ИССЛЕДОВАНИЕ ПУСКА СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ
In the process of the power effective systems development of the synchronous electric motors' start-up it is necessary to solve a problem of the engine’s adequate mathematical model formation in the various systems of coordinates and studying with its help the transfer functions under the vario...
Збережено в:
| Дата: | 2014 |
|---|---|
| Автори та афіліації: |
|
| Ключові слова: | keywords |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Інститут електродинаміки НАН України, Київ
2014
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/1109 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Technical Electrodynamics |
| Завантажити файл: |
|
Репозитарії
Technical Electrodynamics| _version_ | 1870203773404577792 |
|---|---|
| author | Синчук , О.Н. Михайличенко , Д.А. |
| author_facet | Синчук , О.Н. Михайличенко , Д.А. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "О.Н. Синчук ",
"institution": "Кременчугский национальный университет имени Михаила Остроградского, ул. Первомайская, 20, Кременчуг, 39600, Украина"
},
{
"author": "Д.А. Михайличенко ",
"institution": "Кременчугский национальный университет имени Михаила Остроградского, ул. Первомайская, 20, Кременчуг, 39600, Украина"
}
] |
| author_sort | Синчук , О.Н. |
| baseUrl_str | https://techned.org.ua/index.php/techned/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2023-01-10T12:06:36Z |
| description | In the process of the power effective systems development of the synchronous electric motors' start-up it is necessary to solve a problem of the engine’s adequate mathematical model formation in the various systems of coordinates and studying with its help the transfer functions under the various operating influences. This work focuses on the analysis of the transients at the start-up time of the synchronous motor within using the pulse-width converter at trapezoidal, sinusoidal and rectangular output tension on the basis of the mathematical model which is put up in the current stator[1]the stator flux linkage coordinates. References 10, figures 3. |
| first_indexed | 2026-06-16T01:19:25Z |
| format | Article |
| fulltext |
108 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2014. № 4
УДК 622.625.28-83
ИССЛЕДОВАНИЕ ПУСКА СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫМ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ
О.Н.Синчук, докт.техн.наук, Д.А.Михайличенко
Кременчугский национальный университет имени Михаила Остроградского,
ул. Первомайская, 20, Кременчуг, 39600, Украина.
e-mail: emdenn@mail.ru
При разработке энергоэффективных систем пуска синхронных электрических двигателей необходимо решать
задачу построения адекватной математической модели двигателя в различных системах координат и изучение с
её помощью передаточных функций при различных управляющих воздействиях. В работе проводится анализ пе-
реходных процессов в момент запуска синхронного двигателя при использовании широтно-импульсного преоб-
разователя с трапецеидальным, синусоидальным и прямоугольным выходными напряжениями на базе мате-
матической модели, построенной в координатах ток статора−потокосцепление статора. Библ. 10, рис. 3.
Ключевые слова: синхронный электрический двигатель, математическая модель, широтно-импульсный пре-
образователь.
Введение. Для пуска синхронных электрических двигателей (СЭД), предназначенных для механизмов,
имеющих большие моменты инерции, применяют пусковые устройства различных видов и структур [8,9]. Алго-
ритмы формирования выходных электрических параметров этих преобразователей могут быть различными [5,7].
Актуальность. При проектировании системы запуска необходимо решать задачи, связанные с разра-
боткой математической модели СЭД и исследованием на ее основе передаточных функций по комплексу раз-
личных управляющих воздействий для синтеза регулятора при векторном и частотном управлениях [1,4].
Наиболее часто переходные процессы в электромеханических системах с синхронными двигателями
(СД) рассматриваются в координатных осях d, q при синусоидальном фазном напряжении на его статорных
обмотках. В этих условиях применение формирователей реального напряжения на его обмотках при использо-
вании широтно-импульсного преобразователя (ШИП) в режиме реального времени может привести к неоправ-
данным погрешностям при моделировании.
Поэтому исследование динамики процессов в синхронных двигателях с ШИП на математических мо-
делях, свободных от отмеченных недостатков, является актуальной задачей.
Цель работы − анализ переходных процессов при пуске СЭД с использованием ШИП с трапецеидаль-
ным, синусоидальным и прямоугольным выходным напряжениями (при одинаковом напряжении на зажимах
постоянного тока) на базе математической модели, построенной в координатах тока статора Is и потоко-
сцепления статора ψS [4].
