Особенности математического моделирования автоматизированного электропривода при анализе качества преобразования электрической энергии

摘要

Математическое моделирование является эффективным инструментом анализа качества преобразования энергии в автоматизированном электроприводе. Современные регулируемые электроприводы используют в качестве преобразователей параметров электроэнергии устройства на силовых электронных вентилях с управлением на аналого-цифровых элементах. Процессы в таких системах воспроизводятся с необходимой детализацией на основе решения дифференциальных уравнений, составляемых для схем замещения элементов силовой части, и отображении функционирования логических и микропроцессорных устройств в цепях обратных связей. Применение матрично-тополо-гического анализа специальных резистивных схем с источниками ЭДС и тока для рас-сморения мгновенных перераспределений напряжений и токов при переключениях ключевых элементов позволяет воспроизводить процессы с любой заранее неизвестной последовательностью работы вентилей в сложных многоконтурных схемах. Анализ показателей качества энергии, отдаваемой электродвигателю, осложнен существенно нелинейной формой кривых токов и напряжений, особенно при широтно-им-пульсном способе управления. Предложено для достижения определенности рассчитывать мощность искажений не по сумме гармонических составляющих, а как среднеквадратичный остаток от полной мощности за вычетом активной и реактивной мощностей и возможной (обычно сравнительно небольшой) мощности несимметрии. Отмечена необходимость проведения моделирования с малым шагом, обеспечивающим достаточное для гармонического анализа число точек в кривых токов и напряжений. Сопоставляются расчетный и экспериментальный спектры гармонического состава тока статора для характерного примера анализа энергетических показателей электропривода на базе синхронного двигателя с постоянными магнитами.