Рефераты

Дипломная работа: Разработка ветроэнергетической установки


Рисунок 4.7 – Семейство внешних характеристик СПП при Ld = 1,65 мГн

4.2 Построение оптимизированной модели СПП с выбором оптимальной индуктивности реактора

При решении реальных задач объект обычно характеризуется не одним, а несколькими показателями (критериями) функционирования. При оптимизации требования к ним могут быть противоречивыми, т. е. улучшая один показатель, неминуемо ухудшается часть остальных. Поэтому возникает задача определения некоторой компромиссной точки, в равной степени удовлетворяющей всем требованиям. Как правило, результаты по каждому отдельному показателю качества будут хуже, чем в случае однокритериальной оптимизации по этому параметру. [21]

Критерии – это показатели, по которым сравнивают оптимальное значение индуктивности. В качестве критериев сравнения выбираем:

1)  быстродействие системы τ, которое определяется по формуле:

                                                                             (4.4)

где Lя – индуктивность обмотки якоря двигателя;

Rя – сопротивление обмоток якоря двигателя;

2)  граничный прерывистый ток Idгр., значение которого определяется с помощью длительности протекания выпрямленного тока λ:

                                                                                          (4.5)

3) масса сглаживающего реактора, которая определяется по методике, описанной в п. 3.2.5.

Далее необходимо определить значимость критериев с помощью весовых коэффициентов. Поскольку задача определения весовых коэффициентов значимости является очень сложной, используем субъективный выбор: для 1-го критерия весовой коэффициент а = 0,6; для 2 го критерия – а = 0,3; для 2-го критерия – а =0,1.

Тогда многокритериальный оптимум вычисляется по формуле:

                                                                                    (4.6)

где аi – весовой коэффициент;

Qi – значение локального критерия;

Qmax – максимальное значение критерия.

Многокритериальный оптимум Q выбираем по минимальному значению. Алгоритм по нахождению многокритериального оптимума представлен на рис. 4.8. По данному алгоритму создана программа, которая была написана на языке Pascal. Программа представлена в Приложении А.


Рисунок 4.8 – Алгоритм оптимизации


Таблица 4.2 – Результаты многокритериальной оптимизации

Ld,мГн Id, A τ,мс m, г Q(τ) Q(Imax) Q(m)
0,5 4 2,85 257,982 0,07651 0,3 0,007485 0,383995
1 3,67 3,35 361,1846 0,089933 0,27525 0,010479 0,375662
1,5 3,38 3,85 264 0,103356 0,2535 0,00766 0,364515
1,65 3,31 4 270 0,107383 0,24825 0,007834 0,363466
2 3,14 4,35 441 0,116779 0,2355 0,012795 0,365074
2,5 2,93 4,85 726 0,130201 0,21975 0,021064 0,371015
3 2,75 5,35 694 0,143624 0,20625 0,020135 0,37001
4 2,44 6,35 1031,038 0,17047 0,183 0,029914 0,383384
5 2,2 7,35 937,6657 0,197315 0,165 0,027205 0,38952
6 2 8,35 1192,461 0,224161 0,15 0,034598 0,408759
7 1,83 9,35 2275,516 0,251007 0,13725 0,066021 0,454278
8 1,68 10,35 2768,385 0,277852 0,126 0,080321 0,484173
9 1,56 11,35 1412,589 0,304698 0,117 0,040984 0,462682
10 1,46 12,35 1690,421 0,331544 0,1095 0,049045 0,490089
12,5 1,24 14,85 1869,887 0,398658 0,093 0,054252 0,54591
15 1,14 17,35 3446,665 0,465772 0,0855 0,1 0,651272
17,5 1,08 19,85 2799,638 0,532886 0,081 0,081227 0,695113
20 1,02 22,35 2927,753 0,6 0,0765 0,084945 0,761445

Рисунок 4.9 – Зависимость быстродействия от индуктивности τ = f(Ld)


Рисунок 4.10 – Зависимость массы от индуктивности m = f(Ld)

Рисунок 4.11 – Зависимость тока от индуктивности Id = f(Ld)


Рисунок 4.12 – График для определения оптимального значения индуктивности

Таким образом, оптимальное значение индуктивности будет определяться при минимальном значении оптимума, равное Qmin = 0,36: Ld опт. = 2 мГн. Данной индуктивности соответствует реактор со стержневым ленточным магнитопроводом типа ПЛ6,5х12,5х16 с такими расчетными параметрами:

- Vсм = 3,52 см3 – активный объем магнитопровода;

- Sсм = 0,73 см2 – активная площадь сечения магнитопровода;

- Sок = 1,28 см2 – площадь окна;

- lср.м = 3,69 см – средняя длина витка;

- m = 37 г – масса магнитопровода

и полной массой М, равной 441 г.

