Научно-технический отчет (заключительный) по годовому этапу проекта №2017-04ГЗ в рамках базовой части государственного задания в сфере научной деятельности по Заданию №8.8900.2017/8БЧ за 2019 год по теме: "Разработка комплекса научно-обоснованных технических решений, обеспечивающих повышение устойчивости частотно-регулируемых электроприводов прокатного производства на основе создания новых методик синтеза систем управления"

Высоковольтные преобразователи частоты, выполненные по симметричному принципу «активный выпрямитель – инвертор» на базе трехуровневых схем со средней точкой, нашли широкое применение для построения современных электроприводов непрерывных станов холодной прокатки. Актуальной проблемой для данного класса электроприводов является повышение их устойчивости к возмущениям со стороны системы электроснабжения. Для решения поставленной задачи в рамках заключительного этапа был выполнен следующий комплекс исследований. Разработано развернутое математическое описание структуры электропривода, включающее в себя следующие элементы: питающая сеть – активный выпрямитель – инвертор – синхронный двигатель. Особенностью исполнения преобразовательных трансформаторов является последовательное соединение их первичных обмоток. При моделировании активного выпрямителя учтена его трехуровневая структура и возможность работы в широтно-импульсном и диодном режимах. Описание инвертора напряжения включает пространственно-векторный способ модуляции, модель синхронного двигателя выполнена во вращающейся системе координат и учитывает влияние демпферных обмоток ротора. При моделировании межклетьевых натяжений стана холодной прокатки учтено влияние натяжения на опережение металла и усилие прокатки. Выполнена разработка новых способов управления, повышающих устойчивость электропривода и технологического процесса прокатки. Разработана система автоматического управления непрерывным станом холодной прокатки, отличительной особенностью которой является поэтапное восстановление работы электропривода после провала напряжения. Предложена релейно-векторная система управления активными выпрямителями в составе высоковольтного преобразователя частоты с последовательным соединением первичных обмоток преобразовательных трансформаторов. Разработана методика синтеза таблицы переключений базовых векторов напряжения. Разработано устройство динамического восстановления провалов напряжения, которое позволяет сохранить требуемый уровень напряжения на секции при несимметричных провалах напряжения в сети. Разработано несколько способов сохранения устойчивости частотно-регулируемых электроприводов с диодными выпрямителями при провалах напряжения. Выполнен комплекс теоретических исследований влияния несимметричных провалов напряжения питающей сети на устойчивость электроприводов прокатного стана. Показана высокая эффективность разработанной методики синтеза системы векторного управления активным выпрямителем с предуправлением по полному сетевому напряжению, а также релейно-векторного закона управления выпрямителем. Установлено, что разработанные научно-технические решения целесообразно использовать для повышения устойчивости электроприводов на подобном агрегате прокатного производства – непрерывном стане горячей прокатки.