Повышение эффективности мобильных машин в АПК на основе векторно-алгоритмического управления электродвигателем

• Автор: Еремочкин, Сергей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.20.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 155 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение
Глава 1. Обоснование выбора типа электродвигателя и анализ существующих методов запуска, работы и регулирования скорости трехфазных асинхронных короткозамкнутых электродвигателей при питании от однофазной сети

1.1 Обзор мобильных сельскохозяйственных электрифицированных машин

1.2 Обзор мобильных сельскохозяйственных электрифицированных машин с регулируемым и нерегулируемым трехфазным асинхронным электроприводом..
1.3 Работа и запуск трехфазных электродвигателей от однофазной сети без возможности осуществления регулирования угловой скорости электродвигателя
1.4 Способы регулирования угловой скорости трехфазного асинхронного короткозамкнутого электродвигателя, питание которого осуществляется от однофазной сети

1.5 Выводы по главе 1, цели и задачи исследований

Глава 2. Разработка, расчет и исследование полупроводниковых преобразователей векторно-алгоритмического типа для управления трехфазными асинхронными короткозамкнутыми двигателями, при питании от однофазной сети переменного тока
2.1 Обоснование векторно-алгоритмического метода создания и управления вращающимся магнитным полем статора электродвигателя
2.2 Разработка и исследование силовой схемы преобразователя векторноалгоритмического типа для запуска и работы трехфазных асинхронных коротко-замкнутых двигателей мобильных сельскохозяйственных электрифицированных машин от однофазной сети переменного тока
2.3 Разработка и исследование силовых схем преобразователей векторноалгоритмического типа для запуска, работы и регулирования угловой скорости трехфазных асинхронных короткозамкнутых двигателей, при питании от однофазной сети переменного тока
2.3.1 Разработка и исследование силовой схемы преобразователя векторноалгоритмического типа для запуска, работы и регулирования угловой скорости трехфазных асинхронных короткозамкнутых двигателей, при соединении обмоток статора по схеме «треугольник»
2.3.2 Разработка и исследование силовой схемы преобразователя векторноалгоритмического типа для запуска, работы и регулирования угловой скорости трехфазных асинхронных короткозамкнутых двигателей, при соединении обмоток статора по схеме «звезда с выводом нулевой точки»
2.4 Синтез системы автоматического управления для разработанных полупроводникового векторно-алгоритмического коммутатора и преобразователей
2.4.1 Системы автоматического управления для разработанных полупроводниковых векторно-алгоритмических преобразователей на логической элементной базе
2.4.2 Система автоматического управления для однофазно-трехфазного транзисторного реверсивного коммутатора на цифровой элементной базе
2.5 Выводы по главе
Глава 3. Теоретический расчет и исследование характеристик трехфазного
асинхронного короткозамкнутого электродвигателя, запуск и работа которого осуществляется от однофазной сети посредством векторно-алгоритмического управления
3.1 Обоснование разработки векторно-алгоритмического метода расчета среднего значения векторов напряжения статорных обмоток трехфазного асинхронного короткозамкнутого электродвигателя, запуск и работа которого осуществляется от однофазной сети посредством векторно-алгоритмического управления
3.2 Методика расчета среднего значения векторов напряжения статорных обмоток электродвигателя при векторно-алгоритмическом управлении
3.2.1 Порядок расчета суммарного значения векторов напряжения статорных обмоток электродвигателя в периоде регулирования для соединения статорных обмоток электродвигателя по схеме «треугольник»
3.2.2 Порядок расчета суммарного значения векторов напряжения статорных обмоток электродвигателя в промежутке коммутации для соединения статорных обмоток электродвигателя по схеме «звезда без вывода нулевой точки»
3.2.3 Порядок расчета суммарного значения векторов напряжения статорных обмоток двигателя в промежутке коммутации для соединения статорных обмоток по схемам «звезда с выводом нулевой точки» и «разъединенная звезда»
3.2.4 Общая часть порядка расчета среднего значения векторов напряжения статорных обмоток электродвигателя при векторно-алгоритмическом управлении
3.3 Разработка алгоритма расчета среднего значения векторов напряжения статорных обмоток электродвигателя при векторно-алгоритмическом управлении, для соединения статорных обмоток электродвигателя в «звезду», «треугольник», «звезду с выводом нулевой точки» и «разъединенную звезду»
3.4 Исследование и расчет механических характеристик трехфазного асинхронного короткозамкнутого электродвигателя, запуск и работа которого осуществляется от однофазной сети посредством разработанных преобразователей
3.5 Программное обеспечение для расчета среднего значения векторов напряжения статорных обмоток электродвигателя при векторно-алгоритмическом управлении, при питании от однофазной сети
3.6 Выводы по главе
Глава 4. Опытно-экспериментальные исследования механических рабочих и
энергетических характеристик мобильных сельскохозяйственных электрифицированных машин в условиях сельскохозяйственного производства
4.1 Описание лабораторной установки для проведения экспериментальных исследований энергетических характеристик трехфазного асинхронного коротко-замкнутого электродвигателя
4.2 Опытно-экспериментальные характеристики трехфазного асинхронного короткозамкнутого электродвигателя, запуск и работа которого осуществляется от однофазной сети посредством однофазно-трехфазного транзисторного реверсивного коммутатора

Рисунок 1.13- Схема соединения обмоток статора асинхронного электродвигателя в треугольник (а) и в двойную звезду (б), в) - механические характеристики электродвигателя при изменении числа пар полюсов
Достоинством данного способа регулирования частоты вращения асинхронного двигателя является отсутствие дополнительных потерь энергии в цепи статора и ротора при регулировании.
Однако недостатком данного способа является: во-первых, невозможность повышения скорости регулирования путем изменения числа пар полюсов, во-вторых, малое изменение угловой скорости при числе пар полюсов более трех, но при этом значительное повышение габаритов и стоимости электропривода, в третьих, первое уменьшение скорости возможно сразу в два раза, а это не всегда необходимо. При однофазном включении обмоток асинхронного двигателя этот способ вообще малопригоден.
Регулирование угловой скорости асинхронного электродвигателя изменением частоты питающего напряжения. Изменяя частоту питающего напряжения на обмотках статора асинхронного электродвигателя, можно изменять частоту вращения магнитного поля статора как выше, так и ниже частоты питающей сети, а следовательно, и скорость вращения ротора [84-85]. Однако, при повышении частоты необходимо увеличивать питающее напряжение, что проблематично. Регулирование частоты вращения электродвигателя при этом способе требует двойного преобразования энергии, вначале трехфазное напряжение выпрямляется, а затем преобразуется в трехфазную систему напряжений регулируемой частоты [86-89]. На рисунке 1.14 показана одна из возможных схем частотного управ-