Разработка и исследование двухфазного вентильно-индукторного электропривода насосов горячего водоснабжения

• Автор: Алямкин, Дмитрий Иванович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 229 с. : ил.

ГЛАВА 1. КОНСТРУКЦИИ ВЕНТИЛЬНО-ИНДУКТОРНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ, ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ. ВЫБОР БАЗОВОЙ КОНСТРУКЦИИ

1.1 Формулировка требований к электроприводу насосов горячего

водоснабжения

1.2 Типы вентильно-индукторных двигателей

1.2.1 Вентильно-индукторный двигатель с постоянными магнитами

1.2.2 Вентильно-индукторный двигатель с независимым возбуждением

1.2.3 Вентильно-индукторные двигатели с самовозбуждением

1.2.3.1 Двухфазные вентильно-индукторные двигатели с самовозбуждением (ТРБЯМ)

1.3 Выбор базовой конструкции двигателя. Формулирование целей и задач

работы

1.4 Выводы по главе

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА С ДВУХФАЗНЫМ ВЕНТИЛЬНО-ИНДУКТОРНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ
2.1 Модель двухфазного вентильно-индукториого двигателя с самовозбуждением, учитывающей нелинейность магнитной системы двигателя
2.1.1 Конструкция и принцип работы двухфазного вентильно-индукторного
двигателя с самовозбуждением
2.1.2 Исходные данные для построения модели
2.1.3 Математическая обработка исходных данных для увеличения разрешения
поверхности зависимости потокосцепления фазы от тока фазы и углового положения вала ротора
2.1.4 Применение энергетического подхода для получения поверхности
зависимости момента фазы от тока фазы и углового положения вала ротора
2.1.5 Верификация произведенной математической обработки исходных
данных
2.1.6 Построение модели двигателя
2.1.7 Реализация модели двигателя в среде МАТЬАВ
2.2 Разработка компьютерной модели системы управления двухфазным
вентильно-индукторным двигателем
2.2.1 Структура системы управления
2.2.2 Реализация модели системы управления в среде численного моделирования
МАТЬАВ
2.2.2.1 Модуль системы управления
2.2.2.1.1 Принципы релейного регулирования токов фаз
2.2.2.1.2 Понятие углов коммутации
2.2.2.2 Модуль обработки сигналов датчика положения ротора
2.2.2.2.1 Квадратурное декодирования сигналов датчика положения
2.2.2.2.2 Модуль программной экстраполяции угла
2.2.2.2.3 Модуль расчета скорости
2.2.3 Обоснование применения датчика положения ротора низкого разрешения
2.2.4 Алгоритм определения зависимостей оптимальных углов коммутации в
функции скорости двигателя
2.2.5 Доработка геометрии магнитопровода двигателя
2.3 Выводы по главе

ГЛАВА 3. СИНТЕЗ АППАРАТНЫХ СРЕДСТВ И МОДУЛЬНОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДВУХФАЗНЫМ ВЕНТИЛЬНО-ИНДУКТОРНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ
3.1 Синтез аппаратных средств для реализации СУ двухфазным ВИД
3.1.1 Минимальные требования к контроллеру для реализации СУ двухфазным ВИДСВ
3.1.2 Состав модулей, основные интерфейсы и технические данные контроллера
МК20
3.2 Разработка унифицированного программного обеспечения для реализации
системы управления
3.2.1 Структура ядра системы управления двухфазным ВИД СВ
3.2.2 Схема организации программного обеспечения
3.2.3 Использование принципа дискретных автоматов при построении ПО
3.2.4 Алгоритм настройки датчика положения вала ротора
3.2.5 Таблица углов коммутации
3.3 Выводы по главе
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА
4.1 Отладка элементов системы управления
4.1.1 Блок обработки сигналов датчика положения
4.1.2 Блок регулирования токов фаз
4.1.2.1 Блок релейного регулирования токов
4.1.2.2 Блок формирования заданий
4.1.2.3 Блок формирования фронтов тока
4.2 Экспериментальные исследования опытных образцов электродвигателей на
лабораторном стенде
4.2.1 Испытательный стенд
4.2.2 Опытные образцы двигателей
4.2.3 Угловые моментные характеристики двигателей. Сопоставление
экспериментальных данных с теорией
4.2.4 Тепловые испытания
4.2.5 Вибрационные испытания
4.2.6 Шумовые испытания
4.2.7 Результаты испытаний опытных образцов двухфазных ВИД СВ в
лабораторных условиях
4.3 Опытно промышленная эксплуатация двухфазного вентильноиндукторного электропривода в составе комплектного энергосберегающего
оборудования
4.4 Выводы по главе
ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ БЕЗДАТЧИКОВОГО УПРАВЛЕНИЯ ДВУХФАЗНЫМ ВИД СВ
5.1 Исходные данные
5.2 Принцип работы в зоне высоких скоростей. Основной алгоритм рабогы
5.2.1 Учет конфигурации ключей инвертора и потерь на силовых элементах
(транзисторах и диодах)
5.2.2 Алгоритм автоматической подстройки улов коммутации
5.3 Принцип работы наблюдателя положения в зоне низких и нулевых
скоростей
5.3.1 Компенсация взаимного влияния токов фаз
5.3.2 Алгоритм детектирования обратного вращения вала ротора

5.4 Идентификация параметров двигателя
5.5 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
Данные машины ДВИ1.1 У(6/3)
ПРИЛОЖЕНИЕ 2

• Для каждой фазы двигателя по известному току на текущем шаге и угловому положению ротора из зависимости Мэм = ї(ОехІепс1есІ,іехІеМ) находится точка Мм( 0искшюе,іпскомое). Эта точка определяется с помощью такой же процедуры, как и для определения тока.
• Определяется суммарный момент двигателя как сумма моментов каждой из фаз двигателя.
• По известному моменту двигателя на основе уравнения движения:
м-м,=^ (2.6)
определяется скорость двигателя на текущем шаге (электрическая и механическая).
• По известной скорости определяется текущее угловое положение вала ротора (электрическое и механическое).
Последовательность, описанная выше, является алгоритмом расчета модели двигателя на одном интервале квантования. Более подробно алгоритм расчета модели можно проследить по блок схеме представленной на рис. 2.15.