Підвищення ефективності функціонування електроприводу з перетворювачем частоти за рахунок оптимізації структури фільтру

Abstract

Мета дослідження – є підвищення ефективності функціонування електроприводу з частотним перетворювачем за рахунок розробки та оптимізації структури фільтру, здатного забезпечити мінімізацію гармонійних спотворень, зменшення втрат енергії та покращення якості електроенергії в умовах змінних навантажень. Об’єкт дослідження – є електропривод із частотним перетворювачем, який використовується у промислових та енергетичних системах для керування електродвигунами та регулювання їхніх параметрів. Предмет дослідження – є методи та алгоритми оптимізації структури фільтрів у системах електроприводу з частотними перетворювачами для зниження гармонійних спотворень, покращення якості електроенергії та підвищення енергоефективності. Перший розділ присвячений аналізу існуючих схем фільтрів, що використовуються в системах електроприводу з частотними перетворювачами. Розглянуто основні типи фільтрів: пасивні (LC-фільтри), активні та адаптивні. Проведено порівняння їхніх характеристик, ефективності та сфер застосування. Досліджено вплив гармонійних спотворень на якість електроенергії та стабільність роботи електроприводів. Розглянуто сучасні підходи до фільтрації, включаючи використання активних фільтрів для компенсації гармонік та адаптивних алгоритмів для динамічної оптимізації параметрів фільтрів. Особливу увагу приділено економічній доцільності впровадження активних і адаптивних фільтрів, зокрема оцінці їхньої ефективності в умовах змінних режимів роботи електроприводів. Завершення розділу включає обґрунтування вибору напрямку дослідження та постановку завдань для подальшої оптимізації структури фільтрів. Другий розділ присвячено розробці та моделюванню вдосконаленої структури фільтру для електроприводу з частотним перетворювачем. Використовуючи результати аналізу з першого розділу, розроблено алгоритми адаптивного керування фільтром, які дозволяють компенсувати гармонійні спотворення в реальному часі. Моделювання проводилося із застосуванням середовища MATLAB, що дозволило оцінити ефективність запропонованого підходу в різних режимах роботи електроприводу. Результати моделювання демонструють зменшення рівня гармонік у вихідному сигналі, стабільність роботи системи та підвищення енергетичної ефективності. Також у розділі виконано порівняння роботи електроприводу з традиційними фільтрами та вдосконаленою структурою з адаптивним керуванням. Проведено аналіз впливу параметрів фільтру на якість електроенергії та втрати енергії. Завершено розділ оцінкою економічної доцільності впровадження запропонованої структури в промислових умовах.