Регулируемый асинхронный вентильный двигатель с автогенераторным инвертором напряжения

• Автор: Хайруллин, Ильгиз Равилевич
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 168 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1 Анализ состояния и перспективы развития
1.2 Методы исследования автогенераторных
электромеханотронных систем
1.3 Выводы
ГЛАВА 2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ
АСИНХРОННОГО ВЕНТИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ
2.1 Описание схемы и принцип действия асинхронного
вентильного двигателя
2.2 Математическое представление выпрямителя
2.3 Математическое описание ЬС— фильтра
2.4 Математическое описание фильтра со средней точкой
2.5 Математическая модель обобщенного преобразователя
электрической энергии
2.6 Математическая модель трехфазного асинхронного
двигателя в фазных осях без учета нелинейности магнитопровода
2.7 Применение теории обобщенной электрической машины
для трехфазного асинхронного двигателя без учета насыщения магнитопровода и потерь в стали
2.8 Математическая модель обобщенной электрической
машины с учетом насыщения магнитопровода
2.9 Выводы

ГЛАВА З ПРОЕКТИРОВАНИЕ, МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ АСИНХРОННОГО ВЕНТИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ
3.1 Особенности методики проектирования. Результаты проектирования. Сравнительный анализ
3.2 Результаты моделирования переходных и
установившихся процессов асинхронного вентильного двигателя
3.3 Выводы
ГЛАВА 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АСИНХРОННОГО ВЕНТИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ
4.1 Результаты экспериментального исследования
асинхронной вентильной машины
4.2 Анализ сходимости результатов компьютерного
моделирования и экспериментального исследования
4.3 Влияние вольтодобавочного трансформатора на работу
асинхронного вентильного двигателя
4.4 Анализ технического уровня асинхронного вентильного двигателя
4.5 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ. Сведения о внедрении результатов
диссертации
ВВЕДЕНИЕ
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Характерной тенденцией современного этапа развития технологий является расширение применения регулируемых электроприводов переменного тока в различных устройствах специальной и бытовой техники. В качестве силовой основы таких электроприводов выступают асинхронные двигатели (АД), а в структуре силовой части имеется звено постоянного тока. Подобная структура электропривода -получила название электромеханотронной системы (ЭМТС). Она сочетает в себе высокие регулировочные характеристики приводов постоянного тока и хорошие эксплуатационные свойства машин переменного тока.
ЭМТС на базе двигателя переменного тока и самовозбуждающегося магнитно-транзисторного инвертора напряжения (МТИН) получили название автогенераторньтх. К достоинствам МТИН следует отнести его экономичность в силу потребления реактивного тока, а также совмещение в одном устройстве функции силового инвертора и блока управления частотой. Такие инверторы устойчивы к воздействию магнитных полей и различным механическим нагрузкам.
Автогенераторные схемы управления трехфазных МТИН выполнялись на базе групповых и стержневых трансформаторов, однако наиболее перспективной является совмещенная конструкция, сочетающая в себе асинхронную электрическую машину и размещенными в пазах статора обмотками управления транзисторов инвертора. Такая конструкция получила название асинхронный вентильный двигатель (АВД).
Для систем электропривода малой мощности, особенно для электроприводов бытовой и специальной техники, актуальной - является проблема снижения массо-габаритных показателей. Одним из способов решения данной проблемы является создание вентильных машин, имеющих совмещенную конструкцию.

случаях, когда питающие напряжения имеют несинусоидальную форму, целесообразно использование математических моделей АКД в фазных координатных осях [22, 45, 48, 49].
При создании этих моделей вводились следующие допущения:
1) машина симметрична как в электрическом, так и в магнитном отношении;
2) оси обмоток сдвинуты на угол ~;
3) воздушный зазор равномерный;
4) насыщение и потери в стали отсутствуют;
5) обмотки ротора приведены к числу фаз и количеству витков обмотки статора.
Поскольку фазные напряжения обмотки статора АКД, работающего в составе ЭМТС с автогенераторным управлением, имеют несинусоидальпую форму, то в представленной работе наиболее целесообразно использовать математическую модель АКД в фазных осях, позволяющие описать электромагнитные процессы мгновенными значениями фазных токов и напряжений. Следует отметить, что при этом необходимо учитывать насыщение магнитопровода АКД.
Необходимость анализа электромагнитных процессов в ' АКД в совокупности с процессами коммутации диктует требования выбора метода исследования, который позволил бы без существенных затрат времени получить достаточно наглядные и адекватные, с точки зрения физической сущности реальных процессов, результаты.
Наиболее подходящими для данной работы являются методы диакоптики и теория графов. Рассмотрим основные положения теории графов.
Основой для математического анализа любого электротехнического устройства является электрическая цепь. Принципиальная схема электрической цепи вместе с математической моделью ее элементов несет в себе информацию, необходимую для анализа электромагнитных и электромеханических