Синхронный реактивный электропривод с независимым управлением по каналу возбуждения и предельными характеристиками по быстродействию и перегрузочным способностям

• Автор: Григорьев, Максим Анатольевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 325 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТЕЙ РЕГУЛИРУЕМЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ С ПОЗИЦИЙ РЕАЛИЗАЦИИ ПРЕДЕЛЬНЫХ РЕЖИМОВ
1.1. Обобщенные требования технологического процесса к электроприводам, реализующим предельные режимы работы
по быстродействию и перегрузочной способности
1.2. Новые подходы к синтезу современных регулируемых электроприводов переменного тока
1.3. Новые типы электроприводов
1.3.1. Вентильно-индукторные электроприводы
1.3.2. Синхронные реактивные электроприводы с независимым управлением по каналу возбуждения
1.4. Этапы синтеза регулируемых электроприводов, реализующих предельные режимы работы
1.5. Оценка возможностей каждого из этапов разработки
Выводы по главе
2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КОМПЛЕКСА “ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ - ДВИГАТЕЛЬ”
2.1. Предварительная оценка возможностей существующих математических моделей электроприводов переменного тока
2.2. Обобщенная математическая модель электропривода переменного тока
2.2.1. Математическое описание электромеханического преобразователя с различными конфигурациями
магнитной системы
2.2.2. Математическое описание полупроводникового преобразователя
2.2.3. Анализ возможностей распараллеливания расчетов в электроприводах переменного тока
2.3. Анализ программно-технических возможностей суперкомьютерного центра Скиф-Аврора
2.4. Алгоритм расчета математической модели
с распараллеливанием вычислительных операций
2.5. Оценка адекватности предложенной математической
модели
2.6.Частные случаи математических моделей электроприводов переменного тока

2.6.1. Математическая модель асинхронного электропривода
2.6.2. Математическая модель синхронного электропривода
2.6.3. Математическая модель электропривода с СРМНВ
Выводы по главе
3. СПОСОБЫ ДОСТИЖЕНИЯ УЛУЧШЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ В ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ С СРМНВ
В СОПОСТОВЛЕНИИ С ДРУГИМИ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ
ЗЛ. Основные термины и определения. Показатели эффективности регулируемого электропривода
3.2. Влияние способа управления на удельные показатели
3.2.1. Управление в электроприводах постоянного тока
3.2.2. Управление в асинхронных электроприводах
3.2.3 Управление в синхронных электроприводах
с возбужденным ротором
3.2.4. Управление в синхронных реактивных
электроприводах и СРМНВ
3.3. Влияние способа управления на перегрузочные показатели электроприводов
3.4. Предельные скоростные режимы работы электроприводов
Выводы по главе
4. ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ КОМПЛЕКСА “ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ - ДВИГАТЕЛЬ”
4.1. Постановка задачи многокритериальной оптимизации с позиции достижения предельных показателей
по быстродействию и перегрузочной способности
4.2. Общая задача определения рационального соотношения затрат на активные материалы в системе
“Регулируемый преобразователь - двигатель”
4.2.1. Решение задачи в системе с идеальным
источником питания
4.2.2. Уточнение задачи с учетом нагрузочной диаграммы электропривода
4.2.3. Решение задачи в системе с реальным
источником питания
4.3. Выбор основных размеров электромеханического преобразователя
4.3.1. Постановка задачи выбора главных размеров двигателя
4.3.2. Алгоритм выбора размеров и уточнение
весовых коэффициентов расхода активных материалов
4.3.3. Анализ результатов расчета

4.4. Выбор структуры и параметров силовых цепей
4.4.1. Особенности работы электропривода при ограниченном
числе фаз полупроводникового преобразователя
4.4.2. Выбор схемы силовых цепей при минимизации
затрат на электропривод
4.4.3. Выбор схемы силовых цепей при минимизации электрических потерь в электроприводе
4.5. Оптимальные решения по критерию Парето
Выводы по главе
5. СИНТЕЗ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА
5.1. Классификация структур управления электроприводами переменного тока
5.2. Обобщенная структура управления
электроприводом с СРМНВ
5.2.1. Матричная модель контура регулирования
момента как многомерной системы
5.2.2. Анализ факторов, способствующих увеличению числа независимых управляющих воздействий
5.2.3. Выбор управляющих воздействий в электроприводе с СРМНВ
5.3. Обоснование возможности аппроксимации динамических характеристик электропривода с СРМНВ линейными звеньями
5.3.1. Физические модели электроприводов с СРМНВ
5.3.2. Особенности идентификации электропривода с СРМНВ частотными методами
5.3.3. Частотные характеристики контуров регулирования
фазных токов
5.3.4. Частотные характеристики контура регулирования электромагнитного момента. Принятая математическая модель.
5.4. Синтез структур управления электроприводами с СРМНВ
5.4.1. Системы управления с независимым возбуждением
5.4.2. Системы управления с последовательным возбуждением
5.4.3. Системы управления с двухзонным
регулированием скорости
5.4.4. Потери в электроприводах при разных законах регулирования
5.5. Особенности работы электропривода с СРМНВ на повышенных угловых скоростях
5.5.1. Структурная схема канала регулирования момента

Рациональный выбор соотношения активных материалов в электроприводе может быть решен на этапе параметрической оптимизации электропривода. На этом этапе получают ответ, могут ли применяться традиционные подходы к выбору габаритных размеров электромеханических преобразователей или требуются уточнения, если в качестве критерия эффективности выступает показатель минимума массы системы (или максимума перегрузочного момента).
Выбор структур и параметров корректирующих связей требует предварительной оценки принятой упрощенной модели электропривода (этапы 4 и 5).
Оптимальные траектории движения рабочего органа могут быть сформулированы после детального изучения технологического процесса. Результат, полученный на 6 этапе дает ответ, насколько успешным является решение. При необходимости выполняется возврат к предыдущему этапу. Как правило, приходится уточнять показатели эффективности и снова решать задачу параметрической оптимизации (3 этап).
1.5. Оценка возможностей каждого из этапов разработки
Дадим предварительную оценку возможностей 3 и 6 этапов, которые являются наиболее трудозатратными. Расчет выполним на примере электропривода с СРМНВ.
На уровне принципа действия эффективность конструкции ротора и формы фазного тока можно пояснить следующим образом [19]. Пусть в исходном варианте (рис. 1.10, а) ротор имеет идеальную неявнополюсную конструкцию и не содержит обмоток. На статоре равномерно по всей окружности размещено бесконечно большое число проводников, которые создают равномерную линейную нагрузку идеальной двухполюсной обмотки с полным шагом. Пусть токи в проводниках, расположенных вдоль дуги полуокружности abc, текут “от нас”, а в проводниках, расположенных вдоль дуги полуокружности cda - “к нам”. Разобьем окружность всей расточки статора на четыре равные дуги: ab, Ъс, cd, и da. Тогда проводники, принадлежащие дугам ad и Ьс, создадут МДС возбуждения,