Модели, алгоритмы и структуры систем оптимального управления синхронными электрическими машинами

• Автор: Шестаков, Александр Вячеславович
• Шифр специальности: 05.13.01, 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Киров
• Количество страниц: 173 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

ГЛАВА 1. СТАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ СИНХРОННЫХ МАШИН С УЧЕТОМ НАСЫЩЕНИЯ И ПОТЕРЬ В СТАЛИ

1.1 Обзор статических моделей синхронных машин

1.2 Модель автономной синхронной машины.

1.3 Модель синхронной машины, работающей параллельно с мощной

сетью . .

Выводы по первой главе

ГЛАВА 2. МОДЕЛИ ДИНАМИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ СИНХРОННЫХ МАШИН С УЧЕТОМ УГЛА МАГНИТНОГО ЗАПАЗДЫВАНИЯ И НАСЫЩЕНИЯ.

2.1 Обзор моделей динамических режимов СМ.

2.2 Исследование влияния насыщения и угла магнитного запаздывания на параметры синхронных машин
2.3 Синхронный генератор.
2.4 Динамическая модель синхронного двигателя.
2.5 Модель вентильного сварочного генератора.
Выводы по второй главе.
ГЛАВА 3. АЛГОРИТМЫ И СТРУКТУРЫ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ СИНХРОННЫМИ МАШИНАМИ
3.1 Обзор методов исследования оптимального управления
3.2 Управление асинхронным пуском синхронного двигателя.
3.2.1 Качественная модель синхронного двигателя.
3.2.2 Задача быстродействия
3.2.3 Система управления асинхронным пуском СД
3.3 Управление вентильным сварочным генератором.
3.3.1 Качественная модель вентильного сварочного генератора.Ю
3.3.2 Задача быстродействия ИЗ
3.3.3 Задача минимизации отклонений тока сварки и тока возбуждения. И
3.3.4 Структуры оптимального управления ВСГ.П
Выводы но третьей главе .
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ И РЕАЛИЗАЦИЯ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ СИНХРОННЫМИ МАШИНАМИ
4.1 Обзор методов синтеза управляющих устройств .
4.2 Исследование вариантов структур оптимального управления ВСГ
на основе логикокомбинаторного подхода
4.3 Исследование переходных процессов в системах оптимального
управления СД и ВСГ.
4.3.1 Исследование переходных процессов при управлении СД
4.3.2. Моделирование переходных процессов при управлении ВСГ
4.4 Способы реализации элементов структур систем управления ВСГ
Выводы по четвертой главе. .
Заключение .
Литература


В настоящее время все большее распространение Получает метод проводимостей зубцовых контуров (МЗК) [, ], который с минимальными допущениями позволяет весьма точно рассчитать поле в насыщенной электрической машине, а следовательно и параметры машины. Однако, даже несмотря на наличие быстродействующих современных ЦВМ, анализ переходных процессов с использованием МЗК пока еще связан с довольно большими временными затратами, т. Кроме того, МЗК, как и другие методы, не позволяет учесть угол магнитного запаздывания, возникающий в магнитной системе вследствие гистерезиса и наведения вихревых токов. В данной работе впервые предлагается методика учета угла магнитного запаздывания в СМ. Кроме того, предложен способ достаточно точного и нетрудоемкого для решения на ЦВМ учета насыщения в расчетах статических и динамических режимов СМ. Необходимость учета потерь в стали и угла магнитного запаздывания вызвана все более широким использованием высокочастотных СМ, где зачастую по различным соображениям (в основном экономического характера) используются стали с большими удельными потерями, либо при изготовлении магнитной системы допущены возможности замыкания листов сердечника и повышение магнитных потерь. Целью диссертации является разработка инженерных методик для решения задач но созданию и исследованию систем оптимального управления СМ с применением качественных и точных моделей СМ, учитывающих магнитные потери и насыщение. Создание статических моделей СМ, учитывающих магнитные потери и насыщение. Исследование влияния насыщения и угла магнитного запаздывания на параметры СМ и разработка динамических моделей СМ, учитывающих названные факторы. Исследование алгоритмов и структур оптимального управления СМ на базе качественных моделей СМ с использованием принципа максимума и условия общности положений для нелинейного динамического объекта. Применение созданных точных моделей СМ для исследования динамических свойств разработанных устройств оптимального управления. Новые модели статических режимов СМ с учетом потерь в стали: угловых характеристик автономной СМ и СМ, работающей параллельно с мощной сетью. Динамические модели СМ на основе новой методики учета угла магнитного запаздывания и насыщения в динамических режимах СМ; новая матрица относительных индуктивностей СМ. Разработка алгоритмов и структур оптимального управления синхронными электроприводами на основе ИМ, дополненного УОП, с применением качественных моделей СМ. Применение разработанных точных моделей СМ для исследования динамических свойств синхронных электроприводов со спроектированными в данной работе системами оптимального управления СМ. Степень новизны научных результатов. Создана методика учета потерь в стали в статических режимах работы и угловая характеристика СМ , отличающиеся тем, что впервые получена угловая характеристика автономной СМ, существенно отличающаяся от аналогичной характеристики СМ, работающей с мощной сетью. Полученные новые зависимости используются для расчета параметров при построении качественных моделей СМ. Также разработана методика построения угловой характеристики СМ, работающей с мощной сетью, отличающаяся учетом угла магнитного запаздывания. Названные методики позволяют более точно определять условия устойчивой работы реальной СМ. Методика расчета параметров СМ, отличающаяся тем, что впервые показано влияние угла магнитного запаздывания и связанное с этим появление взаимоиндуктивных составляющих между продольной и поперечной осями СМ. Разработаны модели динамических режимов СМ, отличающиеся применением названной методики учета угла магнитного запаздывания, а также методики учета насыщения с помощью действующих значений токов и ЭДС СМ. Указанные динамические модели позволяют более точно представить изменения параметров в переходных процессах реальных СМ. Применена методика использования ИМ и условия общности положений для анализа оптимального управления СМ, отличающаяся применением качественных моделей СМ. Данная методика при правильно выбранных допущениях существенно сокращает объемы вычислений и позволяет получить алгоритм управления в аналитическом виде, в функции координат и параметров объекта управления (СМ).