Разработка электронных коммутаторов вентильно-индукторных электроприводов широкого применения

• Автор: Уткин, Сергей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 265 с. : ил

Содержание
Введение
Глава 1. Основные положения теории вентильно-индукторного привода
1.1. Состав и принцип действия вентильно-индукторного привода
1.2. Общие сведения о вентильно-индукторной машине

1.2.1. Основные отличия ВИМ от традиционных электрических
машин
1.2.2. Основные геометрические параметры и соотношения ВИМ
1.2.3. Электрическая и магнитная цепи ВИМ
1.2.4. Описание цикла коммутации ВИМ
1.3. Основные достоинства и недостатки ВИЛ
Выводы по главе
Глава 2. Рациональная схема силового преобразователя для вентильноиндукторного привода
2.1. Обзор и анализ известных схем силовых преобразователей для ВИЛ
2.1.1. Простейшие типы силовых преобразователей
2.1.2. Схемы силовых преобразователей на основе несимметричного полумоста
2.1.3. Схемы силовых преобразователей с С-сбросом
2.2. Модификация схем силовых преобразователей с С-сбросом
2.3. Выбор рациональной схемы силового преобразователя для вентильноиндукторного привода
Выводы по главе
Глава 3. Методика проектирования силовых преобразователей для вентильноиндукторных приводов
3.1. Расчет силового коммутатора
3.1.1. В ыбор с иловых ключей
3.1.2. Выбор обратных диодов
3.1.3. Расчет цепи сброса
3.1.3.1. Расчет дросселя
3.1.3.2. Выбор силовых элементов
3.1.3.3. Выбор конденсатора сброса
3.2. Расчет выпрямителя и фильтра
3.3. Расчет параметров охладителя
3.4. Расчет снабберных цепей
Выводы по главе
Глава 4. Разработка математической модели вентильно-индукторного
привода
4.1. Описание объекта моделирования
4.2. Построение математической модели вентильно-индукторного
привода
4.3.Проверка адекватности математической модели
4.4. Построение номограмм выбора параметров колебательного
контура
Выводы по главе
Глава 5. Энергетические показатели вентильно-индукторного привода
массового применения
Выводы по главе
Заключение
Литература
Приложение 1. Силовые преобразователи для многофазных ВИМ
Приложение 2. Расчет модифицированной схемы силового преобразователя
с С-сбросом и колебательным возвратом энергии
Приложение 3. Результаты проверки адекватности математической модели

Введение
Более половины всей производимой электроэнергии потребляется электроприводом. Его совершенствование и рациональное использование могут дать значительную экономию энергии, материальных ресурсов и улучшить экологию окружающей среды.
Переход от нерегулируемого к регулируемому электроприводу является устойчивой тенденцией развития современных технологий.
Стабильный рост выпуска регулируемых электроприводов связан с успехами в области промышленного производства новых типов полупроводниковых ключей (MOSFET - полностью управляемый полевой транзистор, IGBT - биполярный транзистор с изолированным затвором), а также аппаратных и микропроцессорных средств управления ими.
Проникновение регулируемого электропривода в механизмы массового применения (насосы и вентиляторы, бытовая техника и электроинструмент, автомобильная техника и т.п.) сдерживается в основном относительной дороговизной по сравнению с нерегулируемым электроприводом.
Известно достаточно эффективное решение этой проблемы - это вентильноиндукторный электропривод (ВИП) [7, 8, 25, 26, 30-35, 38-40].
Отметим, что в данной работе рассматривается только вентильноиндукторный электропривод, имеющий в своем составе вентильно-индукторную машину (ВИМ) с самоподмагничиванием. Среди электроприводов с индукторными машинами эта конфигурация наиболее интенсивно исследовалась и развивалась последние 15 лет. В зарубежной литературе она получила название Switched Reluctance Motors (SRM), а электроприводы на ее основе - Switched Reluctance Drive (SRD) или в немецкой интерпретации - Geschalteter Reluktanzantrieb. В этих названиях подчеркивается специфика управления силовым (электронным) коммутатором в функции углового изменения собственных индуктивностей фаз маши-

Схема со средней точкой для двухфазной машины приведена на рис.2.3.
Рис.2.3. Схема со средней точкой
Режимы «Р2» в данной схеме образуются при каждом открытии 7Т1 или УТ2 и, следовательно, подключении фаз 1 или 2 к “своим” напряжениям - VI (напряжение на верхней емкости фильтра на рис.2.3), ГО (напряжение на нижней емкости фильтра на рис.2.3), а режимы «РО» - к “чужим” напряжениям через Т>1, Т)2 (112 для фазы 1,111 для фазы 2).
Каждый раз при образовании режима «Р2» для фазы 1 происходит разряд верхней (“своей”) емкости фильтра, а при образовании режима «РО» происходит заряд нижней (“чужой”) емкости фильтра (аналогично проходит разряд “своей” и заряд “чужой” емкостей фильтра при работе фазы 2).
При наличии токов сразу двух фаз разряд или заряд емкостей будет зависеть от уровня токов. Если, например, одновременно фаза 1 находится в режиме «РО», а фаза 2 находится в режиме «Р2» уровень напряжения на нижней емкости фильтра будет зависеть от соотношения величины фазных токов. До тех пор пока спадающий ток фазы 1 будет больше нарастающего тока фазы 2, будет происходить заряд нижней емкости фильтра. Когда ток фазы 2 станет больше тока фазы 1, начнется ее разряд (аналогично для верхней емкости фильтра).