Разработка и исследования электропривода на базе индукторного двигателя с независимым возбуждением тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат технических наук Постников, Сергей Геннадьевич

  • Постников, Сергей Геннадьевич
  • кандидат технических науккандидат технических наук
  • 2002, МоскваМосква
  • Специальность ВАК РФ05.09.03
  • Количество страниц 224
Постников, Сергей Геннадьевич. Разработка и исследования электропривода на базе индукторного двигателя с независимым возбуждением: дис. кандидат технических наук: 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы. Москва. 2002. 224 с.

Оглавление диссертации кандидат технических наук Постников, Сергей Геннадьевич

Введение

Глава 1. Аналитический обзор и сравнительная характеристика элементной базы электропривода и место индукторных машин с внешним возбуждением в современных системах электропривода

1.1. Введение

1.2. Развитие силовой электроники для автоматизированного электропривода И

1.3. Современные микропроцессорные устройства управления для электроприводов

1.4. Электромеханические преобразователи энергии в современных РЭП

1.4.1. Краткая сравнительная характеристика традиционных электродвигателей для современного электропривода

1.4.2. Основные параметры и характеристики индукторных двигателей

1.5. Методы прямого и косвенного измерения положения ротора

1.5.1. Оптические датчики положения ротора

1.5.2. Датчики положения на базе элементов Холла

1.5.3. Методы косвенного измерения скорости и углового положения ротора индукторных двигателей

Выводы по главе 1.

Глава 2. Конструктивные схемы, способы управления и методы математического описания ИД с внешним возбуждением

2.1. Конструктивные схемы двигателей и дискретно-распределенные обмотки

2.2. Электрические схемы питания и управления цепи якоря

2.3. Виды математических моделей и специфика преобразования энергии в ИД

2.4. Математическая модель ИД с НВ в естественной системе координат

2.5. Математическая модель ИД с НВ во вращающейся системе координат

2.6. Развитие методов моделирования электроприводов

2.7. Моделирование системы электропривода

2.7.1. Моделирование источника электрической энергии

2.7.2. Моделирование силовой части преобразователя

2.7.3. Моделирование системы управления

2.7.4. Моделирование индукторного электродвигателя с независимым возбуждением

2.8. Выводы по главе 2.

Глава 3. Разработка элементов опытного макета вентильного индукторного электропривода (ВИП)

3.1. Введение

3.2. Датчик положения ротора для построения системы ВИП

3.2.1. Разработка элементов САУ на датчиках Холла

3.2.2. Разработка элементов САУ на основе импульсного ДПР

3.3. Краткие сведения о силовой схеме электронного преобразователя для системы ПЧ(АИН)-Д с НВ

3.4. Разработка и реализация системы возбуждения ИД с НВ

3.5. Создание программного обеспечения управления системой ВИП

3.5.1. Общие положения

3.5.2. Распределение ресурсов микроконтроллера

3.5.3. Алгоритмы автокоммутации с разными ДПР

3.5.4. Алгоритмы цифровых регуляторов скорости и тока с разными ДПР

3.6. Разработка узлов электропривода по системе НПЧ-ИД с НВ

3.6.1. Сравнение преобразователей со звеном постоянного тока и НПЧ

3.6.2. Краткие сведения об основных узлах НПЧ

3.6.3. Разработка алгоритма автокоммутации для опытного макета электропривода

3.7. Выводы по главе 3.

Глава 4. Экспериментальные исследования опытного макета вентильного индукторного электропривода (ВИП)

4.1. Введение

4.2. Разработка схемы управления и выбор элементов для лабораторного стенда

4.3. Экспериментальное определение сопротивлений фаз и законов изменения собственных и взаимных индуктивностей двигателя МНВИ

4.4. Испытания МНВИ-160 в генераторном режиме работы

4.5. Экспериментальное определение статической механической характеристики разомкнутой истемы ПЧ(АИН)-ИД с НВ

4.6. Экспериментальное снятие осциллограммы тока статора

4.7. Исследования замкнутой системы ВИП для режима парной коммутации

4.8. Разработка и реализация схемы лабораторного стенда по системе НПЧ-ИД с НВ

4.9. Режим холостого хода системы НПЧ-ИД с НВ

4.10. Режим работы системы НПЧ-ИД с НВ под нагрузкой

4.11. Экспериментальное исследование статической механической характеристики системы НПЧ - ИД с НВ

4.12. Анализ коэффициента пульсаций момента при разных типах управления

4.13. Анализ влияния режима питания обмотки возбуждения

4.14. Оценка точностных показателей исследуемого ДПР на элементах Холла

4.15. Энергетические характеристики систем ВИП

4.16. Выводы по главе 4.

