Бездатчиковое определение положения ротора в системе управления вентильно-индукторного электропривода

• Автор: Чавычалов, Максим Вячеславович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 115 с. : ил.

Содержание
Введение
1. Обоснование использования косвенного определения положения ротора.
1.1 Общие положения бездатчикового управления
1.2 Методы без обратной связи
1.3 Методы измерений характеристик активной фазы
1.4 Методы измерений характеристик пассивной фазы
1.5 Выводы по главе
2. Алгоритм косвенного определения положения ротора ВИД
2.1 Математическое описание ВИД
2.2 Алгоритм косвенного определения стартового положения ротора
2.3 Алгоритм бездатчикового пуска ВИД
2.4 Алгоритм косвенного определения положения ротора ВИД при средних и высоких частотах вращения ротора
2.5 Выводы по главе
3. Практическая реализация бездатчикового определения положения ротора ВИД
3.1 Использование микроконтроллера в качестве ядра системы управления вентильно-индукторным приводом
3.2 Практическая проверка работоспособности алгоритма бездатчикового определения положения ротора ВИД
3.3 Выводы по главе
Заключение
Список использованных источников
Акты внедрения
Принятые сокращения
АЦП - аналогово-цифровой преобразователь ВИМ - вентильно-индукторная электрическая машина ВИП - вентильно-индукторный электропривод ДПР - датчик положения ротора
МЭИ - Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный исследовательский университет «МЭИ»
ПО - программное обеспечение
РГУПС - Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования «Ростовский
государственный университет путей сообщения»
УрФУ - Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уральский
федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина» УралЭНИН - Уральский энергетический институт
ЮРГТУ - Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования «Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)»

Введение
Актуальность проблемы. В реалиях современного мира трудно переоценить важность сбережения энергетических ресурсов. Постоянно растущие цены на энергоносители стимулируют внедрение энергоэффективных технологий. Как следствие, находятся все новые возможности применения электропривода там, где раньше это представлялось нерентабельным.
С 80 годов XX века внимание исследователей привлекает вентильноиндукторный электропривод (ВИП). Повышенные показатели энергетической эффективности, высокий КПД и относительно невысокая стоимость являются обоснованием использования вентильно-индукторных электрических машин (ВИМ) в составе общепромышленного электропривода. В то же время простота конструкции, повышенные показатели надежности, а также живучесть открывают перспективы применения ВИМ в составе ответственных приводов, работающих в тяжелых условиях эксплуатации.
Работы по исследованию и внедрению ВИП активно ведутся в МЭИ, РГУПС, ЮРГТУ. Значительный вклад в разработку и исследование ВИП внесли: Е. Husain, R. Krishnan, P.J. Lawrenson, T.J.E. Miller, A.V. Radun, М.Г. Бычков, Ю.А. Голландцев, A.B. Киреев, Л.Ф. Коломейцев, В.А. Кузнецов, С.А. Пахомин, А.Д. Петрушин, Г.К. Птах, В.В. Рымша, А.Р. Шайхиев и др.
Для получения наилучших показателей ВИМ необходимо согласовывать ток возбуждения фаз с положением ротора. Для этого используют различные физические датчики положения ротора (ДПР), которые механически сочленены с валом ВИМ: датчики на основе эффекта Холла, оптоэлектрические с сегментированным диском, энкодеры и резольверы. С 80-х годов прошлого столетия ведутся работы по реализации бездатчиковых систем управления ВИМ, для которых необязательно наличие установленного на вал ДПР, а положение ротора определяется косвенно.

величины выступает потокосцепление. В работе [1.51 описан гибридный наблюдатель, для усиления сходимости которого используется ДПР низкого разрешения.
В работе [1.52] описан двоичный наблюдатель, определяющий характеристики намагничивания В ИМ в режиме реального времени и не требующий первоначальной информации о машине.
Среди преимуществ наблюдателей обычно отмечают высокую точность определения положения ротора, возможность работы в широком диапазоне частот.
Очевидно, что точность позиционирования ротора при использовании наблюдательных систем зависит от точности математической модели и вычислительных способностей системы управления. Среди основных недостатков наблюдателей можно выделить необходимость проведения сложных расчетов в режиме реального времени, что предъявляет жесткие требования к характеристикам микропроцессора системы управления.
1.3.5 Изменение геометрии магнитопровода ВИМ
Метод предложен в работе [1.53] и предполагает изменение кривой индуктивности за счет внесения изменений в магнитную систему ВИМ (прорези в зубцах статора и ротора).
На рисунке 1.14 показан вариант геометрии ВИМ с прорезями в статоре и роторе, а также примерная кривая индуктивности при такой геометрии машины. При управлении ВИМ в одноимпульсном режиме или в режиме ШИМ напряжения характерные участки кривой индуктивности могут быть определены по форме кривой тока. Так определяется опорное положение ротора, соответствующее расположению прорези.
Основное достоинство метода - простота практической реализации. В этом случае нельзя управлять ВИМ в режимах токового ограничения и токового коридора.