2004. - vol.3. - P.1181-181

150. Ruy, S. Thermal analysis of PT IGBT by using ANSYS / S. Ruy, D. Han, H. Ahn, M. El. Nokali // Power Electronics ICPE '07, 7th Internatonal Conference. -2007. P.59 - 61.

151. Rz^sa, J. Overmodulation in matrix converter Power Electronics and Intelligent Control for Energy Conservation / J. Rz^sa // PELINCEC. - 2005

152. Simon O. Modern Solutions for industrial Matrix-converter applications / O. Simon, J. Mahlein, M.N Muenzer, M. Bruckmann // IEEE transactions on industrial electronics. - 2002. - Vol.49. - N.2. - P.401-406.

153. Sun, K, A novel commutation method of matrix converter fed induction motor drive using RB-IGBT /K.Sun [et.al] // IEEE Trans Ind Appl. - 2007. - N.43(3). -P.777-786

154. Sunter S. A method for calculating semiconductor losses in the matrix converter / S. Sunter, H. Altun // MELECON 98, 9th Mediterranean. - 1998. - vol.2. -P.1260-1264.

155. Super energy saving medium-voltage matrix converter with power regeneration FSDrive-MX1S. Yaskawa Electric Corporation November 2007

156. Szcze'sniak P., Three-Phase AC-AC Power Converters Based on Matrix Converter Topology. Power Systems. Springer. 2013

157. Turner, D. R. Accurate measurement of induction motor losses using a balanced calorimeter / D.R.Turner [et.al] // Proc. Inst. Electr. Eng. - 1991. - Vol.138. -N.5. - P. 233-242

158. Venturini M.: A New Sine Wave In, Sine Wave Out Conversion Technique Eliminates Reactive Elements. In Proc. 7th National Solid-State Power Conversion Conf. POWERCON 7. - 1980. - P.E3-1 - E3-15.

159. Venturini M. Analysis and Design of Optimum- Amplitude Nine-Switch Direct AC-AC Converters / A.Alesina, M.Venturini // IEEE Transactions on Circuits and Systems. - 1989. - Vol.4. - No.l . - P.101-112.

160. Venturini M.: Solid-state power conversion: a Fourier analysis approach to generalized transformer synthesis, M.Venturini, A. Alesina, IEEE Trans. on circuit and systems. - 1981. - Vol.28. - N4. - P.319-330,

161. Wei L. Robust Voltage Commutation of the Conventional Matrix Converter / L. Wei, T.A. Lipo, Ho Chan // IEEE 34th Annual Conference on Power Electronics Specialist PESC '03. - 2003. - P. 717-722

162. Wheeler P.W. A fully integrated 30 kW motor drive using matrix converter technology / P.W. Wheeler ; J.C. Clare ; M. Apap ; L. Empringham ; K.J. Bradley ; S. Pickering ; D. Lampard // European Conference on Power Electronics and Applications. - 2005. - P.1-9

163. Wheeler, P.W. An Integrated 30kW Matrix Converter based Induction Motor Drive / P.W. Wheeler, J.C. Clare, M. Apap, D. Lampard, S.J. Pickering, K.J. Bradley, L. Empringham // IEEE 36th Power Electronics Specialists Conference. -2005, - P.2390-2395

164. Wheeler P.W., Matrix converters: a technology review / P.W.Wheeler [et.al] // IEEE Trans Ind Electron. - 2002. - Vol.49. - N2. - P.276-288

165. Wheeler P.W. Harmonic Loss Due to Operation of Induction Machines From Matrix Converters / P.W. Wheeler, J.C. Clare, K.J Bradley // IEEE Transactions on Industrial Electronics. - 2008. - Vol.55. - Issue 2

166. Wheeler P.W. Enabling technologies for matrix converters in aerospace applications / P.W. Wheeler [et.al] // In: Proceedings of international conference— workshop compatibility and power electronics (CPE'2011). Tallinn, Estonia. - 2011. -P.451-456

167. Xiao D. A modified DTC for matrix converter drives using two switching configurations / D. Xiao F. Rahman // 13th European Conference on Power Electronics and Applications. - 2009. - P. 1-10