Глава 5. Анализ и исследование ЭП с векторным управлением на базе ИД с НВ и формулирование требований к программной и аппаратной частям системы ЭП.

5.1. Требования к современным системам РЭП

5.2. Особенности систем векторного управления электроприводами с синхронными двигателями

5.3 Разработка и моделирование электропривода с векторной системой управления

5.4. Стохастические наблюдатели положения. Фильтр Кальмана.

5.5. Выводы по главе

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Электротехнические комплексы и системы», 05.09.03 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследования электропривода на базе индукторного двигателя с независимым возбуждением»

Развитие рыночных отношений и свободной конкуренции требует от промышленных предприятий внедрения новых, экономичных и высокоэффективных технологических процессов, часть которых основана на применении регулируемых в широком диапазоне частот вращения электроприводов и расширении масштабов автоматизации предприятия. Усовершенствование технологии производства повышает требования к электрооборудованию в отношении надежности, долговечности и экономичности.

Неограниченные возможности современных электронных преобразователей послужили мощным стимулом к изготовлению традиционных и новых двигателей переменного тока, спроектированных специально для регулируемого электропривода (РЭП).

Отличительными особенностями конструкции этих электрических машин являются специальные формы геометрии магнитопровода и исполнения фазных обмоток для питания от преобразователей частоты; высококачественные материалы (сталь, изоляция, редкоземельные магниты (РЗМ), подшипники и т.д.), предельно допустимые электромагнитные нагрузки и, как следствие, принудительное охлаждение, встроенные датчики (температуры, скорости, положения).

Особое внимание в 80-90-х г.г. уделялось исследованиям и разработке т-фазных индукторных двигателей (ИД) с самовозбуждением , которые питаются однополярными импульсами тока различной формы. Питание ИД осуществляется от различных инверторов с числом ключей от ш до 2т на фазу. На этой базе созданы вентильные индукторные приводы (ВИП), отличительной особенностью которых является синхронизация коммутации ключей с изменением фазных индуктивностей Lj(G), т.е. угловым положением ротора 0.

Индукторные двигатели обладают ценными, с точки зрения крупномасштабного производства, качествами, такими как бесконтактность, высокая надежность в работе, экономичность, большой срок службы, большие предельные значения мощности и напряжения, возможность гибкого и плавного регулирования частоты вращения, быстродействие, малые эксплуатационные затраты и другими.

К концу XX века зарубежными фирмами созданы промышленные серии и опытные образцы ИД, имеющие число фаз ш=1-5, мощности Рн до 140-1000 кВт и скорости вращения п„ от 500 до 200000 об/мин [83,141, 142, 169, 242].

Отечественными ВУЗами в сотрудничестве с промышленными предприятиями разработаны опытные образцы ВИП (Рн=0,2-15 кВт) для общепромышленного применения [70, 224], тяговые ИД (Рн=3 0-900 кВт) [220, 221], тихоходные моментные ИД (М„=10-10000 Нм, пн = 20-50 об/мин) с рекордно высокими удельными моментами Муд=1-7 Нм/кг [222, 229].

В процессе промышленной эксплуатации ВИП выявились и их недостатки, связанные, главным образом, со свойствами однополярного управления ИД. К ним следует отнести: сложность синтеза РЭП с высококачественными векторными системами автоматического управления (САУ) из-за нелинейных уравнений и произвольной формы фазных токов, ухудшение вибро-акустических показателей ИД из-за пульсаций фазных составляющих электромагнитного момента, которые являются источником радиальных сил и резонансных колебаний корпуса двигателя [55, 218, 226], проблемы с использованием серийных высокоинтегрированных электронных преобразователей, инверторы которых имеют стандартные схемы трехфазных мостов, а не несимметричных мостов, необходимых для ИД с самовозбуждением.

Опыт, накопленный при разработке различных машин переменного тока и отмеченные выше недостатки ВИП, привели к активным исследованиям индукторных двигателей с независимым возбуждением (ИД с НВ) от магнитов или с электромагнитным возбуждением (обмотка возбуждения). Контур возбуждения этих двигателей обычно находится на статоре, а не на роторе, как у современных серийных синхронных двигателей (СВД).

