Разработка и исследование цифровой системы управления вентильным двигателем с коррекцией статических характеристик

• Автор: Козлов, Владимир Владимирович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 137 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. МЕТОД ЦИФРОВОЙ КОРРЕКЦИИ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЕНТИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ

1.1. Векторное управление

1.1.1. Общие положения

1.1.2. Прямое и обратное преобразования Кларка

1.1.3. Прямое и обратное преобразования Парка

1.1.4. Управление электрической машиной в б-р системе координат

1.2. Цифровая коррекция статических характеристик вентильного двигателя

1.2.1. Постановка задачи

1.2.2. Сущность метода коррекции статических характеристик вентильного двигателя
1.2.3. Анализ зависимости угла коррекции от основных параметров вентильного двигателя
1.2.4. Метод коррекции статических характеристик вентильного двигателя при 1)т=соп51
1.3. Выводы по главе
ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ
2.1. Математическая модель вентильного двигателя
2.2. Математическая модель контура управления нескорректированного ВД
2.3. Математическая модель контура управления скорректированного ВД при 11ц=сопз1
2.4. Математическая модель контура управления вентильного двигателя с системой векторного управления
2.5. Математическая модель контура управления скорректированного ВД при ит=соп51 и корректирующей связью по напряжению
2.6. Выводы по главе
ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В СИСТЕМЕ МАТЬАВ/вІМиЬШК

3.1. Параметры моделирования
3.2. Векторное управление
3.2.1. Описание и состав математической модели
3.2.2. Результаты моделирования
3.3. Коррекция статических характеристик при иц=сапз1
3.3.1. Описание и состав математической модели
3.3.2. Результаты моделирования и их анализ

3.4. Коррекция статических характеристик при Um=const
3.4.1. Описание и состав математической модели
3.4.2. Результаты моделирования и их анализ
3.5. Сравнительный анализ КСХ при Uq=const и при Um=const
3.6. Анализ влияния параметров двигателя на работу системы коррекции при Um=const
3.7. Выводы по главе
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1. Экспериментальный стенд
4.1.1. Структура эксперимента. Состав стенда
4.1.2. Плата управления SciBoard
4.1.3. Структуры ПО ПЛИС, используемые при эксперименте
4.1.4. Особенности вычисления частоты вращения и угла положения ротора
4.1.5. Определение фазы противо-ЭДС
4.1.6. Синтез системы коррекции
4.1.7. Узел двигателя
4.2. Методика снятия механических и энергетических характеристик
4.2.1. Теоретическая суть методики
4.2.2. Методика измерения
4.3. Экспериментальные результаты исследования нескорректированного вентильного двигателя
4.4. Экспериментальные результаты исследования скорректированного вентильного двигателя
4.5. Экспериментальные результаты исследования вентильного двигателя с векторным управлением
4.6. Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ

Введение
В последнее время наблюдается высокий темп роста доли применения бесконтактных электроприводов переменного тока во всём разнообразии автоматизированных комплексов авиационной, космической, автомобильной и других отраслей промышленности. Особое место среди приводов переменного тока занимают электроприводы на основе вентильного двигателя (ЭПВД) с постоянными магнитами. Данный тип приводов, благодаря своей простоте, хорошим массогабаритным показателям, технологичности, высоким эксплуатационным показателям, получил быстрое развитие и на данный момент практически вытеснил в новых разработках высокотехнологичных отраслей электроприводы с двигателями постоянного тока (ДПТ).
Сама по себе синхронная машина с постоянными магнитами и идея её использования в качестве альтернативы ДПТ появились достаточно давно (в 30-х годах XX века), однако бурное развитие ЭПВД стало возможно только с появлением высокоэффективной силовой полупроводниковой электроники и достаточно мощных вычислительных средств (микроконтроллеров, ПЛИС).
ЭПВД может быть построен на базе различных методов управления вентильным двигателем ВД: с дискретным управлением [11,31,38,44-47], непрерывным [48,51], частотно-токовым [10], векторным [15,17,58,60,62], с бездатчиковым [21,62]. Большинство работ, посвящённых ЭПВД средней и малой мощности, рассматривают дискретный метод управления. Однако данный метод не обеспечивает условия равномерности момента для высокоточного регулирования, а также имеет несинусоидальную форму токов, что ведёт к плохой электромагнитной совместимости и дополнительным потерям.

2) В работах [35,48] экспериментальные исследования и
математическое моделирование блока СК производится в координатах ё-р (см. рис. 1.2.1). Также данный математический аппарат для СКХ используется в литературе[34,37,38,51].
3) В работах [20,35,48] блок СК никак не связан по
корректирующей связи с УМ, таким образом, не учитывается влияние насыщения УМ на работу блока коррекции. Данное обстоятельство приводит к неадекватной работе блока СК при нестабильном электропитании УМ и его насыщении.
4) В работе [20] рассматривается алгоритм упрощённой табличной статической коррекции, не приводится методика синтеза, не представлены графики визуализирующие форму угла опережения от частоты вращения двигателя. При этом используемый алгоритм в работе [20] предполагает работу по упрощённой схеме (коррекция в блоке СК осуществляется только по значению скорости).
5) В работах [20,35,48] отсутствует понятие корректирующей характеристики, её визуализации и анализ её изменения в зависимости от параметров двигателя.
6) В ранее опубликованных работах [20,34,35,37,38,48,51] не производится сравнения управления с СК с классическими методами векторного управления, как на базе математического моделирования, так и на базе экспериментальных исследований.
7) Не приводится доказательств (как на математической модели, так и в экспериментальных данных) об эффективности построенных СК на основе критерия равенства нулю тока по оси ё, либо перпендикулярности потока ротора и потока статора. Критерием эффективности метода в работах [20,35,48] является линейность статических характеристик.