168. Yahya, S.M. "Turbines Compressors and Fans // Tata McGraw-Hill, 1987

169. Yamazaki M. Characteristics of vector control two induction motor drives fed by Matrix Converter / M. Yamazaki, K.Sakaki, K. Matsuse // 15th International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS). - 2012. - P.1-5

170. Zhou D. Evaluation of AC-AC Matrix Converter, a Manufactiurer's Perspective / D Zhou., K.P. Philips, G.L. Skibinski, J.L. McCarty, M.W. Loth, B.R. Buchholz, D.II. Braun, R.A Lukaszweski // in Proc. 37th IEEE IAS annual meating . -2002. - Vol.3. -P.1558-1563

Приложение 1

ПРОГРАММНЫЕ КОДЫ S-ФУНКЦИЙ ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ

МПЧ

1. Листинг программы формирователя модуляционной матрицы

function [sys,x0,str,ts] = MODUL(t,x,u,flag) switch flag, case 0,

[sys,x0,str,ts]=mdlinitializeSizes; case 3,

sys=mdlOutputs(t,x,u); case {1, 2, 4, 9} sys=[]; otherwise

error(['unhandled flag = f,num2str(flag)]); end

function [sys,x0,str,ts] = mdlinitializeSizes

sizes = simsizes;

sizes .NumContStates = 0;

sizes .NumDiscStates = 0;

sizes .NumOutputs = 9;

sizes .Numinputs = 4;

sizes .DirFeedthrough = 1;

sizes .NumSampleTimes = 1;

sys = simsizes(sizes); x0 = []; str = []; ts = [-1 0];

function sys = mdlOutputs(~,~,u)

t=u(1);

wo=u(2);

wi=u(3);

k=u(4); fi=0;

ka=k*sin(wo*t-fi); if t<10 %t - момент реверса АД kb=k*sin(wo*t-2*pi/3-fi); kc=k*sin(wo*t-4*pi/3-fi);

else

kb=k*sin(wo*t-4*pi/3-fi); kc=k*sin(wo*t-2*pi/3-fi);

end

Da=abs(0.5*sin(wi *t-fi)); Db=abs(0.5*sin(wi*t-2*pi/3-fi)); Dc=abs(0.5*sin(wi*t-4*pi/3-fi)); DELTA=(1-(Da+Db+Dc))/3; if ka>=kb && ka>=kc

kmax=ka; elseif kb>=ka && kb>=kc kmax=kb;

else

kmax=kc;

end

if ka<kb && ka<kc

kmin=ka; elseif kb<ka && kb<kc kmin=kb;

else

kmin=kc;

end

vk=(kmax+kmin)/2;

d1a=DELTA+abs(0.5*sin(wi *t-fi))-vk*sin(wi*t-fi)+ka*sin(wi*t-fi);

d4a=DELTA+abs(0.5*sin(wi *t-fi))-vk*sin(wi*t-fi)+kb*sin(wi*t-fi);

d7a=DELTA+abs(0.5*sin(wi *t-fi))-vk*sin(wi*t-fi)+kc*sin(wi*t-fi);

d2b=DELTA+abs(0.5*sin(wi *t-2*pi/3-fi))-vk*sin(wi*t-2*pi/3-fi)+ka*sin(wi*t-2*pi/3-fi);

d5b=DELTA+abs(0.5*sin(wi *t-2*pi/3-fi))-vk*sin(wi*t-2*pi/3-fi)+kb*sin(wi*t-2*pi/3-fi);

d8b=DELTA+abs(0.5*sin(wi *t-2*pi/3-fi))-vk*sin(wi*t-2*pi/3-fi)+kc*sin(wi*t-2*pi/3-fi);

d3c=DELTA+abs(0.5*sin(wi *t-4*pi/3-fi))-vk*sin(wi*t-4*pi/3-fi)+ka*sin(wi*t-4*pi/3-fi);

d6c=DELTA+abs(0.5*sin(wi*t-4*pi/3-fi))-vk*sin(wi*t-4*pi/3-fi)+kb*sin(wi*t-4*pi/3-fi);

d9c=DELTA+abs(0.5*sin(wi*t-4*pi/3-fi))-vk*sin(wi*t-4*pi/3-fi)+kc*sin(wi*t-4*pi/3-fi); if d1a>1 d1=1; elseif d1a<0 d1=0;

else

d1=d1a;

end if d2b<0 d2=0; elseif d2b<0 d2=0;