Усложнение конструкции и стоимости изготовления ИД с НВ в значительной степени устраняет отмеченные выше недостатки и позволяет создавать как простые, так и прецезионные электроприводы с широким диапазоном двухзонного регулирования скорости (D=l ООО-10000). На основе ИД с возбуждением от РЗМ на кафедре АЭП МЭИ разработаны и широко используются в новых технологиях многокоординатные модули с линейным, вращательным и комбинированным движением. Их принято называть приводами прямого действия (Direct Drive) из-за отсутствия дорогих и быстроизнашивающихся кинематических передач. В линейных электроприводах достигнуты предельно высокие показатели: ускорения - от 10 до 450 м/с , скорости - до 5 м/с, ошибки позиционирования - до 0,5 мкм [83, 87, 225]. Массовое производство различных электрических машин с возбуждением от постоянных магнитов привело к значительному снижению стоимости РЗМ в Западной Европе.

Индукторные машины с регулируемым электромагнитным возбуждением широко используются в качестве генераторов (авиация, установки промышленного нагрева и т.д.). Несмотря на успехи в области электронных преобразователей частоты эти генераторы не снимаются с производства из-за их высокой надежности, приспособленности к работе в условиях низких и высоких температур, радиации, агрессивных сред и т.д. [3, 63, 215].

В новых конструкциях ИД с НВ удалось сохранить важные достоинства индукторных машин (сосредоточенная , а не распределенная обмотка, надежность и т.п.), улучшить их массогабаритные и энергетические показатели по сравнению с генераторами [17]. Для управления ими обычно используются серийные трехфазные инверторы с трапецеидальными или синусоидальными токами, что позволяет синтезировать не только вентильные, но и векторные САУ.

Обмотка возбуждения представляет дополнительную, причем, довольно простую входную координату позволяющую направленно видоизменять механические характеристики и, в частности, существенно расширить по сравнению с приводом постоянного тока зону регулирования скорости с постоянством мощности.

Это дает возможность заменить высококачественные электроприводы постоянного тока РЭП, выполненными на базе ИД с НВ в высокотехнологичных отраслях промышленности: гибком автоматизированном производстве (ГАП), металлургической, горнодобывающей, текстильной, а также в общепромышленных механизмах (насосы, компрессоры, воздуходувки).

Зарубежная практика показывает перспективы применения данного типа привода в промышленности и на транспорте (пример тому проект французской фирмы ALSTHOM, успешно использующий индукторный привод с независимым возбуждением в высокоскоростных поездах TGV [49], а также проекты японской фирмы HITACHI по созданию высокомощного кранового привода для морского порта на базе вентильного привода [50]).

Перечисленные выше и другие специфические свойства ИД с НВ обсуждались в дискуссионных статьях последних лет. Среди зарубежных авторов следует отметить работы научных коллективов под руководством профессора Лоуренсона П. [9, 10, 153] (Университет Лидс, Великобритания), профессора Миллера Т. [155, 169, 182] (Университет г. Глазго, Великобритания), профессора Липо Т.А. [187, 217] (Университет штата Висконсин, США), профессоров Зиглиотто М. и Болоньяни С. [207-211] (Университет г. Падова, Италия) и других. В этих статьях рассматриваются различные варианты конструкций ИД с возбуждением от РЗМ, возможности реализации двухзонных ВИП и способы компенсации в них колебаний мгновенного момента и угловой скорости.

Приоритет в области создания ИД с электромагнитным возбуждением принадлежит отечественным ВУЗам, НИИ и заводам, которые занимались индукторными генераторами различного назначения [3, 215].

Наиболее существенные результаты по проектированию ИД с электромагнитным возбуждением получены коллективом кафедры ЭиЭА (профессор Маслов С.И.) МЭИ, где защищено несколько кандидатских диссертаций [24].

Кафедрами АЭП и ЭиЭА совместно с АЭК «Динамо» в 1995-1999 гг создан и испытан с участием автора опытный образец вентильного электропривода с двигателем МНВИ-160. При подготовке диссертации использовались многолетние исследования кафедры АЭП в области дискретного и вентильного электропривода (профессор Ивоботенко Б.А., профессор Ильинский Н.Ф. и другие) [25, 87, 55, 47, 80, 84, 93, 184], кафедры электромеханики (профессор Иванов-Смоленский А.В. и профессор Кузнецов В.А.) в области теории и расчетов электромагнитных полей двигателей с переменным магнитным сопротивлением [17, 20, 32, 82, 88].

