Энергоэффективные режимы регулируемых электроприводов : концепция, задачи оптимизации, математические модели и алгоритмы управления

• Автор: Поляков, Владимир Николаевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 510 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Развитие теории энергоэффективных регулируемых
электроприводов (аналитический обзор)
1.1. Введение
1.2. Оптимизация режимов асинхронных двигателей
1.3. Оптимизация режимов синхронных двигателей
1.4. Оптимизация режимов асинхронизированных синхронных двигателей
1.5. Оптимизация режимов вентильных двигателей
1.6. Оптимизация режимов коллекторных двигателей постоянного тока
1.7. Целесообразные режимы работы двигателей
1.8. Задачи и концепция комплексного исследования энергоэффективных режимов электроприводов
Глава 2. Математические модели электрических машин и
преобразователей
2.1. Метод описания математических моделей электрических машин как объектов управления
2.2. Математические модели машин переменного тока
2.2.1. Модель обобщенной машины переменного тока
2.2.2. Модели асинхронной машины с короткозамкнутым ротором
2.2.3. Модели синхронной машины с продольно-поперечным электромагнитным возбуждением
2.2.4. Модели синхронной машины с продольным электромагнитным возбуждением
2.3. Математические модели машин постоянного тока
2.3.1. Уравнения обобщенной модели машины постоянного
тока
2.3.2. Модель вентильной машины с компенсационной и демпферной обмотками
2.3.3. Модель некомпенсированной вентильной машины
2.3.4. Модель коллекторной машины постоянного тока
2.4. Особенности учета насыщения магнитной цепи в математических моделях электрических машин как объектов управления
2.4.1. Основные допущения
2.4.2. Учет насыщения главной магнитной цепи в моделях явнополюсных машин
2.4.3. Учет насыщения главной магнитной цепи в моделях неявнополюсных машин

2.5. Математические модели вентильных преобразователей
2.5.1. Основные типы полупроводниковых преобразователей
для питания электрических двигателей
2.5.2. Уравнения преобразователей частоты с АИН
2.5.3. Уравнения преобразователей частоты с АИТ
2.5.4. Уравнения преобразователя частоты с непосредственной связью
2.6. Основные результаты
Глава 3. Обобщенная постановка задачи оптимизации режимов
регулируемых электроприводов
3.1. Формализация технологической задачи
3.2. Обобщенная модель силовой части электропривода
3.3. Условия выполнения технологической задачи электроприводом
3.4. Постановка задач оптимизации установившихся режимов работы электропривода
3.5. Особенности задач оптимизации режимов работы электропривода
3.6. Примеры преобразования математических моделей и постановок задач оптимизации к минимальной размерности по управлению
3.7. Классификация моделей электрических двигателей по числу степеней свободы и размерности вектора управлений
3.8. Основные результаты
Глава 4. Характеристики элект рических двигателей и
преобразователей как объектов оптимизации
4.1. Обобщенная проблемно-ориентированная модель электропривода
4.2. Обобщенная машина переменного тока как объект экстремального управления
4.2.1. Уравнения установившегося режима обобщенной машины переменного тока
4.2.2. Модели обобщенной машины переменного тока для задач оптимизации
4.2.3. Функции качества обобщенной машины переменного
тока
4.2.4. Анализ функций качества обобщенной машины переменного тока
4.3. Асинхронизированный синхронный двигатель как объект
экстремального управления
4.3.1. Модели асинхронизированного синхронного двигателя
для задач оптимизации

потерь соответственно в меди ротора и стали двигателя к номинальным потерям в меди статора; А — константа, А = (а + с)2 +(b + d)2; q - переменная, зависящая от режима двигателя, q = q(ji').
С целью выяснения влияния нелинейности кривой намагничивания и степени насыщения магнитной цепи машины на величину оптимальной ЭДС статора по уравнению (1.12) строятся кривые Арэм -F(e]) для ряда значений г’о = /оном / Дном и И ПРИ фиксированных значениях частоты а. Степень насыщения магнитной цепи учитывается с помощью нелинейной характеристики холостого хода е = е(/д) с различной насыщенностью магнитной цепи. Таким образом, электромагнитные потери в работе [112] являются функцией от момента, частоты и намагничивающего тока:
АРэм =4РэмСи»а»1'о)-Закон оптимального управления определяется в виде зависимости ЭДС статора
е1опт = е1опт(/О°0) численным либо графическим способом.
Таким образом, закон оптимального управления выражается в виде зависимости ЭДС холостого хода от момента д и частоты статора а, т. е. в отличие от результатов исследований К.Н. Вакуленко и Э.М. Агагабяна является функцией двух переменных.
Результаты [112] сводятся к следующим выводам:
1) насыщение магнитной цепи двигателя при д<1 сказывается мало как на величине Є]опх, так и на величине электромагнитных потерь. Вследствие пологости кривых Лрэм = F(eі) в зоне, принадлежащей к <2|опт, отклонение ej на ± 10-15 % от е1опт приводит лишь к незначительному повышению Арэм;
2) при д =0,5-1 и а< 1 превышение Арэм в режиме Ф = ФН0М= const по сравнению с режимом их минимума незначительно;
3) превышение А,рЭ1А в режиме постоянства абсолютного скольжения по сравнению с режимом минимальных потерь в АД невелико, особенно при моментах р <1 и частотах, близких к номинальной;