Установившиеся электромагнитные процессы многофазных вентильных двигателей в штатных и аварийных режимах

• Автор: Вигриянов, Павел Георгиевич
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Златоуст
• Количество страниц: 330 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность избранной темы
Анализ научной литературы и исследований, проведенных
другими авторами
Цель диссертационной работы
Основная научная проблема
Научная новизна
Основные научные результаты, выносимые на защиту
Практическая значимость
Внедрение результатов работы
Апробация работы
Публикации
Структура и объем работы
1. ВЕНТИЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ - ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ БЕСКОНТАКТНОГО ПРИВОДА СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
1.1. Структурная схема, особенности работы, основные направления совершенствования ВД. Сравнение с отечественными и зарубежными аналогами
1.2. Анализ возможных отказов элементов ВД и некоторые способы его резервирования
2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ВЕНТИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ МАЛОЙ МОЩНОСТИ
2.1. Объект исследования и его физическая модель
2.2. Методы исследования электромагнитных процессов многофазных вентильных двигателей
2.3. Схемы соединения и способы питания фаз обмотки
2.4. Алгоритмы коммутации фаз обмотки ВД
2.5. Эквивалентные схемы и уравнения электромагнитных процессов
3. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ УСТАНОВИВШИХСЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПРОЦЕССОВ МНОГОФАЗНЫХ ВЕНТИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
3.1. Преобразование исходных уравнений электрического равновесия
3.2. Общая методика исследования электромагнитных процессов
в нормальных и аварийных режимах работы
3.2.1. Основные особенности методики решения систем дифференциальных уравнений
3.2.2. Постановка задачи исследования
3.2.3. Обоснование специальной коммутационной функции Ж#
3.2.4. Применение специальной коммутационной функции для описания
алгоритмов коммутации и физических процессов
3.3. Методика исследования электромагнитных процессов исправного двигателя
3.3.1. Требования к общей методике исследования
3.3.2. Общая методика исследования электромагнитных процессов вентильного двигателя при полной коммутаций
3.3.3. Методика исследования электромагнитных процессов вентильного двигателя с изменяемой структурой электромеханического преобразователя
3.4. Особенности исследования электромагнитных процессов в аварийных режимах работы
4. ИССЛЕДОВАНИЕ УСТАНОВИВШИХСЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПРОЦЕССОВ МНОГОФАЗНЫХ ВЕНТИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
В ИСПРАВНОМ СОСТОЯНИИ
4.1. Характеристики многофазных ВД при полной коммутации
4.2. Характеристики ВД при неполной коммутации
4.3. Характеристики управляемых ВД
4.4. Пульсации электромагнитного момента исправного двигателя
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПРОЦЕССОВ МНОГОФАЗНЫХ ВЕНТИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
В УСТАНОВИВШИХСЯ АВАРИЙНЫХ РЕЖИМАХ РАБОТЫ
5.1. Анализ возможности сохранения работоспособного состояния многофазных ВД при отказах элементов силового канала
5.2. Характеристики многофазных ВД в аварийных режимах работы
5.3. Оценка пульсаций электромагнитного момента при отказах
6. ВЕРИФИКАЦИЯ И ПРИКЛАДНЫЕ ВОПРОСЫ АНАЛИЗА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК И ОЦЕНКИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ВЕНТИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ В АВАРИЙНЫХ РЕЖИМАХ РАБОТЫ
6.1. Алгоритмическое и программное обеспечение общей методики исследования электромагнитных процессов
6.2. Анализ результатов практических расчетов характеристик ВД
6.3. Оценка работоспособности многофазных ВД при отказах элементов силового канала
6.4. Оценка точности расчетов характеристик ВД. Экспериментальная
часть
6.5. Направления дальнейших исследований в области теории
и инженерной практики
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение А. Характеристики пятифазного ВД в исправном состоянии . 301 Приложение Б. Характеристики пятифазного ВД при отказах элементов
силового канала
Приложение В. Мгновенные значения координат пятифазного ВД в исправном состоянии и аварийных режимах работы
В некоторых случаях к исполнительным элементам электропривода [185] предъявляются повышенные требования по надежности, в частности, может быть выдвинуто требование обеспечения работоспособности и заданных характеристик при отказе любого одного электронного элемента ПК. В таких случаях приходится осуществлять резервирование электронной аппаратуры ВД [14]. Традиционно применяется раздельное постоянное резервирование схемы ПК с целой кратностью. Наилучшим с точки зрения надежности и возможностям схемно-конструкторской организации является такой вариант исполнения, где осуществляется тройное резервирование каналов формирования импульсов управления коммутацией с последующей их мажоритарной выборкой на инверторе [158, 185], а это требует шестикратного увеличения числа силовых ключей, каждый из которых должен быть рассчитан на максимальный ток двигателя. Схема соединения ключей одной стойки инвертора (ключи Kl, К4 на рис. 1.1) при организации мажоритарной выборки два из трех показана на рис. 1.3, где в обозначении сигнала управления Yi,k первый индекс указывает номер ключа, на который этот сигнал подается, второй - индекс одного из резервированных каналов формирования управляющих импульсов.
Мажоритарный элемент, реализующий выборку два из трех, выполнен из набора логических элементов И (каждая из трех ветвей с последовательным соединением ключей К1.1-К1.2, К1.3-К1.4, К1.5-К1.6) и ИЛИ (параллельное соединение всех трех ветвей) и обеспечивает сохранение работоспособности двигателя при отказе любого из каналов либо ключей ПК.
Практическая реализация мажоритарной структуры инвертора на дискретных элементах приводит к неоправданному увеличению объема и массы аппаратуры привода. Следует еще заметить, что датчик положения и электромеханический преобразователь при этом не резервируются, и отказ любого элемента ДПР или одной из фаз ЭМП приводит к полной утрате работоспособности трехфазного ВД. Поэтому дальнейшее повышение надежности исполнительных