Разработка и исследование бездатчиковых систем управления вентильно-индукторными электродвигателями

• Автор: Глухенький, Тимофей Георгиевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Чебоксары
• Количество страниц: 163 с. : ил.

Глава 1. Моделирование динамических процессов в индукторных электродвигателях по их геометрическим параметрам
1.1. Расчет индуктивности фазы индукторного двигателя для рассогласованного положения зубцов
1.2. Расчет магнитной цепи индукторного двигателя при согласованном положении зубцов
1.3. Построение динамической модели фазы двигателя
1.4. Расчет фазной индуктивности для двигателя с бицилиндрическим ротором
Выводы
Глава 2. Физические основы бездатчнкового контроля положения в вентильно-индукторных электроприводах
2.1. Современное состояние бездатчиковых систем управления ИД
2.2. Контроль положения ротора время-импульсным методом
2.3. Метод регенеративного тока
2.4. Определение скорости в бездатчиковых электроприводах
2.5. Начальная ориентация в бездатчиковых электроприводах
Выводы
Глава 3. Бездатчиковые системы управления индукторными двигателями: алгоритмы и структуры
3.1. Системы с время-импульсным методом контроля положения
3.2. Системы с контролем положения по методу регенеративного тока
3.3. Бездатчиковое измерение температуры обмоток в индукторных двигателях
3.4. Особенности высокоскоростных бездатчиковых электроприводов
Выводы

Глава 4. Разработка и исследование вентнльно-нндукторного электропривода трубного ключа
4.1. Разработка требований к электроприводу ключа для завинчивания труб
4.2. Выбор микроконтроллера системы управления
4.3. Структурная схема электропривода трубного ключа
4.4. Программное обеспечение системы
Выводы
Заключение
Литература
Приложение 1. Внешний вид опытных образцов электроприводов
Приложение 2. Осциллограммы фазных токов опытного образца вентильно-индукторного электропривода ключа для завинчивания труб
Приложение 3. Листинг программы цифровой системы управления бездатчикового электропривода на базе ИБС-контроллера АТМЕЬ
АТ90Б8535
Приложение 4. Акт о внедрении положений и выводов диссертационной
работы
Приложение 5. Протокол испытаний опытного образца ключа для J
завинчивания труб
Принцип действия абсолютного большинства электрических машин, производимых в настоящее время, основывается на использовании сил, действующих на проводник с током в магнитном'поле. При этом, источником поля могут являться как специальные обмотки возбуждения, так и постоянные магниты. Магнитопровод в такой системе служит фактически для улучшения ее энергетических характеристик, снижая магнитное сопротивление на пути замыкания магнитного потока. Характерно, что такие двигатели, в принципе, работоспособны и при отсутствии магнитопровода, как такового.
Однако возможен и другой подход, а именно - использование общего свойства ферромагнитных тел занимать при наличии магнитного поля положение, соответствующее максимуму магнитного потока в системе и, соответственно, максимальной индуктивности контура, являющегося источником поля (принцип электромагнита). Вопреки распространенному мнению, электродвигатели с таким принципом действия отнюдь не являются новым направлением в конструировании электрических машин. Более того, появление многих образцов таких двигателей датируется еще серединой XIX века. Они были созданы задолго до появления классических машин перемененного тока (напомним, что трехфазная система передачи тока была изобретена лишь в 1891 г.). Из-за питания постоянным током, а также использования механического «коллектора», подобные двигатели, как правило, именуются в литературе «двигателями постоянного тока», хотя речь фактически идет об индукторном двигателе (см. ниже) с механическим коммутатором. Конструктивная сложность и низкая надежность последнего привела к тому, что «электромагнитные» машины оказались вытесненными двигателями постоянного тока.
В течение длительного времени среди разработчиков господствовало убеждение, что электрические машины типа «проводник в магнитном поле» обладают однозначно наилучшими показателями, недоступными для двигателей с «электромагнитным» принципом действия. Подобные суждения хорошо
где Л0) = {1Х -£т!п)/к1, А02=(1тлК-Ь2)/к1. Здесь Ь - производная фазной индуктивности по углу на измерительном участке. Производя преобразования, выражение (2.2.3) можно привести к виду:

АО = Ав,г +•
(2.2А)
Здесь АОц- - угловая ширина измерительного участка, численно равная ширине зубца статора (в рад). Зная промежуток времени А( между измерениями, получаем
усредненное значение угловой скорости в последнем такте коммутации: АО

(2.2.5)
Предположим, что включение следующей фазы (фазы В) нужно произвести в точке 5 (рис.2.4). Введем фиктивную величину - "индуктивность переключения" /,5)1', лежащую на продолжении спадающего участка кривой индуктивности. Тогда время А!ргес!, которое необходимо отсчитать от момента последнего измерения определится выражением:
‘-г ~
ргесі

(2.2.6)
£ "ср
Аналогичным способом прогнозируются и другие точки, например, моменты отключения фаз. Отметим, что практические алгоритмы систем с