die Wirkung der Pulsweitenmodulation auf den Fehler der Induktionsenergiezähler und Verluste in Asynchronmotors

Effect PWM auf Fehler Induktionsstromzähler und Verluste im asynchronen Motor

AP Popov, AO Chugulёv AA Gorshenkov, SM Klevansky

Sibirischen Staatlichen Automobile und Highway Academy (SibADI)

Die Ergebnisse der Untersuchung der Fehler Induktionsenergiezähler und elektrische Verluste in den Induktionsmotor in einem hohen Maß an Harmonischen in Strom- und Spannungsverläufe mit dem Wechselrichter 'Mitsubishi' Unternehmen (E 500 FR - E 540-5,5 K - EC) in als Quelle von nicht-sinusförmigen Spannung. Es wurde gezeigt , dass der Fehler der Stromzähler und Induktionsleistungsverluste in einem Asynchronmotor mit nicht-sinusförmigen Modi in PWM - Schaltungen mit um mehrere zehn Prozent.

Wie Sie wissen, in einem gepulsten Modus, sowie Systeme mit Pulsweitenmodulation (PWM), Frequenzumrichter in elektrische Antriebe mit Induktionsmotoren Systeme, nichtlineare Lasten, Thyristorwandler aufgrund der Zunahme der Verbraucher von Starkstromanlagen betrieben wird , usw. gibt es ein hohes Maß an höheren Harmonischen.

In dieser Hinsicht ist die Frage der Messung elektrischer Energie unter diesen Bedingungen gültig bleibt , trotz der Tatsache , daß Messungen an elektrischer Energie , wie in sinus Modus oder in einem nicht-sinusförmigen elektromagnetischen Vorgänge eine erhebliche Menge an Arbeit gewidmet, beispielsweise [1, 6] .

Für die Messung der elektrischen Energie in den Stromnetzen sind derzeit als Induktion und elektronischer Stromzähler eingesetzt. Die letzteren werden oft basierend auf den Analog-Digital - Wandler unter Verwendung von mikroprozessorbasierten Rechner, t. E. In dem Verfahren der Strom verwendet Probenahme Messungen in der Zeit und Quantisierung von Eingangssignalen proportional zu den aktuellen Werten von Strom und Spannung an der Last zu berechnen, die zwangsläufig Fehler Energieberechnung erzeugt.

Dieser Beitrag stellt die Ergebnisse einer Studie von Fehlerinduktionsenergiezähler und Leistungsverluste in den Induktionsmotor in einem hohen Maß an Harmonischen in Strom- und Spannungsverlauf. Diese spezielle elektronischen Zähler von elektrischer Energie verwendet wurde, so dass zuverlässige Information in nicht-sinusförmigen Bedingungen des PWM verursacht zu erhalten.

Als solche elektronische Zähler verwendet speziell für diesen Zweck ein elektronisches Messgerät entwickelt , die eine hohe Genauigkeit Berechnung des aktuellen Wertes der elektrischen Leistung liefert verglichen mit Induktionszähler, in Übereinstimmung mit dem Ausdruck:

(1)

wo - Der Momentanwert der Lastspannung;

- Der Momentanwert des Laststroms;

- Die aktuelle Zeitmessung.

In dem Blockdiagramm des Zählers als Multiplikator von Momentanwerten und gebrauchte gepulste Vorrichtung multipliziert die Impulsintegrator und einen digitalen Pulszähler, der die aktuelle Leistung in der Größenordnung von einigen Zehntel Prozent (0,1¸0,2%) in einer hohen Harmonischen bei Frequenzen ein Vielfaches von 50 Hz bis zur Gesamtfehler ermöglicht, in der Mess Frequenz von mehreren zehn Kilohertz, und es als ein beispielhaftes Mittel zum Messen von elektrischer Energie verwendet werden .

In dieser Studie wurde nicht versucht , die vollständige strukturelle und schematische Darstellungen des Zählers zu beschreiben (die interessierten Organisationen und Einrichtungen können diese Informationen zur Verfügung gestellt werden). Eines der Ziele ist es, den Potentialpegel des Fehlers in den nicht-sinusförmigen Induktionsmesser Modi mit einer hohen Verzerrungskurven von Strom und Spannung an der Last zu bestimmen.

Die Studien wurden unter Verwendung eines Frequenzumrichters (PE) Mitsubishi E 500 FR durchgeführt - E 540-5,5 K - EC mit einer Nennleistung von 5,5 kW. Die Last in den Heizelementen und den Asynchronmotor verwendet. Blockschaltbild der Installation und temporäre Heizelement Strom- und Spannungsdiagramme in gezeigt Fig. 1 und Fig. 2 .

