Вестник МГТУ, 2023, Т. 26, № 4.

Муртазин Т. Э. и др. Система векторного управления автономным электроприводом Введение Автономные системы электроприводов находят применение там, где невозможно организовать электроснабжение от основной сети общего назначения, а именно: удаленные сельскохозяйственные предприятия, суда различных отраслей морского и речного флотов, удаленные насосные станции и др. Ввиду ряда преимуществ, таких как экономичность и быстрый ввод в эксплуатацию, наибольшее распространение на сегодняшний день получили установки типа дизель-генератор - двигатель переменного тока (Алешков и др., 2009; Григорьев и др., 2014). Вопросы снижения потребления топлива дизельным двигателем, а также повышения эффективности и надежности электропривода не перестают быть актуальными. При организации электроснабжения потребителей от дизель-генератора, помимо главного электропривода, особенно остро встают вопросы о поддержании надлежащего качества электроэнергии и бесперебойности эксплуатации (Соколовский, 2006; Тихомиров и др., 2010; Михеев, 2016; Терехов и др., 2005). В статье рассматриваются вопросы имитационного математического моделирования единой системы управления автономным частотно-регулируемым синхронным электроприводом с контуром активной мощности и стабилизацией напряжения генератора. Материалы и методы ГОСТ 32144-20131устанавливает общие требования к предельно-допустимым длительным отклонениям величины и частоты питающего напряжения: ±2 % от номинального значения для частоты и ±10 % от номинального значения для амплитуды. Вместе с тем кратковременный скачок частоты допускается в пределах ±10 % от номинального значения. Также необходимо учитывать, что превышение потребляемой из генератора мощности свыше 105-110 % от номинального уровня может привести к перегрузке агрегата, снижению срока эксплуатации из-за длительной работы на предельных режимах, существенному расходу топлива. При этом из-за большого превышения может произойти останов дизельного двигателя. Таким образом, система управления должна поддерживать скорость вращения дизельного двигателя и напряжение на обмотке возбуждения на номинальном значении для поддержания частоты и амплитуды выходного напряжения соответственно. Для ограничения и регулирования потребляемой электроприводом мощности предлагается использование векторного управления синхронным электродвигателем с контуром мощности. Возможности векторного управления позволяют вычислять момент без применения сложных систем датчиков (Фролов и др., 2018; Калачев, 2013). Для этого необходимо знать лишь потокосцепление ротора, которое остается постоянным для синхронных двигателей с постоянными магнитами на роторе, и значение проекции тока статора на ось q, которое определяется путем координатных преобразований сигналов с датчиков тока статора. Иными словами, при помощи датчиков тока и положения можно вычислить активную мощность на валу и сигнал обратной связи на регулятор мощности. Составление имитационной модели и моделирование будет производиться в ПО Matlab Simulink (Дьяконов, 2008; 2012). Параметры синхронного генератора и синхронного двигателя с постоянными магнитами сведены в таблице. Мощность дизельного двигателя равна 7 000 кВт. Таблица. Параметры электрических машин Table. Parameters of electric machines Синхронный генератор Синхронный двигатель Параметр Значение Параметр Значение Номинальная мощность, S, ВА 6 500 000 Номинальная мощность, S , ВА 5 150 000 Номинальное линейное напряжение, Un, В 6 300 Номинальное линейное напряжение, Un, В 6 300 Номинальная частота напряжения, f Гц 50 Номинальная частота питающего напряжения, f Гц 50 Число пар полюсов, p 2 Тип возбуждения постоянные магниты Номинальная скорость, n, об/мин 1 500 Число пар полюсов, p 5 Тип ротора явнополюсный Форма обратной ЭДС синусоидальная Активное сопротивление фазы статора Rs, Ом 0,0164 Тип ротора неявнополюсный 1ГОСТ 32144-2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. M., 2014. 450