Материалы исследований. Для исследования использована математическая модель СЭД, в основу
построения которой положена обобщенная система дифференциальных уравнений СЭД Парка–Горева в век-
торной форме записи [2,6]. Для реализации ШИМ управления автономным инвертором использован алгоритм
формирования пространственного вектора напряжения [3,10]. При моделировании приняты параметры серий-
ного СЭД ДС260/44-36УХЛ4. Решение поставленной задачи проводилось в программной среде Фортран.
Результаты моделирования пуска СЭД при синусоидальном и трапецеидальном трехфазном напряже-
ниях питания показаны на рис. 1: а − переходный процесс по скорости ω и моменту M; б − переходный процесс
по скорости ω, току статора Is, пусковой обмотки Ir и току возбуждения Iв и рис. 2: а − переходный процесс по
скорости ω и моменту M; б − переходный процесс по скорости ω, току статора Is, пусковой обмотки Ir и току
возбуждения Iв соответственно.
© Синчук О.Н., Михайличенко Д.А., 2014
а б
Рис. 1
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2014. № 4 109
Среднее значение пускового момента (рис. 1, а) составляет 0,9−1,2 номинального. При этом время раз-
гона составляет 3,2 c. Токи синхронного двигателя, пульсирующие с модуляцией низкой частоты (рис. 1, б) с
амплитудой 0,4−0,5 номинального тока, обуславливают пульсации момента величиной 0,3−0,4 номинального.
Характер переходных процессов при трапецеидальном фазном напряжении отличается от процессов
при синусоидальном фазном напряжении. Среднее значение пускового момента составляет 1,8 номинального, а
время пуска − приблизительно 2 c (рис. 2, а) (действующее напряжение при трапецеидальной форме больше,
чем при синусоидальной). Среднее значение пусковых токов статора и короткозамкнутой обмотки при разгоне
превышают номинальные значения в 3 раза. Использование ШИП частоты без фильтрующих и регулирующих
устройств приводит к пульсациям статорных и, следовательно, роторных токов и момента. После включения
возбуждения величина пульсаций момента М модулируется низкими частотными колебаниями, обуслов-
ленными колебательными свойствами синхронного двигателя, которые составляют величину 0,6 номинального
момента (рис. 2, б).
а
б
Рис. 2
Переходные процессы при прямоугольном трехфазном напряжении показаны на рис. 3: а − переходный
процесс по скорости ω и моменту M; б − переходный процесс по скорости ω, току статора Is, пусковой обмотки
Ir и току возбуждения Iv. Как видно, характер переходных процессов мало отличается от процессов при
трапецеидальном напряжении.
а
б
Рис. 3
Выводы. Полученные результаты моделирования процесса пуска синхронного электрического двига-
теля с различной формой выходного напряжения показывают, что синусоидальная форма выходного напряже-
ния наиболее приемлема с точки зрения снижения и колебания пускового момента СЭД. Показатели пере-
ходных процессов (пусковой момент, время разгона) при прямоугольном и трапецеидальном фазном напря-
жении практически одинаковы.
1. Вейнгер А.М. Регулируемый синхронный электропривод. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 224 с.
2. Ключев В.И. Теория электропривода. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 560 с.
3. L.Serrano, Iribarnegaray. The Modern Space Vector Theory, Part I: Its Coherent Formulation and Its
Advantages for Transient Analysis o Converter-Fed AC Machines // ETEP. – 1993. – Vol.3. – № 2.
4. Рудаков В.В., Столяров И.М., Дартау В.А. Асинхронные электроприводы с векторным управлением. –
Л.: Энергоатомиздат, 1987. – 136 с.
5. Синчук И.О., Чернышев А.А., Киба И.И., Пасько О.В., Ключка О.Е., Мельник О.Е. Полупроводниковые
преобразователи электрической энергии в структурах электроприводов. Схемотехника и принципы управ-
ления. – Кременчуг: Вид. Щербатих О.В., 2008. – 88 с.
6. Синчук О.Н., Захаров В.Ю., Михайличенко Д.А. Моделирование пуска неявнополюсного синхронного
электрического двигателя // Електротехнічні та комп’ютерні системи. – 2012. – Вип. №08(84). – С. 24−30.
