Разработка бездатчикового управления вентильно-индукторной машиной

• Автор: Митрофаненков, Юрий Николаевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 157 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ БЕЗДАТЧИКОВОГО УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНО-ИНДУКТОРНОЙ МАШИНОЙ

1.1. Классификация методов измерения углового положения ротора ВИМ

1.2. Обзор прямых методов измерения углового положения ротора ВИМ

1.3. Обзор косвенных методов измерения углового положения ротора ВИМ

1.4. Постановка задачи исследования, формулировка научной новизны

Выводы по главе

ГЛАВА 2. ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДА БЕЗДАТЧИКОВОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ РОТОРА

2.1. Теоретическое и математическое обоснование метода идентификации углового положения ротора ВИМ

2.2. Анализ вариантов коммутации обмоток ВИМ

Выводы по главе
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ БЕЗДАТЧИКОВОГО УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНО-ИНДУКТОРНОЙ МАШИНОЙ
3.1. Обоснование способов и алгоритмов бездатчикового управления ВИМ
3.2. Разработка имитационной компьютерной модели ВИМ, коммутатора и системы управления
3.3. Разработка принципиальной схемы системы бездатчикового управления ВИМ
3.3.1. Разработка источника тока
3.3.2. Разработка полосового фильтра и компаратора напряжения
3.3.3. Разработка коммутатора................................... ~.- —........... ..7
3.3.4. Разработка блока драйверов

3.4. Описание макетного образца бездатчикового ВИЛ
Выводы по главе
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ БЕЗДАТЧИКОВОГО УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНО-ИНДУКТОРНОЙ МАШИНОЙ
4.1. Исследование метода идентификации углового положения ротора ВИМ
4.2. Исследование бездатчикового ВИП
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Принципиальная схема системы бездатчикового управления

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Коммутационные диаграммы
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Блок схемы программных модулей
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Программное обеспечение макетного образца бездатчикового

ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Программное обеспеченье генератора квадратурных сигналов
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время в практике современного электропривода снижается „ОЛЯ электроприводов постоянного тока. Это можно связать с ненадежностью механического коллекторного узла и более высокой стоимостью двигателей постоянного тока по сравнению с двигателями переменного тока.
Основной альтернативой коллекторным приводам постоянного тока являются асинхронные электроприводы. В то же время, развивается теория и практика электроприводов о вентильными, т.е. элекгронно-коммутируемьшн двигателями, например, на основе вентильно-индукторной машины (ВИМ). зарубежной научно-технической литературе ВИМ встречаете, под аббревиатурой 8КМ (8»исЬеб КеШс.а„се Мо,ог).Машины этого типа просты в
изготовлении, технологичны и дешевы.
Конструкция ВИМ подобна конструкции шагового двигагеля. Питание его
обмоток однополярными импульсами напряжения по сигналам от датчика
положения ротора. Питание обмоток двигателя от вентильного коммутатора с
обратными связями но положению ротора, по току, по напряжению и др. связям,
обеспечивает высокие технико-экономические показатели и позволяет
применять ВИМ в качестве управляемого двигателя в широком диапазоне
мощностей.
Ветильно-иидукторный электропривод (ВИП) - относительно новый тип электропривода, которому в последние годы посвящено большое количество исследований „ публикаций. В нашей стране в настоящее время ведете, активна, работа но исследованию и внедрению вентильно-нидукторното электропривода отечественными учеными Ильинским Н. Ф„ Кузнецовым В. А., Бычковым М. Г., Голландцевым Ю. А., Красовским А. Б., Глухеиьким Т.Г.,
Алямкиным Д.И и другими.
ВИМ присущи следующие достоинства: конструктивная простота и
надежнсГствфАщщшё^тоимостБ—и—эксплуа-тационные„затржЫэШ?озможностТэЮ^
широкого регулирования частоты вращения, высокий КПД и простота управления при применении современной базы электроники.

положения ротора ВИМ, и возможность использования ВИМ в режиме датчика углового положения.
2.2. Анализ вариантов коммутации обмоток ВИМ.
Главная задача ВИМ, как и любого двигателя, - это формирование электромагнитного момента. Величина электромагнитного момента ВИМ и пульсации момента будут зависеть от выбора углов рассогласования зубцов статора и ротора для включения и выключения обмоток ВИМ. Так как в нашем случае от значения фазы измерительной ЭДС.
При реализации бездатчикового управления ВИМ необходимо совместить двигательный режим работы ВИМ и режим работы датчика угловых положений. Для этого необходимо совместить создание силовых магнитных потоков, формирующих электромагнитный момент, и измерительных во времени, но разнести пространственно в разные катушки машины.
Рассмотрим математическое описание электромагнитного момента ВИМ.
В общем случае мгновенный момент ВИМ, формируемый одной фазной, обмоткой, описывается уравнением:
М 1-Ь{в)сИ , (2.25)
2 с1в]<>
где 1{в) - зависимость индуктивности фазной обмотки от углового положения ротора, I — ток в фазной обмотке.
На этапе разработки способа коммутации обмоток ВИМ можно пренебречь насыщением магнитной системе ВИМ и принять, что магнитная проводимость в воздушном зазоре под полюсами ВИМ в зависимости от углового положения ротора ВИМ изменяется по синусоидальному закону от Лтт до Ятах и описывается уравнением:
2(0р) = + Ачн ~ , (2.26)
где - магнитная проводимость при согласованном ^положении зубцов ротора и статора, Лтт - магнитная проводимость при рассогласованном