Вентильный электропривод с синхронным реактивным двигателем независимого возбуждения

• Автор: Горожанкин, Алексей Николаевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 138 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 . СОСТОЯНИЕ СОВРЕМЕННОГО РЕГУЛИРУЕМОГО

ЭЛЕКТРОПРИВОДА

1.1. Направления развития современного регулируемого электропривода.

1.2. Асинхронный электропривод

1.3. Синхронный электропривод с бесконтактным синхронным

электродвигателем, имеющим постоянные магниты

1.4. Вентильно-индукторный электропривод

1.5. Состояние разработок в области сверхпроводимости

1.6. Электропривод на базе синхронного реактивного двигателя
1.7. Выводы
Глава 2 . АНАЛИЗ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОПРИВОДА С СРДНВ,
ВЛИЯЮЩИХ НА ЕГО УДЕЛЬНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ
2.1. Постановка задачи
2.2. Определение основных параметров электропривода с СРДНВ
2.3. Оптимизация размеров элементов магнитопровода СРДНВ
2.3.1. Постановка задачи
2.3.2. Решение задачи
2.3.3. Сопоставление показателей-АДи СРДНВ после оптимизации
2.4. Сопоставление результатов электромагнитного расчёта электропривода с СРДНВ разных конструкций
2.5. Удельные показатели электропривода с СРДНВ
2.6 Выводы
Глава 3 . ВЫБОР ЗАКОНОВ УПРАВЛЕНИЯ И СХЕМЫ СИЛОВЫХ ЦЕПЕЙ ЭЛЕКТРОПРИВОДА С СРДНВ
3.1. Факторы, влияющие на выбор законов управления и их оценка..
3.2. Выбор желаемых законов управления электроприводом с СРДНВ..
3.3. Выбор законов управления для повышенных скоростей вращения электропривода с СРДНВ

3.4. Сопоставление вариантов схем силовых цепей и выбор оптимального
3.5. Выбор структуры системы управления электроприводом с СРДНВ
3.6. Выводы
Глава 4 . ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА С СРДНВ НА МОДЕЛИ
4.1. Синтез математической модели
4.2. Моделирование режимов работы
4.2.1. Настройка регуляторов
4.2.2. Результаты моделирования
4.3. Анализ возможностей работы СРДНВ в аварийных режимах
4.4. Выводы
Глава 5 . ОПЫТНЫЙ ОБРАЗЕЦ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ
ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА С СРДНВ
5.1. Разработка и изготовление макета электропривода с СРДНВ
5.1.1. Конструирование макета СРДНВ
5.1.2. Схема силовых цепей электропривода с СРДНВ
5.1.3. Функциональная схема макета электропривода с СРДНВ
5.2. Настройка электропривода с СРДНВ
5.3. Моментные характеристики электропривода с СРДНВ
5.4. Потери в электроприводе с СРДНВ
5.5. Проверка адекватности математической модели
5.5.1. Величины индуктивностей обмоток СРДНВ
5.5.2. Осциллограммы координат электропривода с СРДНВ
5.6. Перспективы применения электропривода с СРДНВ
5.7. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Благодаря достижениям в области информационной и силовой электроники в настоящее время наблюдается бурное развитие регулируемого электропривода переменного тока как на базе традиционных электрических машин, так и на основе новых решений. Одно из направлений прогресса связано с упрощением конструкции электрической машины и усложнением управления благодаря “интеллектуальным” силовым модулям, микроконтроллерам. Примером такого подхода может служить электропривод с синхронным реактивным двигателем независимого возбуждения (СРДНВ).
Идея работы СРДНВ заключается в том, что часть обмоток выполняет функцию возбуждения, а другая создаёт поле реакции якоря, причём регулирование этих полей независимое, а следовательно, появляется способ управления возбуждением машины. Возможность реализации больших перегрузочных моментов и эффективное использование активных материалов при простой,системе управления делает электропривод с СРДНВ серьезным конкурентом лучшим традиционным регулируемым электроприводам переменного тока.
В существующих публикациях по этому электроприводу предложены математические модели СРДНВ' на основе обмоточных функций- и обращённой машины постоянного тока, проведена оптимизация’ линейной- плотности поверхностного тока, предложены и обоснованы алгоритмы управления, разработаны структуры электропривода с СРДНВ, экспериментально доказаны высокие удельные и регулировочные показатели этого электропривода.
Однако возможности электропривода с СРДНВ до конца не исчерпаны. Они заключаются в улучшении удельных показателей за счёт экономии активных материалов, повышения угловой скорости вращения двигателя и оптимизации структуры электропривода. Экономия активных материалов в рассматриваемом электроприводе может быть достигнута изменением конструкции маг-нитопровода статора и оптимизацией размеров его элементов. СРДНВ характеризуется высокой жёсткостью ротора, поэтому появляются дополнительные

Глава 2 . АНАЛИЗ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОПРИВОДА С СРДНВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ЕГО УДЕЛЬНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ
2.1. Постановка задачи
Как показывает обзор литературы, проведённый в предыдущей главе, разработка и производство электропривода с низкой себестоимостью и высокими удельными показателями является актуальной задачей. Для электропривода с СРДНВ были намечены следующие пути решения этой задачи: изменение геометрической формы пакета сердечника статора, повышение частоты вращения двигателя.
Расширенный диапазон регулирования скорости электропривода и несинусоидальная форма индукции в зазоре требуют нестандартного подхода к определению ряда параметров СРДНВ. К таким параметрам следует отнести электромагнитный момент двигателя и потери в стали. В связи с этим необходимо предложить методику определения этих параметров. При этом отдельные фрагменты расчёта ряда узлов электродвигателя желательно сохранить такими же, как в типовых машинах переменного тока.
С помощью этой методики появляется возможность оптимизации геометрических размеров элементов магнитной системы двигателя, что, возможно, позволит увеличить удельный момент СРДНВ по сравнению с соответствующим показателем асинхронного электропривода. Кроме того, изменением геометрии пакета железа статора, возможно, удастся увеличить коэффициент использования железа статора. Все эти предположения требуют проверки, которую мы проведём ниже.
Таким образом, в настоящей главе ставится задача достижения максимальных удельных показателей электропривода путем анализа параметров основных элементов СРДНВ и оптимизации магнитной системы двигателя. Как результат оптимизации целесообразно сопоставить удельные и стоимостные показатели различных вариантов электропривода.