Значение оптимизированной индуктивности не соответствует значению рассчитанной, так как критерии и весовые коэффициенты выбирались субъективно.

5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

5.1 Общие требования

1. Испытания должны проводиться в нормальных климатических условиях по ГОСТ 15150 при номинальном напряжении сети, если в методах контроля не оговорены другие условия.

2. Контрольно-измерительные приборы и инструменты, применяемые при измерениях и испытаниях, должны быть поверены в сроки и в порядке, установленном ДСТУ 2708 и обеспечивать контроль параметров с заданной точностью.

Не допускается проведение испытаний на неаттестованном оборудовании и средствах измерений, срок обязательных поверок которых истек. Испытательное оборудование должно быть аттестовано по ГОСТ 24555.

3. При внешнем осмотре и проверке соответствия экспериментальной установки комплекту документации следует проверить:

- внешний вид стенда, в том числе чистоту поверхностей, качество защитных покрытий, пайки; упаковку на соответствие требованиям конструкторской документации;

- качество электрических контактных соединений должно проверяться щупом класса точности II, толщиной 0,03 мм. Проверке подлежат электрические контактные соединения проводов постоянного и переменного тока;

- правильность сборки и монтажа;

- соответствие деталей и сборочных единиц преобразователя сборочным чертежам и электрическим схемам.

Соответствие электрическим схемам должно проверяться любым методом, позволяющим установить наличие всех необходимых и отсутствие лишних электрических связей;

- наличие и качество надписей и маркировки по ГОСТ 18620.

Внешний вид, комплектность и монтаж должны быть проверены визуально.

4. Проверка степени защиты оболочки корпуса экспериментальной установки проводится по методике ГОСТ 14254.

5. Измерение сопротивления изоляции силовых токоведущих цепей звена постоянного и переменного тока относительно корпуса должно производиться между закороченными между собой фазами выходных выводов и корпусом преобразователя мегаомметром на 2500 В класса точности 1,0.

5.2 Описание экспериментального стенда

Экспериментальный стенд состоит из: силового блока привода постоянного тока, системы управления, ДПТ и синхронного генератора (СГ) (рис. 5.1).

Управление режимом работы имитатора осуществляется с помощью поста ручного управления.

ДПТ и СГ установлены на массивной металлической платформе и соединены специальной муфтой непосредственно вал к валу. Таким образом, вращение ДПТ передается непосредственно (без редуктора) на вал генератора.

Все узлы стенда, кроме платформы с электрическими машинами, размещены на металлическом каркасе.

Скорость вращения ДПТ регулируется изменением напряжения на якоре с помощью управляемого выпрямителя (УВ). Контроль скорости вращения ДПТ производится с помощью датчика скорости (ДС). Контроль тока цепи якоря осуществляется с помощью датчика тока (ДТ).

Для защиты от токов короткого замыкания все цепи имитатора включены в трехфазную сеть 220/380 В через автоматический выключатель QF1.

Синхронный генератор в экспериментальном стенде выполняет функцию нагрузки двигателя. Питание статора синхронного генератора с фазным ротором осуществляется с помощью блока питания (БП).

Ротор СГ подключен к входу неуправляемого выпрямителя (НВ) через измерительный комплект К505, для измерений электрических параметров на зажимах ротора. Выпрямленный ток на выходе неуправляемого выпрямителя сглаживается реактором L1. Также к выходу неуправляемого выпрямителя последовательно реактору подключена нагрузка, представленная резистором Rн.

Рисунок 5.1 – Схема экспериментального стенда

Для построения внешних характеристик схемы экспериментального стенда необходимо, изменяя нагрузку, снимать показания амперметра и вольтметра, подключенных к якорной цепи ДПТ. А с помощью осциллографа можно наблюдать графики переходных процессов выпрямленного напряжения Ud и тока Id (рис. 5.2).


Рисунок 5.2 – Графики переходных процессов Ud и Id в прерывистом режиме

Результаты эксперимента представляем в виде таблицы.

Таблица 4.1 – Зависимость Ud = f(Id)

α, град.

Id, А

Ud, В

α, град.

Id, А

Ud, В

8 150

95 о

6 140
8,5 146 6,5 135
9 142 7 130
10 141 7,5 125
11 137 9 120
12 135 10 115
12,5 132 11 105
13 130 12,5 100

Для проверки адекватности модели и выбранного оптимизированного значения индуктивности необходимо провести сравнения семейства внешних характеристик моделирования и эксперимента (рис. 5.3).


Рисунок 5.3 – Семейство внешних характеристик СПП расчета и эксперимента при оптимизированной индуктивности Ld = 2мГн

После сравнения внешних характеристик вычисляем относительную погрешность δ


Страницы: 1, 2, 3, 4


© 2010 Рефераты