Несмотря на исследования ИД с НВ, выполненные за последние годы за рубежом и в нашей стране, многие вопросы разработки перспективных типов электропривода с этими машинами еще не решены. В зарубежных статьях приведены итоги испытаний и расчетов 3х и 4х фазных ИД с возбуждением от РЗМ, а в отечественных - 3х фазных ИД с электромагнитным независимым возбуждением. Главное внимание уделялось исследованиям самих двигателей, а не комплексной системе РЭП. При синтезе РЭП необходимо учитывать свойства и характеристики всех его элементов, которые чрезвычайно быстро изменяются.

Отмеченными выше обстоятельствами обусловлена актуальность темы настоящей работы, важность которой также подтверждается возросшей потребностью в РЭП с высококачественными регулировочными, динамическими и энергетическими характеристиками для промышленности и новых прогрессивных технологий.

Цель работы и задачи исследований

Целью диссертации является разработка РЭП на базе ИД с НВ с вентильными и векторными структурами управления, исследование опытного макета электропривода на стенде и методами цифрового моделирования.

Основные задачи, решаемые в данной работе:

1. Систематизация сведений по ИД с различными типами возбуждения, а также сведений по основным компонентам современных электроприводов, а также сравнительная характеристика электроприводов с новыми двигателями переменного тока для различных областей их применения,

2. Аналитический обзор способов прямого и косвенного измерения положения ротора и их сравнительная характеристика,

3. Разработка математической модели ИД с НВ в естественной системе координат для вентильного режима работы и линеаризованной математической модели в системе координат d-q, связанных с ротором для векторного режима работы,

4. Создание типовых структур и алгоритмов вентильного управления ЭП с разными преобразователями, а также высокоточного векторного управления; обоснование требований к программной и аппаратной частям системы,

5. Разработка имитационных и аналитических моделей для типовых структур ЭП в пакете Matlab / Simulink и проведение натурных экспериментов опытного образца ИД с НВ - МНВИ-160,

6. Цифровое моделирование принципиальных свойств ЭП с векторной САУ с прямым и косвенным измерением положения ротора на основе фильтра Кальмана,

7. Проектирование и реализация лабораторного стенда (релейно-контакторная система управления, нагрузочное устройство и т.п.) для проведения натурных испытаний системы электропривода.

Для решения поставленных задач используются следующие методы:

1. Теория обобщенной машины, преобразования Фонтескью, фазные и координатные преобразования Кларка и Парка,

2. Численные методы цифрового решения дифференциальных уравнений,

3. Имитационные и аналитические методы цифрового моделирования (метод конечных элементов, контурных токов и потоков, и т.д),

4. Рекуррентный алгоритм фильтра Кальмана для стохастических систем

Научная новизна

1. Развиты и систематизированы сведения по индукторным двигателям с различными типами возбуждения и определены перспективы использования ЭП на базе индукторных машин с независимым возбуждением,

2. Создана математическая модель ИД с НВ, адекватно представляющая такой электромеханический преобразователь в векторном и вентильном режимах работы,

3. Разработаны и исследованы имитационные и аналитические модели электроприводов на базе ИД с НВ с различными типовыми структурами в пакете Matlab / Simulink,

4. Создан и исследован на стенде и цифровой модели опытный макет ЭП с питанием от транзисторного преобразователя по схеме ПЧ(АИН) с ШИМ и тиристорного по схеме НПЧ,

5. Создан и исследован на имитационной модели алгоритм бездатчикового определения положения ротора на базе стохастического фильтра Кальмана.

Практическая ценность и реализация работы

Результаты работы, полученные в ходе разработки и исследований привода, используются:

1. При испытаниях ЭП на базе ИД с НВ, спроектированного МЭИ и заводом «Динамо»,

2. При разработке перспективного электропривода для Новолипецкого металлургического комбината (АЭК «Динамо»),

3. При разработке станочного токарного электропривода с ЧПУ - 16К20ФЗ (завод «Красный Пролетарий»),

4. В НИР кафедры АЭП по созданию перспективных РЭП для новых технологий и ГАП.

