Энергосберегающий синхронно-гистерезисный электропривод

• Автор: Калыгин, Андрей Игоревич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Новоуральск
• Количество страниц: 140 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СИНХРОННО-ГИСТЕРЕЗИСНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ И ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ НА ЕГО ОСНОВЕ
1.1. Общие направления исследований работы СГД
1.2. Основные недостатки СГД и пути их устранения
1.3. Однодвигательный гистерезисный привод
1.4. Многодвигательный гистерезисный привод
1.4.1. Многодвигательные гироприборы
1.4.2. Ультрацентрифуги технологических линий разделения изотопов тяжелых веществ
1.5. Преобразователи частоты для питания ультрацентрифуг
технологических линий разделения изотопов тяжелых веществ
2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СГД
2.1. Постановка задачи
2.2. Построение математической модели СГД
2.2.1. Математическая модель идеализированного СГД
2.2.2. Аппроксимация циклов перемагничивания гистерезисного материала
3. РАЗРАБОТКА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ ДЛЯ ПИТАНИЯ ГРУППЫ СГД
3.1. Математическая модель активного выпрямителя тока
3.1.1. Дискретная математическая модель АВТ
3.1.2. Непрерывная математическая модель АВТ
3.2. Математическая модель АИТ
4. СИНТЕЗ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО СИНХРОННО-ГИСТЕРЕЗИСНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА
4.1. Синтез САУ выпрямленного и сетевых токов АВТ
4.2. Компьютерное моделирование и экспериментальное исследование
режимов работы АВТ
4.3. Синтез САУ выходного напряжения АИТ
4.4. Контур демпфирования синхронных качаний СГД

4.5. Структура энергосберегающего синхронно-гистерезисного
электропривода
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Выбор типа электрического двигателя для использования в составе системы электропривода, предназначенном для решения тех или иных технических задач, определяется характеристиками и особенностями электродвигателя как электромеханического преобразователя энергии определенного типа, имеющимися алгоритмами управления и возможностью реализации этих алгоритмов современными управляющими устройствами.
На протяжении последних лет в области регулируемых электроприводов большое внимание уделяется разработке и внедрению бесколлекторных электроприводов на базе электрических двигателей переменного тока. Помимо дальнейшего развития хорошо изученных асинхронного и синхронного двигателей, ведутся исследования в области создания и развития новых типов электрических машин, обладающих простой, а, следовательно, надежной конструкцией. К таким типам двигателей относятся, например, появившиеся сравнительно недавно вентильные и вентильно-индукторные или по другой терминологии реактивные индукторные, коммутируемые синхронно-реактивные электродвигатели, существование которых было бы просто невозможно без соответствующего развития преобразовательной и вычислительной техники. В то же время, существует электрический двигатель с вековой историей, обладающий столь же простой и надежной конструкцией, что и вновь разрабатываемые типы машин. Речь идет о синхронно-гистерезисном двигателе (СГД) - машине с уникальными характеристиками, но в силу сложности протекающих в ней электромагнитных процессов, являющейся в настоящее время одной из наименее изученных и имеющей, в связи с этим, ограниченное применение. Такое положение в области гистерезисного электропривода обусловлено, прежде всего, нелинейностью и неоднозначностью процессов, протекающих в гистерезисном слое ротора.
СГД обладает следующими замечательными характеристиками:
- простота и прочность конструкции, повышенная надежность;

ротора, влияния высших гармоник магнитного поля и вихревых токов [10, 1 1, 23, 64, 65].
В работах [40-441 описаны модель и созданный на ее основе пакет компьютерных программ для расчета гистерезисных электродвигателей и моделирования установившихся и квазистатических режимов работы СГД с учетом высших гармонических составляющих, частных петель перемагничивания и вихревых токов.
Главной целью данной диссертационной работы является исследование функционирования системы «ПЧ-СГД» и проведение синтеза системы автоматического регулирования электропривода. Следовательно, все создаваемые в рамках данной работы математические модели должны удовлетворять условию возможности их применения в модельном эксперименте, проводимым с использованием современных вычислительных средств.
Проведение расчета, основанном на табличных данных экспериментальных измерений неудобно, из-за необходимости ввода большого объема исходной информации, большого числа точек [47, 48]. Кроме того, данный способ не позволяет варьировать и обрабатывать исходные экспериментальные данные. Для точного дифференцирования кривых намагничивания необходимо предварительное сглаживание введенных точек.
Проблема описания циклов перемагничивания гистерезисных материалов стоит очень давно. Этому вопросу посвящено большое количество публикаций [4, 10, 1 1, 14-17, 19-22, 37, 45, 58-60], в которых рассмотрены различные варианты аппроксимации, но какого-либо универсального, позволяющего полностью описать и относительно просто рассчитать, процесс перемагничивания гистерезисного материала, решения найти пока не удалось. Поэтому при расчете электромагнитных процессов, в основе которых лежит явление магнитного гистерезиса, одной из основных задач является правильный выбор модели, учитывающей главные особенности поведения ферромагнитного материала в заданных режимах перемагничивания.
Основной особенностью гистерезисного материала является наличие множества кривых намагничивания, принадлежащих области