else

d2=d2b;

end

if d3c<0 d3=0; elseif d3c<0 d3=0;

else

d3=d3c;

end

if d4a>1 d4=1; elseif d4a<0 d4=0;

else

d4=d4a;

end

if d5b<0 d5=0; elseif d5b<0 d5=0;

else

d5=d5b;

end

if d6c<0 d6=0; elseif d6c<0 d6=0;

else

d6=d6c;

end

if d7a>1 d7=1; elseif d7a<0 d7=0;

else

d7=d7a;

end if d8b<0 d8=0; elseif d8b<0 d8=0;

else

d8=d8b;

end

if d9c<0 d9=0; elseif d9c<0 d9=0;

else

d9=d9c;

end

sys = [d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9];

2. Листинг программы генератора импульсов управления ДК

function [sys,x0,str,ts] = CONTROL(t,x,u,flag) switch flag, case 0,

[sys,x0,str,ts]=mdlinitializeSizes; case 3,

sys=mdlOutputs(t,x,u); case {1, 2, 4, 9} sys=[]; otherwise

error(['unhandled flag = f,num2str(flag)]); end

function [sys,x0,str,ts] = mdlinitializeSizes

sizes = simsizes;

sizes .NumContStates = 0;

sizes .NumDiscStates = 0;

sizes .NumOutputs = 9;

sizes .Numinputs = 10

sizes .DirFeedthrough = 1

sizes .NumSampleTimes = 1

sys = simsizes(sizes);

x0 = [];

str = [];

ts = [-1 0];

function sys =

d1a=u(1)

d2b=u(2)

d3c=u(3)

d4a=u(4)

d5b=u(5)

d6c=u(6)

d7a=u(7)

d8b=u(8)

d9c=u(9)

SAW=u(10);

if d1a>=u(10)

q1=1

q2=0

q3=0

elseif d2b+d1a>u(10) q1=0; q2=1; q3=0;

elseif d2b+d1a<u(10) q1=0; q2=0; q3=1;

else

q1=0; q2=0; q3=0;

end

if d4a>=u(10) q4=1; q5=0; q6=0;

mdlOutputs(~,~,u)

elseif d5b+d4a>u(10) q4=0; q5=1; q6=0;

elseif d5b+d4a<u(10) q4=0; q5=0; q6=1;

else

q4=0; q5=0; q6=0;

end

if d7a>=u(10) q7=1; q8=0; q9=0;

elseif d8b+d7a>u(10) q7=0; q8=1; q9=0;

elseif d8b+d7a<u(10) q7=0; q8=0; q9=1;

else

q7=0; q8=0; q9=0;

end

sys = [q1 q2 q3 q4 q5 q6 q7 q8 q9];

Приложение 2

/

ПРОГРАММНЫЙ КОД МИКРОКОНТРОЛЛЕРА ATMEGA 128

1. Листинг программы

Simple_PWM.c

Created: 12.03.2016 8:15:00

/

#define F_CPU 16000000 #include <avr\io.h> #include <avr\interrupt.h>

//#include "..\..\..\..\..\Programs\Atmel\Atmel Toolchain\AVR8 GCC\Native\3.4.2.939\avr8-gnu-toolchain\avr\include\avr\iom128a.h" #include <util/delay.h> #include <avr/pgmspace.h>