На защиту выносятся:

1. Математическая модель ИД с НВ, адекватно представляющая такой электромеханический преобразователь в векторном и вентильном режимах работы,

2. Результаты экспериментальных испытаний опытного макета ЭП на базе ИД с НВ - МНВИ-160 в различных режимах работы,

3. Результаты имитационного моделирования работы ЭП на базе ИД с НВ в векторном режиме работы,

4. Результаты имитационного моделирования бездатчиковой системы определения положения ротора ИД с НВ на базе стохастического фильтра Кальмана.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях и семинарах:

Научно-техническая конференция "Состояние разработки и перспективы применения вентильно-индукторных приводов в промышленности и на mpaucnopme,, (14-15 июня 2001г., Москва),

7-ой специализированной Международной Выставке "Электротехническое оборудование", Москва, «Интерэлектро-Интерэлектромаш», 19-23 ноября 2001г.,

III Международная (XIV Всероссийской) Научно-техническая Конференция по автоматизированному электроприводу АЭП-2001 (2001г., Нижний Новгород),

IV Международная конференция МКЭЭ-2000, "Электротехника, электромеханика и электротехнологии" (18-20 сентября 2000г., Клязьма),

Международная конференция "Информационные технологии в образовании, технике и медицине" (19-21 сентября 2000г., Волгоград),

Научно-техническая конференция "Энергосбережение, электроснабжение, электрооборудование" (1998г., Новомосковск).

Публикации

По результатам выполненных работ и проведенных испытаний опубликовано 21 печатная работа. По теме диссертации опубликовано 12 печатных трудов.

Объем и структура работы

Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 219 наименований на 11 страницах, 2 приложения и содержит 211 страниц машинописного текста и 95 рисунка.

Похожие диссертационные работы по специальности «Электротехнические комплексы и системы», 05.09.03 шифр ВАК

Заключение диссертации по теме «Электротехнические комплексы и системы», Постников, Сергей Геннадьевич

Выводы по главе 5

Приведены и проанализированы основные технические требования к типовым широкорегулируемым электроприводам, которые используются в современном машиностроении и робототехнике; сделан вывод о возможности их выполнения в разрабатываемом РЭП с векторной микропроцессорной САУ,

Рассмотрены представительные структуры векторного управления синхронными активными и реактивными двигателями, созданные за последние годы ведущими зарубежными фирмами, показано, что многие элементы этих САУ целесообразно использовать при синтезе микропроцессорного электропривода на базе ИД с НВ,

На основе математического описания ИД с НВ в а, р и d, q координатах и матмоделей базовых элементов замкнутого электропривода (2.3 и 2.4) в пакете Matlab 5.2 разработана структура векторного РЭП, выполненного на базе индукторного двигателя с внешним электромагнитным возбуждением или от РЗМ.

Разработана основа математического описания наблюдающего устройства, включающего цифровой фильтр Кальмана. Замкнутые электроприводы с косвенным измерением скорости и положения выходного вала весьма перспективны для многих областей техники и новых технологий.

Первые результаты цифрового моделирования показали высокое качество динамических установившихся процессов, удовлетворяющих техническим требованиям раздела 5.1 и обеспечивающих достаточную для инженерных расчетов сходимость с прямым экспериментом.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. На основе аналитического обзора, составленного на базе данных каталогов зарубежных фирм и докладов на международных конференциях последнего десятилетия, составлена сравнительная характеристика основных компонентов РЭП: микро- и силовой электроники, электродвигателей постоянного и переменного тока, датчиков прямого и косвенного положения ротора, типов микропроцессорных САУ. Показано, что индукторные двигатели ИД с внешним возбуждением являются перспективным типом электромеханических преобразователей для создания РЭП с высокими потребительскими свойствами. Отличительными достоинствами, несмотря на усложнение их конструкции являются:

Сосредоточенная симметричная многокатушечная обмотка якоря и специальная форма зубцовой зоны со скосом пазов позволяет реализовать близкую к синусоидальной трехфазную МДС, аналогичную более сложой и менее надежной распределенной обмотке. Вместе с внешним подмагничиванием от кольцевых обмоток возбуждения это позволяет использовать в электронных преобразователях классические серийные трехфазные инвертеры с синусоидальными токами для АД и СД без существенных модернизаций аппаратной части,

Симметричная структура магнитных связей при питании синусоидальными токами позволяет строго представить математическую модель ИД как в естественной, так и во вращающейся системе координат, пригодной для векторного управления, алгоритм и программная реализация которого существенно проще, чем для АД,

Канал независимого возбуждения позволяет целенаправленно видоизменять механические характеристики, как в ДПТ с НВ, увеличить пусковой момент (перегрузочную способность) и расширить диапазон работы электропривода с постоянной мощностью Dp=COnst До (10-20)/1, что считалось недостижимым для всех других известных типов РЭП, а также уменьшает вольтамперную мощность преобразователя,

Относительно малый уровень пульсаций мгновенного момента и скорости, особенно в зоне низких частот вращения позволяют расширить общий диапазон регулирования скорости замкнутого РЭП до 103 и существенно улучшают его вибро-акустические характеристики,

