Вентильные двигатели с искусственной коммутацией : Теория, разработка, исследование и использование в электроприводе

• Автор: Высоцкий, Виталий Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 483 с. : ил.

1. АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ И СПОСОБОВ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА ВЫБОР МЕТОДА ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Ретроспективный анализ и современное состояние разработок вентильных двигателей
1.2. Общие принципы управления и основные закономерности процессов электромеханического преобразования в ВД
1.3. Особенности электромагнитных процессов в коммутаторе и их влияние на характер энергопреобразования и управления ВД

1.4. Анализ современной теории вентильных двигателей. Задачи исследования

1.5. Методы проектирования вентильных двигателей

2. ИССЛЕДОВАНИЕ КВАЗИУСТАНОВИВШИХСЯ РЕЖИМОВ

ВЕНТИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

2.1. Применение вариационных принципов к исследованию динамики машинновентильных систем с позиционно зависимой коммутацией
2.2. Физический аналог и математическая модель вентильного двигателя с учетом процессов коммутации

2.3. Физический аналог и математическая модель вентильного двигателя

постоянного тока при мгновенной коммутации
2.4. Параметры эквивалентного якорного контура ВД
2.5. Уравнения вентильного двигателя с учетом дискретности изменения
структуры УВК
2.6. Математическая модель ВД с электромагнитным возбуждением в
дискретно-ориентированных осях координат

2.6.1. Эквивалентная схема вентильного двигателя с электромагнитным возбуждением
2.6.2. Уравнения электрического равновесия ВД с электромагнитным возбуждением в дискретно-ориентированных осях
'• 2.7. Математические модели электромагнитных процессов в вентильном
двигателе с постоянными магнитами
2.7.1. Анализ электромагнитных процессов при синусоидальном распределении поля в зазоре
2.7.2. Анализ электромагнитных процессов при трапецеидальном распределении поля в зазоре
2.8. Электромагнитные процессы в вентильных двигателях с искусственной
коммутацией
2.8.1. Электромагнитные процессы в ВД на неполностью управляемых
вентилях
(ф 2.8.2. Электромагнитные процессы в ВД на полностью управляемых
вентилях
2.9. Выводы

3. ИСКУССТВЕННАЯ КОММУТАЦИЯ В УВК ВЕНТИЛЬНОГО
ДВИГАТЕЛЯ

3.1. Коммутационные структуры вентильных двигателей с искусственной
коммутацией
3.2. Повышение коммутационной устойчивости УВК с групповой пофазной
искусственной коммутацией
3.2.1. Математические модели процессов емкостной искусственной коммутации
УВК с пофазной групповой коммутацией
3.2.2. Анализ переходных электромагнитных процессов при переключении
* тиристоров УВК с групповой пофазной коммутацией
3.3. Выводы
4. ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВД С ИСКУССТВЕННОЙ КОММУТАЦИЕЙ
4.1. Уравнения m-фазного ЭМП ВД в собственных осях обмоток
4.2. Имитационные математические модели электромагнитных процессов вентильных двигателей
4.3. Применение операторно-рекуррентного метода для моделирования ВД
4.4. Анализ электромагнитных процессов ВДПМ в dq-осях
4.5. Исследование электромагнитных и электромеханических процессов в магнитоэлектрическом вентильном двигателе с учетом влияния продольной реакции якоря и пульсаций частоты вращения
4.6. Особенности проектирования ВД с электромагнитным возбуждением
4.6.1. Основные положения
4.6.2. Выбор основных электромагнитных нагрузок и расчет обмоточных данных якоря
4.6.3. Некоторые особенности учета реакции якоря при проектировании ВД и расчете обмоточных данных индуктора
4.6.4 Учет действия переменных составляющих реакции якоря
4.6.5. Расчет рабочих характеристик ВД с учетом насыщения магнитной
системы по продольной и поперечной оси
4.6. Разработка алгоритма проектирования САПР ВДПМ
4.7. Анализ разработанных вариантов вентильных двигателей
4.8. Выводы
5. ДИНАМИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ ВЕНТИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ С ИСКУССТВЕННОЙ КОММУТАЦИЕЙ
5.1. Исследование динамики ВД при значительных возмущениях
5.2. Исходная математическая модель ВД для структурного анализа
5.3. Учет процессов машинной коммутации при структурном анализе и их
влияние на динамическую устойчивость ВД
причем, если иа = ис , ТО Uygy = ~иу^ ■ к
Напряжение на конденсаторе С1 также как и на VSна третьем интервале остается приблизительно равным нулю.
Четвертый интервал (рис.1.6г) имеет место только при отрицательных углах опережения ß (опережающая коммутация). В этом режиме работы к моменту коммутации э.д.с. фазы А больше, чем э.д.с. фазы В (рис.1.6г). Поэтому э.д.с. еав>0 (рис.1.8л) в отличие от режима запаздывающей коммутации, тогда еав<0 (рис.1.7г). Под действием положительной э.д.с. еав появляется короткозамкнутый контур, образованный отключаемой и включаемой фазами А и В, а также диодом VD1 и тиристором VS3. Протекающий по этому контуру ток (рис.1.8з) загружает обмотки машины, ухудшает гармонический состав фазного тока, вызывая дополнительные потери в машине.
Включение диода VD 1 приводит к снижению до нуля напряжения на тиристоре VS 1 и возрастанию напряжения обратной полярности на тиристоре VS1 , поскольку к нему прикладывается напряжение заряженного конденсатора Ск. Эти напряжения поддерживаются в указанном состоянии весь период существования короткозамкнутого контура.
При работе ВД с ß>0 четвертый интервал можно не рассматривать
Пятый интервал (рис.1.6д) характерен тем, что в начале этого интервала тиристоры VS1 и VS11 выключены, диоды VDI и VD4 закрыты. Конденсатор С1 практически разряжен и напряжение на нем близко к нулю. Конденсатор С2 заряжен до напряжения Ua.
При запаздывающей коммутации третий интервал завершается выключением диода VD4, поэтому на следующем пятом интервале (четвертый интервал в этом режиме отсутствует) к тиристору VS11 прикладывается напряжение отрицательной полярности конденсатора Ск. На тиристоре VS41 напряжение увеличивается выше Uа, поэтому для цепи « источник питания Ua, DRC, VS 1, DRC, VS4» можно составить уравнение U — U,,, + U , где t/< U . В итоге а CI С2 С1 а