Электропривод на основе асинхронизированного вентильного двигателя с поддержанием результирующего магнитного потока

• Автор: Тутаев, Геннадий Михайлович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Саранск
• Количество страниц: 190 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. РЕГУЛИРУЕМЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

1.1. Электропривод на основе вентильного двигателя

1.2. Электропривод па основе асинхронизированного вентильного двигателя с преобразователями частоты

в цепях якоря и возбуждения

1.3. Выводы по главе 1

ГЛАВА 2. УСТАНОВИВШИЙСЯ РЕЖИМ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА НА ОСНОВЕ АСИНХРОНИЗИРОВАННОГО ВЕНТИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ , . ■
2.1. Работа привода при поддержании основного магнитного потока в базовом двигателе

2.1.1. Потери и коэффициент полезного действия

2.2 Рабочие характеристики
2.3. Исследование перегрузочной способности
2.4. Пусковые характеристики
2.5. Регулирование угловой скорости
2.6. Коэффициент несинусоидальности напряжения сети
2.7. Выводы по главе 2
ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА И СИНТЕЗ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ
3.1. Математическая модель асинхронизированного вентильного двигателя
3.2. Моделирование системы управления инвертором

3.3 Анализ результатов моделирования
3.4. Асинхронизированный вентильный двигатель
как объект управления
3.5. Структурная схема регулирования основного магнитного потока и выбор типа регуля тора
3.6 Переходные процессы при возбуждении АВД
3.7. Синтез системы регулирования
3.8. Моделирование режима упора
3.9. Выводы по главе З
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА
4.1. Описание экспериментального макета
4.2. Преобразователь частоты якоря
4.3. Преобразователь частоты возбуждения
4.4. Экспериментальные исследования установившегося режима работы
4.5. Выводы по главе 4
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Современное развитие мощного частотно-регулируемого электропривода (ЭП) на базе синхронного и асинхронного двигателей выявило их существенные недостатки при тяжелых условиях пуска привода с максимально возможным пусковым моментом, сопровождающихся длительным режимом упора. Ограничения этого режима обусловлены перегрузками преобразователя частоты в цепи статора пусковым током вследствие отсутствия коммутации тока якоря с фазы на фазу при неподвижном роторе. Это приводит к необходимости лимитировать данный режим работы привода по времени, либо рассчитывать силовую часть ПЧ на большие токи, что приводит к увеличению его массогабаритиых показателей. Однако, ПЧ в мощном тяговом электроприводе (в магистральных электровозах) должен иметь минимальные габариты и массу. Кроме этого, в данной области электропривода необходимо обеспечить рекуперативное торможение до полной остановки привода, а в режиме рабочих скоростей - максимально возможный КПД. Такие высокие требования к приводу могут быть выполнены при условии применения нового типа контактного и бесконтактного вентильного двигателя на базе машины двойного питания с ПЧ в цепях якоря и возбуждения, получившего название «асинхронизированиый вентильный двигатель». В электроприводе на основе АВД уже при неподвижном роторе основное магнитное поле вращается с угловой частотой, необходимой по условиям успешной коммутации тиристоров ПЧ якоря. Это достигается подачей в обмотку возбуждения трехфазного переменного тока низкой фиксированной частоты. В результате условия работы ПЧ якоря при пуске привода с максимальным моментом сопротивления из режима упора существенно облегчаются.
Глубокие теоретические и практические исследования в области машин двойного питания проведены во ВНИИ Электроэнергетики под руководством М. М. Ботвинника и Ю. Г. Шакаряна, отражены в работах Г. Б. Онищенко,

ГЛАВА
УСТАНОВИВШИЙСЯ РЕЖИМ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА
НА ОСНОВЕ АСИНХРОНИЗИРОВАННОГО ВЕНТИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ
Дія эффективного использования АВД в электроприводах необходимо провести его теоретические и экспериментальные исследования в различных режимах работы. В настоящей главе рассмотрены вопросы теории установившегося режима работы ЭП с АВД при поддержании неизменного результирующего магнитного потока Т^сопяі:.
Представляя ЭП с АВД как электромашинно-вентильную систему, в основе которой лежит управляемая электрическая машина, можно при исследовании опираться на общую теорию электрических машин переменного тока, разработанную в трудах Р. Парка, А. А. Горева, В. Т. Касьянова, Е. А. Казовского, К. Ковача, И. Рапа, И. П. Копылова и других [28, 31], а также в трудах, посвященных исследованию машин двойного питания и вентильных электрических машин М. М. Ботвинника, Ю. Г. Шакаряна, Г. Б. Онищенко, Б. Н. Тихменева, В. А. Кучумова, А. К. Аракеляна, А. А. Афанасьева, И. Е. Овчиникова [2, 7, 8, 9, 15, 16, 25, 65].
2.1. РАБОТА ПРИВОДА ПРИ ПОДДЕРЖАНИИИ ОСНОВНОГО МАГНИТНОГО ПОТОКА В БАЗОВОМ ДВИГАТЕЛЕ
АВД с поддержанием неизменного магнитного потока в воздушном зазоре машины ФД'Р^сош! является аналогом двигателя постоянного тока (ДПТ) с независимым возбуждением и в сущности представляет собой обобщенный ДПТ данного типа. Структурная схема ЭП на базе АВД с <%(Т5) -сопзг приведена на рис. 2.1. Она содержит, кроме собственно трехфазной