Двойная зубчатость магнитопровода, как и в ИД без внешнего возбуждения значительно увеличивает магнитную несимметрию машины, то есть кратность реактансов (К,=8-10), что повышает глубину модуляции потока и удельный электромагнитный момент,

Безобмоточный зубчатый ротор, имеет малый момент инерции и отличается простотой изготовления, высокой прочностью и жесткостью, что существенно улучшает работу РЭП в области высоких скоростей вращения (вплоть до 140 об./мин.), значительных перегрузок и высокодинамичных переходных процессов,

Выделение основных потерь в статорных обмотках и малый нагрев ферромагнитного пассивного ротора облегчают отвод тепла двигателя при тяжелых условиях работы, и обеспечивают его работу без принудительного охлаждения при широком регулировании скорости,

Отсутствие трансформаторной связи между фазами повышают надежность работы ИД в нормальных и аварийных режимах, а также упрощает математическое описание и алгоритмы управления в различных структурах САУ.

2. Разработана математическая модель ИД с НВ в естественной и во вращающейся системах кординат в осях d-q, связанных с ротором машины. Достоинствами представления индукторной машины с независимым возбуждением в осях d-q являются: компактность и наглядность математических уравнений, независимость параметров машины от угла положения ротора, пропорциональность момента машины току возбуждения 1в и составляющей Iq тока статора, что позволяет применять такую модель в системах векторного прямого управления моментом, оси машины являются развязанными, аналогично машине постоянного тока.

Полученные уравнения позволяют не только проанализировать процессы, происходящие в двигателе, но и являются мощным инструментом для построения системы высокоточного векторного управления.

3. Полученные уравнения индукторного двигателя позволили разработать имитационную модель всех компонентов системы электропривода с двумя типами электронных преобразователей (АИН и НПЧ) в пакете Matlab 5.2. С помощью цифрового моделирования рассчитаны характеристики РЭП в разных режимах работы.

4. С участием автора создан опытный макет РЭП с транзисторным преобразователем частоты и двигателем - МНВИ-160. Рассчитаны и отлажены элементы САУ (узел возбуждения, платы согласования сигналов ДПР разных типов и программное обеспечение, реализующее алгоритмы парной и трехфазной коммутации с возможностью работы с опережающим, отстающим и нейтральным углом управления, программно реализован модуль ПИ-регулятора скорости и релейного регулятора тока статора).

5. Разработаны экспериментальные макеты РЭП с питанием от непосредственных преобразователей частоты для АД типа ПТЭМ и ТТС-160. Рассчитаны и созданы элементы САУ: плата автокоммутации, независимое возбуждение.

6. Спроектированна и налажена релейно-контакторная схема управления испытательного стенда в лаборатории МЭИ, в которой в качестве нагрузочного устройства использовался реверсивный тиристорный электропривод с ДПТ; автором перестроены его регуляторы тока и скорости, что позволило получить управляемый источник момента для снятия механических характеристик опытного макета ИД в двигательных и тормозных режимах работы. Разработаны также дополнительные узлы для электромашинного нагрузочного агрегата на испытательном полигоне АЭК «Динамо». Экспериментально получены характеристики ВИП с разными преобразователями и в характерных режимах работы (при изменении тока возбуждения, угла коммутации, напряжения питания и т.п). и подтверждены теоретические допущения при выводе уравнений ИД и доказана адекватность моделей (ошибка в динамике не превышает 12%, а в статике - 8%).

7. Разработан и испытан на модели алгоритм векторного управления ИД с НВ с фотоэлектрическим датчиком BE-178, а также с бездатчиковым определением положения ротора с помощью алгоритма фильтра Кальмана. При этом коэффициент пульсаций момента в векторной структуре РЭП равен 5%, что существенно ниже структуры со скалярным управлением. Ошибка определения положения ротора с помощью фильтра Кальмана не превышает 7%.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Постников, Сергей Геннадьевич, 2002 год

1. Ключев В.И. Теория электропривода.-2-е изд., перераб. и доп.- М.: Энергоатомиздат, 1998.-704с.

2. Вольдек А.И. Электрические машины: Учебник для ВУЗов.-3-е изд., перераб. и доп,-Л.: Энергия, 1978.

3. Алъпер Н. Я., Терзян А. А. Индукторные генераторы.-М.:Энергия, 1970,- 190 с.

4. Коноиенко Е. В. Синхронные реактивные машины,- М.: Энергия, 1990,- 208 с.

5. Лебедев А. С., Остриров В. Н., Садовский Л. А. Электроприводы для станков и промышленных роботов.- М.: МЭИ, 1991.- 100с.