const uint16_t sinewave[400] PROGMEM= //400 values {

0x190 0x196 0x19d,0x1a3,0x1a9 0x1af 0x1b6 0x1bc,

0x1c2 0x1c8 0x1cf,0x1d5,0x1db 0x1e1 0x1e7 0x1ed,

0x1f3 0x1fa 0x200,0x206,0x20c 0x212 0x217 0x21d,

0x223 0x229 0x22f,0x235,0x23a 0x240 0x246 0x24b,

0x251 0x256 0x25c,0x261,0x266 0x26c 0x271 0x276,

0x27b 0x280 0x285,0x28a,0x28f 0x294 0x299 0x29d,

0x2a2 0x2a6 0x2ab,0x2af,0x2b4 0x2b8 0x2bc 0x2c0,

0x2c4 0x2c8 0x2cc,0x2d0,0x2d4 0x2d7 0x2db 0x2de,

0x2e2 0x2e5 0x2e8,0x2eb,0x2ef 0x2f2 0x2f4 0x2f7,

0x2fa 0x2fd 0x2ff,0x302,0x304 0x306 0x308 0x30a,

0x30c 0x30e 0x310,0x312,0x313 0x315 0x316 0x318,

0x319 0x31a 0x31b,0x31c,0x31d 0x31e 0x31e 0x31f,

0x31f 0x320 0x320 0x320 158 0x320 0x320 0x320 0x320

0x31f 0x31f 0x31e 0x31e 0x31d 0x31c 0x31b 0x31a

0x319 0x318 0x316 0x315 0x313 0x312 0x310 0x30e

0x30c 0x30a 0x308 0x306 0x304 0x302 0x2ff 0x2fd

0x2fa 0x2f7 0x2f4 0x2f2 0x2ef 0x2eb 0x2e8 0x2e5

0x2e2 0x2de 0x2db 0x2d7 0x2d4 0x2d0 0x2cc 0x2c8

0x2c4 0x2c0 0x2bc 0x2b8 0x2b4 0x2af 0x2ab 0x2a6

0x2a2 0x29d 0x299 0x294 0x28f 0x28a 0x285 0x280

0x27b 0x276 0x271 0x26c 0x266 0x261 0x25c 0x256

0x251 0x24b 0x246 0x240 0x23a 0x235 0x22f 0x229

0x223 0x21d 0x217 0x212 0x20c 0x206 0x200 0x1fa

0x1f3 0x1ed 0x1e7 0x1e1 0x1db 0x1d5 0x1cf 0x1c8

0x1c2 0x1bc 0x1b6 0x1af 0x1a9 0x1a3 0x19d 0x196

0x190 0x18a 0x183 0x17d 0x177 0x171 0x16a 0x164

0x15e 0x158 0x151 0x14b 0x145 0x13f 0x139 0x133

0x12d 0x126 0x120 0x11a 0x114 0x10e 0x109 0x103

0xda,0xd5, 0xaf,0xaa, 0x87,0x83, 0x64,0x60, 0x45,0x42, 0x2c,0x29, 0x18,0x16,

0xfd,0xf7,0xf1,0xeb,0xe6,0xe0 0xcf,0xca,0xc4,0xbf,0xba,0xb4 0xa5,0xa0,0x9b,0x96,0x91,0x8c 0x7e,0x7a,0x75,0x71,0x6c,0x68 0x5c,0x58,0x54,0x50,0x4c,0x49 0x3e,0x3b,0x38,0x35,0x31,0x2e 0x26,0x23,0x21,0x1e,0x1c,0x1a 0x14,0x12,0x10,0xe,0xd,0xb,0xa,0x8, 0x7,0x6,0x5,0x4,0x3,0x2,0x2,0x1, 0x1,0x0,0x0,0x0,0x0,0x0,0x0,0x0, 0x1,0x1,0x2,0x2,0x3,0x4,0x5,0x6, 0x7,0x8,0xa,0xb,0xd,0xe,0x10,0x12, 0x14,0x16,0x18,0x1a,0x1c,0x1e,0x21,0x23, 0x26,0x29,0x2c,0x2e,0x31,0x35,0x38,0x3b, 0x3e,0x42,0x45,0x49,0x4c,0x50,0x54,0x58, 0x5c,0x60,0x64,0x68,0x6c,0x71,0x75,0x7a, 0x7e,0x83,0x87,0x8c,0x91,0x96,0x9b,0xa0, 0xa5,0xaa,0xaf,0xb4,0xba,0xbf,0xc4,0xca,

0xcf,0xd5,0xda,0xe0,0xe6,0xeb,0xf1,0xf7, 0xfd,0x103,0x109,0x10e,0x114,0x11a,0x120,0x126, 0x12d,0x133,0x139,0x13f,0x145,0x14b,0x151,0x158, 0x15e,0x164,0x16a,0x171,0x177,0x17d,0x183,0x18a

};

uint16_t i=0; uint16_t a=0; uint16_t b=133; uint16_t c=266; uint8_t step=4; #define VT_delay 1.6

#define bit0 #define bit1 #define bit2 #define bit3 #define BIT4 #define BIT5 #define bit6 #define BIT7

0b00000001 0b00000010 0b00000100 0b00001000 0b00010000 0b00100000 0b01000000 0b10000000

