CC BY
22
Из полученного результата видно, что снижение температуры и потребляемой энергии в ночное время приводит к увеличению потребления энергии в дневное время. Эта энергия необходима для прогрева здания до необходимой температуры (+20°С) в утренние часы.
Сравнение графиков (рис. 3 и 6, а также 2 и 5) показывает, что экономия тепловой энергии за счёт суточного регулирования составляет порядка 3,5-5%. Обычно для общественных и административных зданий подобный экономический эффект измеряется десятками тысяч рублей за один отопительный сезон. Следовательно, возможностями суточного регулирования нельзя пренебрегать, так как это ведёт к значительным энергосбережениям.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Ртищева, А. С. Моделирование теплового состояния здания с помощью программного пакета ТЯИЗУБ / А. С. Ртищева, Д. Р. Дубровский,
B. В. Кашланов, А. В. Матрёхин // Стройком-плекс Среднего Урала. - 2009. - №1-2. -
C. 44-46.
2. Ртищева, А. С. Создание трёхмерных моделей зданий и расчёт их теплового состояния с помощью программного пакета ТКЛЧБУЗ / А. С. Ртищева // Сборник материалов Молодёжного научного форума «Университетское образование: проблемы и перспективы», 24 января, 2009. - Ульяновск : УлГПУ, 2009. - С.416-420.
Ртищева Алёна Сергеевнау кандидат технических паук, доцент кафедры «Теплоэнергетика» УлГТУ. Имеет статьи и учебные пособия б области теплофизики и теплотехники. Кашланов Владислав Витальевич, студент энергетического факультета УлГТУ.
УДК 621.313.633.2
Г * ^ * * Гг ы * 4.1 I
И. Ю. МУЛЛИН
РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧАХ
Рассматриваются вопросы автоматизации управления дуговой плавильной печи. На микроконтроллере реализована система регулирования силового тока, напряжения. Обосновываются преимущества регулятора напряжения на основе гииротно-импульсного модулятора.
Ключевые слова: дуговая сталеплавильная печь, регулятор напряжения, силовой ключ, широтно-импульсный модулятор.
При автоматизации дуговых сталеплавильных печей регулирование напряжения может осуществляться переключением обмоток трансформатора или применением тиристорного регулятора напряжения (рис. 1).
Применение тиристорного регулятора напряжения приводит к появлению гармоник в диаграмме выходного напряжения [1]. Амплитуда этих гармоник достаточно велика и зависит от угла управления тиристорами (рис. 2, а).
Предлагается регулировать первичное напряжение трансформатора с помощью широтно-импульсного преобразователя (ШИП). Это позволяет существенно увеличить частоту высших гармоник (рис. 2, б).
©Муллин И. Ю., 2010
ч Дифференциальные уравнения равновесия мгновенных значений напряжений в первичных и вторичных цепях трансформатора описываются выражениями
и А = 1л* А + 1АР1А + м лР1а
V в = 1вкв + 1ВРЬ + МВР1Ь и с = + 1ср!с + МСР!с
- мАР1А = 1аяа + ьаР1а + иа
~ М ВР1В = 1ЬКЬ + ЬЬР1Ъ +иь
- мср!с = ЛЛ + ^ср1с + ис J
(1)
где Я, Ь, /, и - соответственно сопротивление, индуктивность, ток и напряжение в соответствующей цепи;
А, В, С - индексы первичной цепи трансформатора;
Протокол
Гидронасос
Пульт оператора
Системы охлаждения
Промышленный контроллер
Регулятор напряжения
Термодатчик
Датчик-Холла
Микрокон троллер
Привод свода
Привод электрода
Привод пода
Рис. 1. Структурная схема автоматизированной
системы управления печи
Уп 1.2 1.0 0,8 0.6 0.4 0,2
V.
•
¿с шшат р • « 1 «чв^
1,2 1,0 0,8
0,6
0.4
0,2
Кр
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0.8.0,9 1,0
а
V,
Уз
УФ У> 4 \ # ф
■р \ 7 • \ IV А . У •
О 0,1 0.2 0,3 0,4 0.5 0,6 0.7 0,8 0,9 1.0
б
КР
Рис. 2. Амплитудный спектр фазового управлеиия(а) и ШИП(б): КР - коэффициент регулирования, Уп - амплитуда гармоники п
а9 Ъ, с - индексы вторичной цепи трансформатора;
М - коэффициент взаимоиндукции обмоток трансформатора;
р - оператор Лапласа.
Преобразование системы уравнений (1) в векторную форму даёт выражения
и, = I1 К\ +1\ р]\ + Мр12 1
- - — >> (2) - Мр1\ = 12К2 + ^2р12 +
где 0 - векторная переменная.
