Гаранюк Петро Ігорович. Тиристорні перетворювачі частоти. Методика аналізу перехідних і усталених режимів роботи

Краткое описание

Гаранюк Петро Ігорович. Тиристорні перетворювачі частоти. Методика аналізу перехідних і усталених режимів роботи : Дис... канд. техн. наук: 05.13.05 / Національний ун-т "Львівська політехніка". — Л., 2004. — 161арк. : рис., табл. — Бібліогр.: арк. 119-133.

Гаранюк П.І. Тиристорні перетворювачі частоти. Методика аналізу перехідних і усталених режимів роботи. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.05 елементи і пристрої обчислювальної техніки та систем керування. Національний університет Львівська політехніка”, м. Львів, 2005.
Дисертація присвячена розробленню математичних моделей аналізу динамічних та квазіперіодичних процесів, що протікають в тиристорних перетворювачах частоти, які б враховували їх основні нелінійні характеристики та створення на цій основі методики та комп’ютерних програм їх розрахунку.
Розроблені математичні моделі тиристорних перетворювачів частоти, які записані мінімізованим числом диференціальних рівнянь стану поданих у нормальному вигляді. Створено модель чутливостей до початкових умов, яка дозволяє виконувати аналіз періодичних режимів з наперед заданою точністю збіжності ітераційного процесу та з мінімальними витратами машинного часу. Розроблено методику застосування e-алгоритму для аналізу квазіперіодичних режимів роботи перетворювачів частоти. Запропонована структура однофазно-трифазного перетворювача частоти дає можливість отримати колове обертове поле, що суттєво покращує механічні характеристики при частотному керуванні асинхронними моторами.

Розроблено узагальнену математичну модель тиристорного перетворювача частоти, яка дала можливість записати його диференціальні рівняння в нормальній формі Коші. Такий підхід усуває процедуру обертання матриці коефіцієнтів рівнянь стану на кожному кроці інтегрування, а тому підвищує точність розрахунків.
Робота тиристорів в рівняннях динаміки врахована за допомогою додаткових логічних змінних, які набувають значень 0,1, що відповідає моделі ідеального ключа. Це дозволило описати тиристорний перетворювач частоти єдиною системою диференціальних рівнянь і уникнути їх жорсткості.
Розроблено методику аналізу усталених режимів роботи тиристорних перетворювачів частоти, основану на адаптації моделі чутливостей до початкових умов до даного класу задач. Її застосування стало можливим завдяки введенню нового поняття динамічної матриці монодромії. Це дало можливість виконувати аналіз усталених режимів з наперед заданою точністю виконання умови періодичності.
Запропоновано оригінальну схему однофазно-трифазного перетворювача частоти, яка, порівняно з існуючими, дозволяє виконати перетворення однофазної напруги в трифазну іншої частоти. Тут є ділянка постійного струму в явному вигляді, тому якщо застосувати джерело постійної напруги, то дана схема лише спрощується. В цьому випадку вона стає трифазним мостовим паралельним тиристорним інвертором.
Розроблено математичну модель однофазно-трифазного перетворювача частоти, яка повністю підтвердила його працездатність. Як показали результати аналізу вихідні струми фаз зміщені на 120О, а їх форма значною мірою залежить від параметрів перетворювача.
На основі отриманих теоретичних положень розроблені математичні моделі низки перетворювачів частоти. До них належать однофазні перетворювачі безпосередні і каскадні, трифазно-однофазні циклоконвертори, трифазні подільники частоти, однофазно-трифазні схеми, а також системи частотного керування трифазними моторами за допомогою однофазно-трифазного перетворювача частоти. Ці моделі дозволяють проводити аналіз як перехідних, так і усталених режимів роботи перетворювачів.
Наведені методи аналізу усталених режимів тиристорних перетворювачів частоти реалізовані у часовій області, тому вони дозволяють отримати розв’язок з наперед заданою точністю, яка обмежена точністю чисельних методів інтегрування диференціальних рівнянь та прийнятими допущеннями.
Результати чисельних та натурних експериментів підтвердили правильність прийнятих в основу аналізу допущень, які забезпечують достатню для практичних потреб точність отримуваних результатів.