Determination of the Optimal Switching Frequency of the Power Switches of the Frequency-Current Asynchronous-Gate Cascade Converters

Abstract

ВВЕДЕНИЕПроветривание шахт вентиляторами главного провет-ривания (ВГП) -наиболее энергоемкий технологичес-кий процесс. Практически на всех шахтах для ВГП при-меняют системы нерегулируемого электропривода [1]. С целью повышения экономичности значительного ко-личества ВГП возможен переход на более низкую час-тоту вращения ротора двигателя за счет применения энер-гоэффективных систем регулирования электропривода, таких как преобразователи частоты (ПЧ), индукторно-емкостные преобразователи (ИЕП) и преобразователи по схеме асинхронно-вентильного каскада (АВК). С по-мощью этих систем можно независимо регулировать скорость и момент электродвигателя (асинхронного или синхронного) [2][3][4]. Однако ПЧ и ИЕП имеют большую установленную мощность, которая соизмерима с мощ-ностью двигателя ВГП. Кроме того, применение ПЧ и ИЕП ограничено в использовании в высоковольтном электроприводе ВГП классом напряжения полупровод-никовых элементов преобразователя. Поэтому в таких электроприводах возможным остается регулирование скорости на роторной стороне двигателя, где напряже-ние ротора значительно ниже чем напряжение статора. Для этого может быть применен частотно-токовый асин-хронно-вентильный каскад (ЧТАВК), обладающий высо-кой энергоэффективностью при регулировании в под синхронном диапазоне частоты вращения ротора. Од-нако для такой системы электропривода не был исследо-ван вопрос определения оптимальной частоты комму-тации силовых ключей, при которой обеспечивается минимальный уровень выделяемых потерь в системе двигатель-преобразователь.Следовательно, существует необходимость в опреде-лении оптимальной частоты коммутации силовых клю-чей данного класса системы электропривода.Целью данной работы является определение опти-мальной частоты коммутации, при которой обеспечи-вается минимизация суммарных потерь в системе элек-тропривода.

Mathematical Model of a Quick-Driving Actuator of an Automatic Switch With an Instant-Dynamic and Bistable Mechanism

“…Расчету и анализу работы ИДМ посвящено достаточно большое число статей, которые были опубликованы на протяжении целого ряда лет, например, [10], [12]- [17]. Однако эти работы не учитывают специфики работы привода электрических аппаратов: изменение движущейся массы в момент замыканияразмыкания контактов; скачкообразное изменение противодействующей силы и т. д. В работах не рассматривается бистабильный механизм.…”

“…Расчет ИДМ проводится на основании взаимодействия элементарных проводящих контуров, на которые "разбиты" катушка и подвижный диск (т. е. расчет проводится на основании уравнения электрической цепи с взаимной индуктивностью). В работах [17]- [18] не учитывается изменение массы подвижных частей в процессе работы привода (судя по приведенным уравнениям движения), что является неточностью.…”