#define #define #define #define #define #define #define #define #define #define #define

vt1 porta vt2 porta VT3 porta VT4 PORTA VT5 porta VT6 porta VT7 PORTA VT8 porta VT9 portc VT10 PORTC VT11 PORTC

#define VT12 PORTC #define VT13 PORTC #define VT14 PORTC #define VT15 PORTC #define VT16 PORTC #define VT17 portd #define VT18 portd

#define vt1_on (vt1|bit0) #define vt1_off (vt1&~bit0) #define vt2_on (vt2|bit1) #define vt2_off (vt2&~bit1) #define vt3_on (vt3|bit2) #define vt3_off (vt3&~bit2) #define vt4_on (vt4|bit3) #define vt4_off (vt4&~bit3) #define vt5_on (vt5|bit4) #define vt5_off (vt5&~bit4) #define vt6_on (vt6|bit5) #define vt6_off (vt6&~bit5) #define vt7_on (vt7|bit6) #define vt7_off (vt7&~bit6) #define vt8_on (vt8|bit7) #define vt8_off (vt8&~bit7) #define vt9_on (vt9|bit7) #define vt9_off (vt9&~bit7) #define vt10_on (vt10|bit6) #define vt10_off (vt10&~bit6) #define VT11_ON (vt11|bit5) #define VT11_OFF (vt11&~bit5) #define VT12_ON (VT12|BIT4) #define VT12_OFF (VT12&~BIT4) #define vt13_on (vt13|bit3) #define vt13_off (vt13&~bit3)

#define VTl4_ON (VT14|BIT2) #define vt14_off (vt14&~bit2) #define vt15_on (vt15|bit1) #define vt15_off (vt15&~bit1) #define vt16_on (vt16|bit0) #define vt16_off (vt16&~bit0) #define VTl7_ON (VT17|BIT7) #define vt17_off (vt17&~bit7) #define VTl8_ON (VT18|BIT6) #define vt18_off (vt18&~bit6)

#define ABC_mask 0b01110000 #define ABC_port pine #define AB 0b00010000 #define AC 0b00110000 #define BC 0b00100000 #define BA 0b01100000 #define CA 0b01000000 #define CB 0b01010000

#define pwm_a (pinb & bit5) #define pwm_b (pinb & bit6) #define pwm_c (pinb & bit7)

uint8_t Working_u=0; uint8_t Old_U=0;

//uint8_t i=0; //uint8_t j=0;

void TiMl_iNiT(void){

TCCR1A =

(1<<COM1A0)|(1<<COM1A1)|(1<<COM1B0)|(1<<COM1B1)|(1<<COM1C0

)|(1<<com1c1); ICR1 = 0x0320;

OCR1A = 0x0190; OCR1B = 0x0086; OCR1C = 0x029A;

TCCR1B = (1<<wgm13);

TIMSK = (1<<TOIEl)|(1<<OCIElA)|(1<<OCIElB); ETIMSK = (1<<OCIElC);

}

void TIMERl_START(void){ TCCR1B |= (1<<CS10);

}

void p_init (void){ DDRB=0xFF; DDRA=0xFF; DDRC=0xFF; DDRD=0XFF; DDRE=0x00; PORTE=0xFF; return;

}

void PWM_A_iGBT_update(void){ switch (Old_u){ case AB:

if(PWM_A){

VT4=VT4_OFF;

_delay_us(VT_delay); VTl=VTl_ON; } else {

VTl=VTl_OFF; _delay_us(VT_delay); VT4=VT4_ON;

}

break; case AC:

if(PWM_A){

VT6=VT6_OFF; _delay_us(VT_delay); VTl=VTl_ON; } else {

VTl=VTl_OFF; _delay_us(VT_delay); VT6=VT6_ON;

}

break; case BC:

if(PWM_A){

VT6=VT6_OFF; _delay_us(VT_delay); VT3=VT3_ON; } else {

VT3=VT3_OFF; _delay_us(VT_delay); VT6=VT6_ON;

}

break; case BA:

if(PWM_A){

VT2=VT2_OFF; _delay_us(VT_delay);

vt3=vt3_on; } else{

vt3=vt3_off; _delay_us(VT_delay); vt2=vt2_on;

}

break; case CA: