Вентильно-индукторный электропривод : Алгоритмы и микропроцессорные системы управления

• Автор: Крайнов, Дмитрий Викторович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 154 с. : ил

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ, АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1. Зарубежный и отечественный опыт разработок ВИП, области
его применения
1.2. Обзор научных работ по управлению ВИП: круг задач и поиск
их решения. Актуальность задач исследований
1.3. Структура ВИП. Устройство и принцип действия РИД
2. КОМПЬЮТЕРНАЯ МОДЕЛЬ ВЕНТИЛЬНО - ИНДУКТОРНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА, ОРИЕНТИРОВАННАЯ НА РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ УПРАВЛЕНИЯ
2.1. Необходимость совместного моделирования электрических про-
цессов в схеме силового питания и электромагнитных процессов в РИД. Цели развития компьютерной модели
2.2. Расчетная схема замещения. Допущения. Дифференциальные
уравнения системы в общем виде
2.3. Моделирование источника постоянного напряжения. Применение корректора коэффициента мощности
2.4. Моделирование инвертора напряжения
2.5. Моделирование реактивного индукторного двигателя
2.5.1. Схема замещения магнитной системы РИД
2.5.2. Электромагнитные связи между токами и потокосцеп-лениями
2.5.3. Расчет характеристик элементов схемы замещения

2.6. Расчетный алгоритм, реализующий компьютерную модель ВИП
2.6.1. Подготовка исходных данных
2.6.2. Циклическая организация расчета
2.6.3. Расчет токов в обмотках двигателя
2.6.4. Расчет вращающего момента и КПД ВИП
2.7. Проверка достоверности компьютерной модели ВИП
2.7.1. Расчетные исследования электропривода шпинделя токарного деревообрабатывающего станка
2.7.2. Испытания электропривода шпинделя токарного деревообрабатывающего станка
2.7.3. Сопоставление расчетных и экспериментальных результатов
Выводы
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ УПРАВЛЕНИЯ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ВИП. РАЗРАБОТКА СТРАТЕГИИ УПРАВЛЕНИЯ
3.1. Подход к поиску совокупности рациональных параметров управления. Понятие стратегии управления электроприводом
3.2. Параметры управления ВИП
3.3. Разработка стратегии управления в предельных режимах .
3.3.1. Алгоритм поиска рациональных углов управления
3.3.2. Алгоритмы формирования фазных токов РИД
3.3.3. Выбор способа формирования токов и частоты коммутации силовых ключей
3.4. Стратегии управления ВИП при частичных нагрузках. Способы регулирования вращающего момента
3.4.1. Выбор способа и основного параметра регулирования
вращающего момента ВИП
3.4.2. Регулирование момента изменением параметров ШИМ

Выводы

4. АЛГОРИТМИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СТРАТЕГИИ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ. ПОСТРОЕНИЕ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
4.1. Системы управления электроприводами на основе однокристальных микроконтроллеров
4.2. Функции системы управления
4.3. Структура и аппаратная часть системы управления
4.4. Общая организация алгоритмов управления ВИП. Синхронизация с сигналами ДПР
4.4.1. Формирование импульсов управления ВИП с синхронизацией по каждому периоду ДПР
4.4.2. Формирование последовательности импульсов управления ВИП, минимизирующей влияние погрешностей изготовления ДПР
4.5. Алгоритмы регулирования углов управления
4.5.1. Упрощенный алгоритм, реализующий линейные зависимости углов управления от частоты вращения
4.5.2. Регулятор углов управления с возможностью отработки произвольных углов управления
4.5.3. Алгоритм автоматического регулирования углов управления
4.6. Алгоритмы формирования фазных токов РИД
4.6.1. Алгоритм формирования фазных токов РИД с постоянной частотой коммутации
4.6.2. Алгоритм формирования фазных токов РИД методом ШИМ
4.7. Алгоритмы стабилизации частоты вращения ВИП

входное напряжение, а по амплитуде - такой, чтобы поддержать напряжение Ud на постоянном заданном уровне.
Таким образом, корректор коэффициента мощности выполняет следующие функции:
- формирование входного тока ВИП, повторяющего по форме входное напряжение, что увеличивает коэффициент мощности и позволяет увеличить больший вращающий момент ВИП за счет повышения допустимого значения полезной мощности;
- повышение и стабилизацию напряжения питания инвертора Ud, что позволяет получить вращающий момент ВИП, не зависящий от величины входного напряжения.
В электроприводе NOVA DVR 3000 применен выпрямительный мост типа IR GBPS3508W фирмы International Rectifier и интегральный модуль корректора коэффициента мощности типа PM52AUBW060 фирмы Mitsubishi Electric. Среднее значение напряжения Ud поддерживается на уровне 350 - 380 В,
Моделирование электрических процессов в ИПН необходимо для повышения точности расчета процессов в системе, для определения параметров и выбора силовых электронных приборов, а также дросселя ККМ и конденсатора фильтра и для расчета размеров охлаждающего радиатора.
Критерием для выбора индуктивности дросселя является максимально допустимый уровень высокочастотных пульсаций тока ii, который определяет величину потерь в сердечнике и влияет на выполнение требований по электромагнитной совместимости. Критерием для выбора емкости конденсатора фильтра является максимально допустимый уровень низкочастотных пульсаций напряжения Ud, который влияет на величину потерь в конденсаторе и пульсаций электромагнитного момента РИД.
Электрические процессы в ИПН описываются двумя первыми дифференциальными уравнениями, входящими в систему (2.1).
Составим уравнения для вычисления ul и г су, входящих в их правые