110 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2014. № 4
7. Tihanyi, L. EMC in Power Electronics. – N.Y.: IEEE Press, 1995. – 402 p.
8. Hioki Т., Jamamoto H., Mizuno S., Jnogushi H. Thyristor Starting System for Okayoshino Power Plant
//Toshiba Review. − 1979. − № 122.
9. Черный А.П., Гладарь А.И., Осадчук Ю.Г., Курбанов И.Р., Вошун А.Н. Пусковые системы нерегули-
руемых электроприводов. – Кременчуг: ЧП Щербатых А.В., 2006. – 280 с.
10. Шрейнер Р.Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводнико-
выми преобразователями частоты. – Екатеринбург: УРО РАН. − 2000. – 654 с.
УДК 622.625.28-83
ДОСЛІДЖЕННЯ ПУСКУ СИНХРОННОГО ДВИГУНА З ШИРОТНО-ІМПУЛЬСНИМ
ПЕРЕТВОРЮВАЧЕМ ЧАСТОТИ
О.М.Сінчук, докт.техн.наук, Д.А.Михайличенко
Кременчуцький національний університет імені Михайла Остроградського,
вул. Першотравнева, 20, Кременчук, 39600, Україна,
e-mail: emdenn@mail.ru
При розробці енергоефективних систем пуску синхронних електричних двигунів необхідно вирішувати завдання
побудови адекватної математичної моделі двигуна в різних системах координат та дослідження за її допо-
могою передатних функцій з різним керуючим впливом. У роботі проводиться аналіз перехідних процесів у
момент запуску синхронного двигуна при використанні широтно-імпульсного перетворювача з трапеце-
їдальною, синусоїдальною та прямокутною вихідними напругами на базі математичної моделі, побудованої в
координатах струм статора−потокозчеплення статора. Бібл. 10, рис. 3.
Ключові слова: синхронний електричний двигун, математична модель, широтно-імпульсний перетворювач.
STUDY OF THE SYNCHRONOUS MOTOR’S START-UP WITH THE PULSE-WIDTH
FREQUENCY CONVERTER
O.M.Sinchuk, D.A.Mykhailychenko
Mykhailo Ostrogradsky Kremenchug National University,
str. Pershotravneva, 20, Kremenchuk, 39600, Ukraine.
e-mail: emdenn@mail.ru
In the process of the power effective systems development of the synchronous electric motors' start-up it is necessary to
solve a problem of the engine’s adequate mathematical model formation in the various systems of coordinates and
studying with its help the transfer functions under the various operating influences. This work focuses on the analysis of
the transients at the start-up time of the synchronous motor within using the pulse-width converter at trapezoidal,
sinusoidal and rectangular output tension on the basis of the mathematical model which is put up in the current stator-
the stator flux linkage coordinates. References 10, figures 3.
Key words: synchronous electric motor, mathematical model, pulse-width converter.
1. Veynger A.M. Adjustable synchronous electric drive. – Moskva: Energoatomizdat, 1985. – 224 p. (Rus)
2. Kliuchev V.I. The electric drive theory. – Moskva: Energoatomizdat, 1985. – 560 p. (Rus)
3. L.Serrano, Iribarnegaray. The Modern Space Vector Theory, Part I: Its Coherent Formulation and Its
Advantages for Transient Analysis o Converter-Fed AC Machines // ETEP. − 1993. − Vol. 3. − № 2.
4. Rudakov V.V., Stolyarov I.M., Dartau V.A. The asynchronous electric drives with vector management. –
Leningrad: Energoatomizdat, 1987. – 136 p. (Rus)
5. Sinchuk I.O., Chernyshev A.A., Pasko O.V., Kliuchka O.E., Kiba I.I., Melnik O.E. Semiconductor converters of
the electric energy in structures of the electric drives. The circuitry and principles of its management. – Kremenchuk:
Shcherbatykh O.V., 2008. – 88 p. (Rus)
6. Sinchuk O.M., Zakharov V.Yu., Mikhailichenko D.A. Modelling of the not salient pole synchronous electric
motor’s start-up // Elektrotekhnichni ta Compiuterni Systemy. – 2012. – No 08(84). – Pp. 24–30. (Rus)
7. Tihanyi, L. EMC in Power Electronics. – N.Y.: IEEE Press, 1995. – 402 p.
8. Hioki Т., Jamamoto H., Mizuno S., Jnogushi H. Thyristor Starting System for Okayoshino Power Plant //
Toshiba Review. – 1979. – № 122.