6. Phillips К. Power Electronics: Will Our Technical vision Take Us to the Next Level of AC Drive Product. 0-7803-6404-X100/S10.00(c) 2000, 9 p.

7. Терехов B.M. Управляющие элементы,- M.: МЭИ, 1978.

8. Ивоботенко Б. А., Козаченко В. Ф. Проектирование шагового электропривода,- М.: МЭИ, 1985,- 100 с.

9. Lawrenson P. A. Brief Status Review of Swidched Reluktans Drives. EPE Journal. Vol. 2. No. 3. Oct. 1992, p. 134-144,

10. Бинс К. , Лоуренсон 77. Анализ и расчет электрических и магнитных полей,- М.: Энергия, 1970. 376 с.

11. Токарев Б.Ф, Электрические машины,- М.: Энергоатомиздат., 1990.

12. B.Fornel. Variation de vitesse des machines electriques a courant alternatif. Toulouse. ENSEEIHT. 1996.

13. N.Mohan. Power electronics: converters, applications and design. 1995.

14. ГолъдфарбЛ.С. Теория автоматического управления.- М.: Высшая школа, 1968.

15. Н.Ф.Ильинский Основы электропривода.- М.: МЭИ, 2000,- 162 с.

16. Дедовский А. Н. Электрические машины с высококоэрцитивными магнитами,- М.: Энергоатомиздат, 1995.- 168 с.1 7. Иванов-Смоленский А. В. Электрические машины,- М.:Энергия, 1980,- 927 с.

17. Цаценкин В. К. Безредукторный автоматизированный электропривод с вентильными двигателями. -М.: МЭИ, 1991.- 236 с.

18. Розанов Ю.К. Основы силовой электроники,- М.: Энергоатомиздат, 1992.

19. Ся Бенъчун. Разработка и исследование вентильных реактивных двигателей: Автореферат дисс. на соис. степени канд. Техн. Наук,- М., 1995.

20. Козаченко В.Ф., Бычков М.Г. Разработка программного обеспечения микропроцессорных систем с использованием кросс средств персонального компьютера.-М: МЭИ, 1995.

21. Майоров С.С. Практический курс программирования микропроцессорных систем.-М: Машиностроение, 1989.

22. Гордон А. В. , Сливинская А. Г. Электромагниты постоянного тока.- М.: МЭИ, 1960,446 с.

23. Русаков А. М. Разработка вентильных электродвигателей на базе магнитных систем индукторных машин. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук,- М., 1982г.

24. Чиликина М. Г (ред.) Дискретный электропривод с шаговыми двигателями.-М: Энергия, 1971,- 624 с.

25. В.Ф.Козаченко. Микроконтроллеры: Intel MCS-196/296. Москва. ЭКОМ. 1997,

26. Fratta A. and со. AC Spindle Drives: A Unified Approch to the Field Wlakening Behavior. Motor.Con. June, 1988. Proc.

27. Digital Signal. Справочник молодого электротехника,- M: Высшая школа, 1967.

28. Л.Джюджи., Б.Пелли. Силовые полупроводниковые преобразователи частоты,- М.: Энергоатомиздат., 1983,-400с.

29. Miller Т. Converter V-A Requirements of the SRM Drive. IEEE Trans. On Ind. Appl. Vol. 1A-21, N5, 1989,

30. Lipo T. Advanced Motor Technologies: Converter Fed Machines, N7, 1997,

31. Кузнецов В.А. Универсальный метод расчета полей и процессов электрических машин с дискретно-распределенными обмотками: Автореферат на соискание звания доктора техн.паук,- М.: МЭИ, 1990.

32. А.М.Вейнгер, М.И.Вейнгер. О предельном быстродействии систем регулирования тока и напряжения тиристорных преобразователей частоты без звена ИТ,- С: ХПИ., 1971.

33. В.Н.Заширко. Применение интегрального преобразования Лапласа для исследования электрических цепей с кусочно-линейными характеристиками нелинейных элементов: Автореферат докторской диссертации,- М., 1972,- 42с.

34. В.С.Руденко, В.И.Сепько, И.М.Чиженко Основы преобразовательной техники,- М.: Высшая школа, 1980.- 424с.

35. О.Ф.Маевский. Энергетические показатели вентильных преобразователей,- М.: Энергия, 1978,- 320с.

36. Г.А.Ривкин. Преобразовательные устройства,- М.: Энергия, 1970,- 544с.

