Вентильный двигатель с постоянными магнитами

• Автор: Тулупов, Павел Владимирович
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 191 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Современное сос тояние теоретических и практических разработок

вентильных двигателей с постоянными магнитами (ВДПМ)

1.1. Обзор схем и конструкций ВДПМ

1.2. Методы исследования ВДПМ

1.3. Методы проектирования ВДПМ

1.4. Сравнительный анализ рассмотренных методов исследования и проектирования и задачи исследования

2. Математические модели вентильного двигателя с постоянными магнитами

2.1. Постановка задачи. Аналитическое решение для случая равенства индуктивностей по продольной и поперечной осям
2.2. Анализ электромагнитных процессов ВДПМ в dq-осях
2.3 Исследование электромагнитных процессов ВДПМ с учетом влияния
продольной составляющей реакции якоря и пульсации частоты
вращения
2.4. Исследование электромагнитных квазиустановившихся процессов ВДПМ в фазных координатах при синусоидальном и трапецеидальном распределении индукции в зазоре
2.5. Выводы
3. Разработка методики и алгоритма проектирования и оптимизации ВДПМ
3.1. Особенности инженерной методики проектирования ВДПМ
3.2.Разработка алгоритма проектирования и оптимизации ВДПМ
3.3. Анализ результатов расчета вариантов ВДПМ
3.4. Исследование влияния нестабильности магнитных свойств постоянных магнитов на выходные характеристики вентильных двигателей
3.5. Выводы

4. Экспериментальные исследования ВДПМ
4.1. Структурно-функциональная схема управления ВДПМ
4.2. Результаты экспериментальных исследований ВДПМ
4.3. Выводы
Заключение
Библиографический список
Приложения
ВВЕДЕНИЕ

Создание новых и модернизация существующих систем промышленной автоматики и электроприводов различного назначения требует разработки высокоэффективных специальных электрических машин и электромеханотронных систем.
Среди основных тенденций развития электромеханики можно выделить:
- вытеснение коллекторных электромеханических преобразователей (ЭМП) бесколлекторными или полностью бесконтактными;
- интеграцию с электронными компонентами, информационно - управляющими системами, накопительными комплексами;
- использование высококоэрцитивных постоянных магнитов (ПМ);
- внедрение малоотходных технологий.
Большинству из этих тенденций соответствует вентильный двигатель с постоянными магнитами (ВДПМ).
Органическое объединение электромеханического звена и управляемого полупроводникового коммутатора делает возможным создание на основе вентильных двигателей универсальных электроприводных комплексов, которые находят широкое применение в станкостроении, на транспорте, в авиационно-космических системах, судовой электротехнике, робототехнике, медицине. Именно поэтому как в России, так и за рубежом велик интерес к разработке вентильных двигателей постоянного тока, обладающих регулировочными характеристиками коллекторных двигателей постоянного тока и надёжностью машин переменного тока.
Приоритетные пути совершенствования вентильных двигателей - внедрение микропроцессоров и использование для систем возбуждения постоянных магнитов.
В настоящее время, несмотря на промышленное освоение ВДПМ, многие вопросы их теории, проектирования, исследования и разработки остаются малоизученными и требуют дополнительного анализа и подробного рассмотрения. Результатом процесса проектирования является информация о рабочих характеристиках машин. В этом плане свойства машин постоянного тока (МПТ), асинхронных и синхронных двигателей и генераторов достаточно изучены электромеханиками. Большие трудности представляют вентильные машины, что объясняется многообразием их схемных

2.1. Постановка задачи. Аналитическое решение для случая равенства индуктивностей по продольной и поперечной осям.
В соответствии с представлениями аналитической механики [59], токи в электрических контурах обмотки якоря и угол поворота ротора электромеханического преобразователя являются обобщенными координатами электромеханической системы. В общем случае для описания процесса электромеханического преобразования энергии в ВД с т-секционной 051 и «-контурным элементом внешнего возбуждения необходимо составить т+п уравнений электрического равновесия цепей, образованных т контурами ОЯ с переменными параметрами, п контурами элемента внешнего возбуждения, коммутирующими элементами и источниками питания, и одно уравнение механического равновесия. Таким образом, полное число степеней свободы исследуемого объекта равно т+п+1.
Опыт исследований, расчетов и проектирования данного класса ВД позволяют сформулировать следующие допущения [24,42,45,51,56,59], обоснованность которых подтверждается многочисленными экспериментами:
- распределение индукции в зазоре машины аппроксимируется трапецией [96], а как частный случай рассматривается синусоидальный закон изменения индукции;
- напряжение на входе УВК принимается постоянным;
- в роторе отсутствуют вихревые токи и демпферные контуры;
- насыщение магнитной системы не учитывается при выявлении законов изменения параметров ВДПМ в функции угла положения ротора;
- индукция в воздушном зазоре не зависит от действия реакции якоря;
- момент, соответствующий мощности потерь в стали и механических потерь, учитывается в моменте нагрузки Мвн на валу ЭМП;
- постоянный магнит устойчив к размагничиванию максимальными токами, протекающими в секциях ОЯ, и моделируется одной эквивалентной фиктивной обмоткой возбуждения, приведенной к числу витков секции ОЯ и включенной на источник тока
где Рм- коэрцитивная намагничивающая сила в точке пересечения предварительно стабилизированного частного цикла перемагничивания с осью абсцисс на рабочей диаграмме магнита;