Fig. 1. Blockdiagramm der Installation: Wh 1 Wh 3 - induktive Zähler mit 505 Elektrizität; 2 Wh, 4 Wh - elektronischer Stromzähler; CT - Stromwandler; NAM - Spannungssensor; PE - Frequenzumrichter; N R - Lastwiderstand.

Vor dem Experiment in nicht-sinusförmigen Bedingungen des Pre-Test wurde auf die Identifizierung Zeugnis von elektronischen und Induktion Meter durchgeführt , während der Arbeit an der gleichen Belastung in der Nähe von Sinus. Verbindungsdiagramm der in Fig gezeigten Vorrichtungen. 3. Zeitdiagramm der Spannung an der Belastungskurve in gezeigt Fig. 2a .

a)

b)

c)

Fig. 2. Timing - Diagramme der Phasenspannungen (a und c) und Phasenströme (und)

die Eingangs- und Ausgangsausnahmezustand in dem Fall einer linearen Widerstandslast

Fig. 3. Das System der Kontrolle der Induktion und elektronische Zähler auf

Identifizierung von Anhaltspunkten für fast sinus Modus

In dem Experiment verwendete die folgende Betriebsart des Wechselrichters:

- Grundfrequenz - Ausgangsspannung PE f = 50 Hz;

- Die Frequenz der PWM - Ausgangsspannung PE - 1 kHz;

- Lastwiderstand des Umrichters _R H = 38 Ohm (nominal Modus der Nähe von)

Mehrere Versuche mit einer hinreichend genaue Messung der Zeit der Energiezähler und ihr Zeugnis der Aufnahme durchgeführt wurde.

Nach der Aussage von elektronischen Stromzählern bestimmt den Mittelwert des Koeffizienten der Frequenzumrichter Effizienz bei dieser Belastung:

wo - Durchschnittsleistung bei Notausgang;

- Durchschnittsverbrauch von Notstrom;

(Standardabweichung der Messwerte vom Mittelwert betrug 0,05%)

Das Ergebnis der Messungen nach dem Schema in Fig. 1 gesetzt wurden die relativen Werte von Unterschiede Zeugnis von elektronischen und Induktionsstromzähler Prozentsatz Eingangs- und Ausgangsausnahmezustand, unter Berücksichtigung , dass die statistische Verarbeitung der folgenden Werte aus:

. .

Die Ergebnisse zeigen , dass für die gleichen Werte der Last unter nicht-sinusförmigen Modi in Schaltungen mit PWM, der Grundfehler der Induktionsenergie Metern bis zu mehreren Zehnfachen ihres Grundfehler in Sinusmodus.

Diese Ergebnisse wurden erhalten, wie bereits erwähnt, für eine lineare resistive Last. Aufgrund der Tatsache , dass der Ausnahmezustand in erster Linie zum Zwecke der Drehzahlregelung für die Strominduktionsmotoren (BP) verwendet wird, experimentieren die Verlustleistung zu bestimmen , wurde BP durchgeführt , wenn ihm von PE Mitsubishi E 500 FR Fütterung - E 540-5,5 K - EC . Für experimentelle Untersuchungen AIR100 Asynchronmotor L 2 Y 3 verwendet haben (nom. Leistung 5,5 kW, 3000 U / min). Die Belastung BP - Heizung auf dem DC geladen Generator mit gemischten Anregung. den Stromverbrauch und Blutdruckbelastung mit sinusförmigen Modus Pre-gemessen. Nach der Verarbeitung der experimentellen Daten wurde gefunden , dass die Leistung BP von PE unter sonst gleichen Bedingungen die Verlustleistung erhöht sich der Blutdruck um 30% , wie mit einem sinusförmigen Modus verglichen. Dies führt zu einer Änderung des Temperaturprofils des Blutdrucks und der Notwendigkeit , seine Last zu reduzieren. Gründe für die Verluste in den Blutdruck in nicht-sinusförmigen Modi sind bekannt und werden in diesem Dokument nicht diskutiert erhöhen. Das Hauptziel war es, die Höhe dieser Verluste zu etablieren.

Schlussfolgerungen:

1. Zum ersten Mal an grundlegenden Fehler experimentell festgelegt (zehn Prozent) der Induktionsstromzähler in einem nicht-sinusförmigen erzeugten PWM.

2.    Die Verluste in den gesteuerten Induktionsmotoren, angetrieben von einem Notfall, erhöht sich auch im Vergleich zu einem Standard - Power - Modus bis zu einigen zehn Prozent, was zu einer Überhitzung und der Notwendigkeit führt Blutdruckbelastbarkeit zu reduzieren.