Odporność układów elektromechanicznych z silnikami prądu przemiennego na zapady napięcia i krótkie przerwy w zasilaniu

mgr inż. Henryk Krawiec

Promotor: dr hab. inż. Zygfryd Głowacz, prof. AGH
Dyscyplina: Elektrotechnika


W pracy przeanalizowano możliwości poprawy odporności układów elektromechanicznych z silnikami indukcyjnymi prądu przemiennego, zasilanymi przez napięciowy przemiennik częstotliwości (VSI), na zapady napięcia oraz krótkie przerwy w zasilaniu.

Zostało postawione pytanie: co można zrobić, aby w sytuacji obniżenia amplitudy napięcia zasilającego przemiennik częstotliwości (VSI) zachować potrzebny moment elektromagnetyczny i tym samym utrzymać wymagane obroty silnika?

Dotychczasowe rozwiązania przedstawione w dostępnej literaturze, zmierzające do zwiększenia odporności napędów na zapady napięcia koncentrują się głównie na energoelektronice, w szczególności poprzez rozbudowę układu zasilania względnie rozbudowę przemiennika częstotliwości.

W oparciu o przedstawione równania silnika indukcyjnego we współrzędnych związanych z wektorem strumienia sprzężonego z uzwojeniem wirnika, zaproponowano modyfikację wektorowego układu regulacji i sterowania układu elektromechanicznego z silnikiem indukcyjnym: zadawanie strumienia sprzężonego z uzwojeniem wirnika Ψ_r* w funkcji napięcia u_DC na kondensatorze w obwodzie pośrednim przemiennika częstotliwości.

Dla określenia sprzężeń zwrotnych w układzie regulacji i sterowania zaproponowano równoległy model silnika indukcyjnego, z korektą składowych napięć u_sd oraz u_sq w funkcji napięcia u_DC .

Na podstawie symulacji w środowisku MATLAB SIMULINK oraz przeprowadzonych pomiarów laboratoryjnych w środowisku dSPACE potwierdzono możliwości poprawy odporności regulowanych napędów prądu przemiennego z silnikami indukcyjnymi na zapady napięcia i krótkie przerwy w zasilaniu, poprzez modyfikację wektorowego układu sterowania silników indukcyjnych prądu przemiennego.

Zwrócono uwagę, że w rzeczywistych układach elektromechanicznych należy uwzględnić czynniki ograniczające moc silnika, czynniki ograniczające obciążenie silnika oraz obciążalność i dobór mocy silnika.

Wskazano na możliwość rozszerzenia proponowanej metody na układy elektromechaniczne z silnikami synchronicznymi o magnesach trwałych, w tym przypadku poprzez zadawanie ujemnej wartości składowej i_sd prądu stojana w funkcji napięcia u_DC na kondensatorze w obwodzie pośrednim przemiennika częstotliwości.

Pełna wersja tekstu doktoratu pelna_wersja_tekstu_doktoratu_henryka_krawca.pdf

• prof. dr hab. inż. Marian Łukaniszyn, POp Recenzja nr 1
  
• prof. dr hab. inż. Zbigniew Hanzelka Recenzja nr 2
  

1. Głowacz Z., Krawiec H., Analiza pracy silnika synchronicznego z magnesami trwałymi w warunkach zapadu napięcia - Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne, 2014, Nr 104/4, 89-95.
2. Głowacz Z., Krawiec H., Analiza pracy silnika indukcyjnego w warunkach zapadu napięcia - Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne, 2014, Nr 104/4, 167-173.
3. Głowacz Z., Krawiec H., Poprawa odporności regulowanych układów napędowych z silnikami indukcyjnymi na zapady napięcia – Konferencja Myczkowce 2013
4. Głowacz Z., Krawiec H., Improvement of Immunity of Adjustable AC Drives with Induction Motors on Voltage Sags, s. 163-170, artykuł w książce Gołębiowski L., Mazur D. (Editors), Analysis and Simulation of Electrical and Computer Systems – Springer International Publishing Switzerland 2015