37. М.П.Гаврилов. Цифровая модель электропривода переменного тока с НПЧ.: Диссертация на соискание степени кандидата технических наук,- М.,1984г.

38. R.Davis. Variable Reluctance Rotor Structures Their Influence on Torque Production. IEEE Trans. On Ind. Electron, Vol. 39, N5, April. 1992,

39. Б.Н.Помазан. Разработка опытного макета вентильного индукторного ЭП: Дипломн. Работа- М.,1997.

40. А.В.Матвеев. Исследование вентильного индукторного привода:Дипломн.работа-М., МЭИ 1998.

41. Б.А.Ивоботенко, Л.А.Садовский, М.Г.Чиликин. Обобщенные динамические и нагрузочные характеристики индукторных шаговых двигателей-. М.: МЭИ., 1995.

42. А.В.Черенков. Разработка математической модели вентильного индукторного привода: Дипломн.работа- М, 1997г.

43. Эксплуатационная документация. Преобразователь серии ТТС. Альбом копий конструкторских документов.

44. Булеков С.Ю., Миронов Л.М., Постпиков С.Г. Создание испытательного стенда для исследования частотнорегулируемых электроприводов // 3 Московская студ. Научно-технич.конф. «Радиоэлектроника и электротехника в народном хоз.-ве»: Тез.докл.-М.,1997.

45. Миронов Л.М., Постников С.Г. Вентильный индукторный двигатель с независимым возбуждением в системе электропривода. // 5 Московская студ. Научно-технич. Конф. «Радиоэлектроника и электротехника в народном хоз-ве»: Тез.докл.-М.,1999.

46. Миронов Л.М., Постников С.Г. Электропривод на базе вентильного индукторного двигателя с независимым возбуждением". // Труды МЭИ.-2000.-Вып.676.

47. Интернет-документ, (http://www.a1slhoin.coin), 2000,

48. Интернет-документ, (http://www,hitасhi.com), 1999,

49. Ключев В.П., Миронов Л.М., Постников С.Г., Сапелъников А.С. Моделирование модульного транзисторного преобразователя для электроприводов постоянного и переменного тока.//Новые технологии-2000.-№3.-С.48-52.

50. Соломин Ю.Н. Разработка вентильных электродвигателей на базе магнитных систем индукторных машин.:Дис.канд.тех.наук-М.,1989.

51. Ключев В.П., Миронов Л.М., Постников С.Г. Моделирование электропривода постоянного тока на имитационной модели". // Информационные технологии в образовании,технике и медицине: Тез. докл.Межунар.науч.конф. 19-21 сентября 2000г.-Волгоград,2000.-С.80.

52. Миронов Л.М., Постников С.Г. Имитационное моделирование электропривода постоянного тока//. Вестник МЭИ,- 2000.-№4.-С.61-68.

53. Бычков М.Г. Основы теории, управление и проектирование ВИП.:Автореф. дис. Д-ра техн.наук.-М.,1999.

54. Analog Devices. Motor modeling for current control purposes. Seminar. MPEI'2000,

55. Analog Devices. Digital current control of the PMSM. Seminar. MPEI'2000,

56. Analog Devices. Single current sensor control techniques. Seminar. MPEI'2000,

57. Texas Instruments. Digital signal processing solution for permanent magnet synchronous motor. Application note. BPRA044. 2000,

58. Texas Instruments. DSP solution for BLDC motors. Application note. BPRA055. 2000,

59. Texas Instruments. Digital signal processing solutions for the switched reluctance motor. Application note. BPRA058. 2000, http://www.ti.com.

60. Texas Instruments. Switched reluctance motor TMS320F240. 2000,

61. БутД.А. Бесконтактные электрические машины. М.: Высшая школа, 1990.

62. Жуловян В.В. и др. Вентильный индукторный двигатель в системе электропривода -Автоматизированный электропривод. -М; 1990,- с. 405-408.

63. Ивоботенко Б.А., Ильинский Н.Ф., Копылов И.П. Планирование эксперимента в электромеханике. М.: Энергия, 1975.-С.184.

64. Кожин С.С., Ивоботенко Б.А., Ильинский Н.Ф. Физические принципы и структуры электрического дробления шага в дискретном электроприводе. // Тр. МЭИ -1979-Вып. 440.

65. Казанский В.М. Развитие производства асинхронных двигателей.// Электричество.-1999.-№10- С.20-27.

66. Бычков М.Г. Элементы теории вентильно-индукторного электропривода.// Электричество-1997.-№8- С.35-44.6970,71,72.73,74,75,76,77,78,79

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.