После преобразований выражений (2) и известных допущений [3] получим передаточную функцию трансформатора по напряжению
щр)=кЫЛгТ\РкТР
Т2р + \
(3)
гд е'Кнлг =
Я
И
Т2=±
ян + я2 ¿2
Т\ =
, КТР =
м_
С02
Л, Ян + Я2 а 1
Я И - сопротивление нагрузки;
а) - число витков обмотки. Повышение частоты гармоник снижает потери на силовом дросселе и увеличивает энергоэффективность печи в целом.
Использование ШИМ-контроллера упрощает схему и снижает затраты на готовый продукт. Однако использование микроконтроллера вместо ШИМ-контроллера увеличивает функциональные возможности регулятора напряжения.
Сигналы задания с управляющего контроллера и обратной связи по току с датчика поступают па АЦП микроконтроллера. Микроконтроллер в соответствии с заданным законом управления формирует на своём выходе ШИМ-сигпал, который управляет силовым ключом. Управляющий контроллер регулирует величину тока плавки за счёт изменения напряжения на вторичной обмотке трансформатора. При этом микроконтроллер под управлением разработанной программы изменяет скважности выходных ШИМ-сигналов таким образом, чтобы обеспечить ток плавки, который будет соответствовать заданному. В соответствии с этим разработанная программа обеспечивает следящий режим работы системы регулирования по силовому току.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Аверин, С. В. Сравнение способов регулирования переменного напряжения с помощью коэффициента регулирования/ С. В. Аверин,
Ю. Г. Следков // Практическая силовая электроника. - 2002. - №8. - С. 27-29.
2. Патент на полезную модель №94355 (1Ш). - Регулятор переменного напряжения / А. В. Доманов, В. И. Доманов, И. Ю. Муллин.
3. Ермаков, И. И. Динамика электрических процессов в трансформаторе с отрицательной обратной связью / И. И. Ермаков, В. В. Киселёв
// Проблемы С. 52-59.
энергетики. - 2009. - №5-6. -
Муллин Игорь Юрьевич, аспирант УлГТУ] ассистент кафедры «Электропривод и АПУ». Круг интересов: энергетика, компьютерные и микроконтроллерные системы управления и автоматизации.
УДК 62-83
С. Н. СИДОРОВ, В. С. ЖУРАВСКИЙ, Д. С. МИРОНОВ
ЛИНЕАРИЗАЦИЯ РЕВЕРСИВНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ СПОСОБАМИ КОМПЛЕМЕНТАРНО-ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ
Представлены новые алгоритмы управления вентильными комплектами реверсивного преобразователя, устраняющие проявления вентильной нелинейности в существующих схемах совместного и раздельного управления.
Ключевые слова: двухкомплектный реверсивный вентильный преобразователь; согласование регулировочных характеристик.
Разработке современных систем с двухкомплектными реверсивными вентильными преобразователями (РВП) препятствуют многочисленные проявления вентильной нелинейности в виде неполной управляемости, а также прерывистого тока нагрузки при раздельном или уравнительного тока при совместном способах управления вентильными комплектами [1-3]. Радикальное усовершенствование РВП требует идеального согласования регулировочных характеристик вентильных комплектов при равенстве не только средних, но и мгновенных напряжений на их выходах. Покажем, что идеального согласования характеристик РВП по (3-1)-фазиой мостовой схеме (рис. 1, а) можно достичь на основе так называемого комплемен-тарно-фазового управления [4]. Диаграммы рис. 2 поясняют новый способ на примере отработки указанной схемой гармонического управляющего воздействия ху(1). Полагается, что переключения осуществляются с помощью многоканальной системы импульсно-фазового управления (СИФУ) с одновременной подачей на тиристоры вентильных пар одной из двух симметрично располагающихся относительно точек естественной коммутации (ТЕК) последователь-
Сидоров С. Н., Журавский В. С., Миронов Д. С., 2010
VI (1 >
>/4(2)
У3(1 )г У5С1} " '
У2С2)
{
№
Я
.укн
УЗГ2) у2(1}
т
У5(2}1
а)
а
б)
Рис. 1
ностей широких управляющих импульсов. Каждая из последовательностей может служить для фазового регулирования того или другого комплекта при одинаковых значениях средневы-прямленного напряжения, получив название комплементарных [2].Так как импульсы первой последовательности формируются в моменты равенства х/1) с развёртывающими сигналами убывающей формы хОП](1), они могут использоваться для управления тиристорами первого вентильного комплекта (ВК1) VI(1), ¥2(1),У6(1)
