Лабораторные работы / LR2

Цели работы:

1.Изучение на компьютерной модели ГЭУ переменного тока на основе синхронного ГЭД с полупроводниковым преобразователем частоты, разработанной в среде Simulink.

2.Проведение экспериментальных исследований основных режимов эксплуатации ГЭУ переменного тока на основе синхронного ГЭД с полупроводниковым преобразователем частоты.

3.Анализ переходных процессов ГЭУ переменного тока на основе синхронного ГЭД в основных режимах эксплуатации, полученных в результате проведения вычислительных экспериментов.

4.Проведение экспериментальных исследований аварийных режимов эксплуатации ГЭУ переменного тока на основе синхронного ГЭД с полупроводниковым преобразователем частоты.

5.Анализ переходных процессов ГЭУ переменного тока на основе синхронного ГЭД в аварийных режимах эксплуатации, полученных в результате проведения вычислительных экспериментов.

6.Формирование выводов по результатам работы.

Краткое описание ГЭУ переменного тока основе электродвигателя синхронного типа с постоянными магнитами на роторе

Гребные электрические установки предназначены для реализации ходовых режимов используемых при эксплуатации судна. В состав ГЭУ входит гребной электродвигатель синхронного типа, преобразователь частоты, трансформаторы, главное распределительное устройство или главный распределительный щит, система автоматического управления. В качестве ГЭД в составе ГЭУ переменного тока большое распространение получили синхронные электрические машины с возбуждением от постоянных магнитов.

На рисунке 1 представлена упрощенная схема ГЭУ переменного тока с синхронным электродвигателем синхронного типа с возбуждением от постоянных магнитов.

Рис. 1 – Схема ЕЭЭС с ГЭУ переменного тока:

1 – главные дизель-генераторы (ГДГ); 2 – главный распределительный щит (ГРЩ); 3 - полупроводниковый преобразователь частоты (ППЧ); 4 – синхронный гребной электродвигатель

(ГЭД); 5 – гребной винт фиксированного шага

Компьютерная модель ГЭУ

Компьютерная модель ГЭУ состоит из:

-математических моделей основных функциональных устройств ГЭУ;

-программного обеспечения;

-персонального компьютера;

Вданной лабораторной работе используется общепринятые математические модели.

Вкачестве программного обеспечения используется пакет научно-технического моделирования

Simulink.

Выполнение компьютерного эксперимента производится на персональных цифровых ЭВМ Структурная схема компьютерной модели для исследования динамических процессов в ГЭУ с

синхронным ГЭД представлена на рисунке 2.

Рис. 2 – Компьютерная модель ГЭУ с синхронным электродвигателем

Компьютерная модель состоит из следующих основных блоков:

1.Дизель-генератор (Source);

2.Полупроводниковый преобразователь частоты (блок Convertor);

3.Блок измерения (Measurements) - применяется для извлечения переменных ГЭД из вектора измеряемых переменных электрической машины;

4.Виртуальный осциллограф (блок визуализации результатов расчёта Scope);

5.Эквивалентная модель синхронного двигателя;

6.Блок изменения характера нагрузки (блок Propeller);

Вкомпьютерной лабораторной работе дизельные генераторы замещены 3-х фазным источником напряжения.

Вкачестве нагрузки используется гребной винт фиксированного шага с механической характеристикой, представленной на рисунке 3*.

Рис. 3* – Винтовые характеристики 1 – швартовная характеристика; 2 – характеристика хода в свободной воде

Структурная схема полупроводникового преобразователя частоты (блок Convertor) приведена на рисунке 4*.

Рис. 4* – Структурная схема полупроводникового преобразователя частоты

(блок Convertor)

Состав компьютерной модели полупроводникового преобразователя частоты приведен в таблице 1*. Таблица 1* – Состав компьютерной модели преобразователя частоты

Мостовой неуправляемый диодный выпрямитель.

напряжения в постоянное.

Мостовой инвертор на базе IGBTтранзисторов

Назначение – преобразование постоянного напряжения, в переменное.

Тормозное сопротивление с транзистором (чоппер)

Назначение – стабилизация напряжение в звене постоянного тока.

Структурная схема системы регулирования частоты вращения ГЭД приведена на рисунке 5*.

Рис. 5* – Структурная схема регулирования скорости

1)Speed ramps – задатчик интенсивности

2)First order low-pass filter – фильтр низких частот

3)Integral gain – коэффициент интегрирования

4)Proportional gain – коэффициент пропорциональности

5)Limited integrator – операция интегрирования

6)Torque limiter – ограничение крутящего момента на заданном уровне

7)Flux function – предельный поток

Ледовый режим:

Рис. 5) Переходные процессы разгона и торможения ГЭД.

Рис. 6) Переходные процессы напряжения и тока на обмотке статора.

Таблица 1. - Результаты экспериментальных исследований