9. Chornyi A.P., Gladar A.I., Osadchuk Yu.G., Kurbanov I.R., Voshun A.N. Starting systems of the unregulated
electric drives. – Kremenchug: Scherbatykh A.V., 2006. – 280 p. (Rus)
10. Shreiner R.T. Mathematical modeling of the alternating current electric drives with frequency semiconductor
converter. – Ekaterinburg: URO RAN. – 2000. – 654 p. (Rus)
Надійшла 30.01.2014
|
| id | techned_org_ua-article-1109 |
| institution | Technical Electrodynamics |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-06-16T01:19:25Z |
| publishDate | 2014 |
| publisher | Інститут електродинаміки НАН України, Київ |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | technedorgua/c9/7f5c00c3382a0bd3093a421e560880c9.pdf |
| spelling | techned_org_ua-article-11092023-01-10T12:06:36Z STUDY OF THE SYNCHRONOUS MOTOR’S START-UP WITH THE PULSE-WIDTH FREQUENCY CONVERTER ИССЛЕДОВАНИЕ ПУСКА СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ Синчук , О.Н. Михайличенко , Д.А. synchronous electric motor mathematical model pulse-width converter синхронный электрический двигатель математическая модель широтно-импульсный преобразователь In the process of the power effective systems development of the synchronous electric motors' start-up it is necessary to solve a problem of the engine’s adequate mathematical model formation in the various systems of coordinates and studying with its help the transfer functions under the various operating influences. This work focuses on the analysis of the transients at the start-up time of the synchronous motor within using the pulse-width converter at trapezoidal, sinusoidal and rectangular output tension on the basis of the mathematical model which is put up in the current stator[1]the stator flux linkage coordinates. References 10, figures 3. При разработке энергоэффективных систем пуска синхронных электрических двигателей необходимо решать задачу построения адекватной математической модели двигателя в различных системах координат и изучение с её помощью передаточных функций при различных управляющих воздействиях. В работе проводится анализ переходных процессов в момент запуска синхронного двигателя при использовании широтно-импульсного преобразователя с трапецеидальным, синусоидальным и прямоугольным выходными напряжениями на базе математической модели, построенной в координатах ток статора−потокосцепление статора. Библ. 10, рис. 3. Інститут електродинаміки НАН України, Київ 2014-06-25 Article Article application/pdf https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/1109 Tekhnichna Elektrodynamika; No. 4 (2014): TEKHNICHNA ELEKTRODYNAMIKA; 108 ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА; № 4 (2014): ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА; 108 2218-1903 1607-7970 uk https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/1109/984 Авторське право (c) 2023 ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | синхронный электрический двигатель математическая модель широтно-импульсный преобразователь Синчук , О.Н. Михайличенко , Д.А. ИССЛЕДОВАНИЕ ПУСКА СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ |
| title | ИССЛЕДОВАНИЕ ПУСКА СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ |
| title_alt | STUDY OF THE SYNCHRONOUS MOTOR’S START-UP WITH THE PULSE-WIDTH FREQUENCY CONVERTER |
| title_full | ИССЛЕДОВАНИЕ ПУСКА СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ |
| title_fullStr | ИССЛЕДОВАНИЕ ПУСКА СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ |
| title_full_unstemmed | ИССЛЕДОВАНИЕ ПУСКА СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ |
| title_short | ИССЛЕДОВАНИЕ ПУСКА СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ |
| title_sort | исследование пуска синхронного двигателя с широтно-импульсным преобразователем частоты |
| topic | синхронный электрический двигатель математическая модель широтно-импульсный преобразователь |
| topic_facet | synchronous electric motor mathematical model pulse-width converter синхронный электрический двигатель математическая модель широтно-импульсный преобразователь |
| url | https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/1109 |
| work_keys_str_mv | AT sinčukon studyofthesynchronousmotorsstartupwiththepulsewidthfrequencyconverter AT mihajličenkoda studyofthesynchronousmotorsstartupwiththepulsewidthfrequencyconverter AT sinčukon issledovaniepuskasinhronnogodvigatelâsširotnoimpulʹsnympreobrazovatelemčastoty AT mihajličenkoda issledovaniepuskasinhronnogodvigatelâsširotnoimpulʹsnympreobrazovatelemčastoty |