Управление исполнительными устройствами систем автоматизированного электропривода на основе бесконтактных двигателей постоянного тока

• Автор: Кукушкин, Юрий Тимофеевич
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 182 с. : ил.

Оглавление
Введение.

Глава 1. Бесконтактные двигатели постоянного тока. Тенденции их совершенствования.

1.1 Бесконтактные двигатели устройств автоматизированного привода. Области применения и особенности требований, предъявляемых к двигателям.
1.2 Основные направления совершенствования характеристик бесконтактных двигателей постоянного тока. Методы реализации перспективных направлений.,
1.3 Обратная связь в системе управления бесконтактным двигателем. Датчики обратной связи.
1.4 Желаемые идеализированные механические характеристики БДПТ устройств автоматизированного привода.

1.5 Бесконтактные двигатели торцевого исполнения.

Выводы.
Глава 2. Способы и схемы формирования рабочих характеристик бесконтактных двигателей постоянного тока.
2.1 Формирование механической характеристики двигателя для режима стабилизации средней за оборот скорости вращения.
2.1.1 Принцип формирования механической харакгеристики.
2.1.2 Схема формирования сигнала обратной связи по скорости.
2.1.3 Устройство формирования токовых импульсов в якорных обмотках с использованием сигналов обратной связи.
2.1.4 Формирование механической характеристики
бесконтактного двигателя с помощью обработки импульсных сигналов управления.
2.2 Блок управления БДПТ с одновременной стабилизацией мгновенной и средней за оборот скоростей вращения двигателя.
2.2.1 Анализ закономерностей формирования ЭДС вращения и электромагнитного момента бесконтактного двигателя при торцевом исполнении его силового блока
2.2.2 Бесконтактный двигатель с тактовой стабилизацией мгновенной скорости.
2.3 Формирование рабочих характеристик БДПТ для режимов стабилизации электромагнитной мощности и момента.
Выводы.
Глава 3. Датчики углового положения ротора.
3.1 Анализ требований, предъявляемых к датчикам положения ротора.
3.2 Принцип построения индуктивного датчика положения ротора.
3.3 Взаимодействие ЧЭ индуктивного датчика с ферромагнитным индуктором.
3.4 Взаимодействие ЧЭ индуктивного датчика с немагнитным проводящим индуктором.
3.5 Индуктивный резонансный датчик положения ротора.
3.6 Емкостной датчик положения ротора.
3.6.1 Принцип построения емкостного датчика положения.
3.6.2 Конструкция и схема построения емкостных датчиков углового положения ротора.
3.6.3 Экспериментальные исследования емкостных датчиков.
Выводы.
Глава 4. Экспериментальные исследования бесконтактного двигателя постоянного тока.
4.1 Разработка элементов конструкции и схемы управления бесконтактного двигателя постоянного тока.
4.2 Цели и задачи экспериментальных исследований.
4.3 Исследование пространственного распределения магнитной индукции в воздушном зазоре БДПТ.
4.4 Исследование ЭДС самоиндукции в якорных обмотках БДПТ.
4.5 Исследование стационарных рабочих характеристик опытного образца двигателя с отключенной обратной связью.
4.6 Исследование временных зависимостей изменения напряжений и токов в якорных обмотках двигателя.
4.7 Исследование механических характеристик управляемого бесконтактного двигателя.
4.7.1 Бесконтактный двигатель с использованием в цепи обратной связи микропроцессора.
4.7.2 Результаты экспериментальных исследований рабочих характеристик управляемого БДПТ.
4.8 Исследование выходных характеристик индуктивного датчика углового положения ротора.
Выводы.
Заключение.
Список литературы


Д. Косулина, Г. Е. Михайлова, М. Г. Чиликина, А. К. Аракеляна и многих других. Это позволило разработать и внедрить в массовое производство серии бесконтактных двигателей, используемых как в робототехнике, так и других отраслях, такие как ДБМ, ДВУ, ДБ, ВДПМ, ДСДА и другие. В ЦНИИРТК г. СанктПетербург проводится разработка электромеханических модулей для промышленных роботов. В то же время следует отметить, что в настоящее время отечественная промышленность не освоила в массовом производстве двигатели, которые бы обеспечивали все расширяющиеся требования к электромеханическому приводу как для робототехнических систем или вычислительной техники, так и для устройств специального назначения, например, используемых в космической технике. В известных работах обнаруживается противоречивость рекомендаций по оптимальному выбору направлений проектирования двигателей и их зависимости от требований, предъявляемым к конкретным образцам 2, 6, , , , , , . Хотя в настоящее время достаточно полно проработаны вопросы проектирования машинной части БД , , , , , методика проектирования блока управления и вспомогательных датчиков изучена еще недостаточно. Мало исследованы вопросы формирования характеристик коммутационных импульсов в силовом блоке, оказывающих существенное влияние на выходные параметры двигателя и исполнительного блока в целом. Учитывая, что сфера использования бесколлекторных двигателей непрерывно расширяется, необходимо рассмотреть общие подходы в решении специфических задач, которые являются превалирующими для определенных классов двигателей. Одной из важнейших характеристик любого двигателя является его КПД. В работах , , , показано, что улучшение этого параметра, прежде всего, может быть достигнуто путем снижения уровня гармонических составляющих в кривой ЭДС вращения на интервале коммутации, так как при этом уменьшаются пульсации тока, а, следовательно, потери мощности в якорных обмотках. При постоянном напряжении питания секций это соответствует выполнению следующего условия для любого текущего значения угла поворота ротора а на участке коммутации. При произвольной форме напряжений питания секции в обмотке наилучшие энергетические показатели достигаются, если производная разности напряжения питания ма и суммарная ЭДС вращения еа при одновременной работе нескольких обмоток была бы постоянной в любой момент времени , т. И1Ц 1. Важным условием повышения энергетических показателей является уменьшение потерь в блоке коммутации, которые, как правило, являются определяющими в суммарном расходе энергии в блоке управления. При питании обмоток от источника постоянного напряжения желательно, чтобы ЭДС была бы постоянной во всем интервале коммутации соответствующей обмотки, что, возможно, обеспечить при распределении потокосцепления 1 индукции вдоль образующей ротора, меняющегося по линейному закону. На практике требуемая форма ЭДС вращения обеспечивается путем подключения дополнительных секций вольтодобавки, пространственно сдвинутых относительно основной обмотки на некоторый угол . Возможна приближенная реализация постоянства ЭДС путем использования специальных форм индуктора постоянного магнита, либо изменением величины воздушного зазора в интервале полюсного деления. Однако эти меры приводят к усложнению конструкции двигателя, значительному увеличению габаритов и снижению коэффициента использования электрической машины по мощности. Одним из путей улучшения энергетических характеристик двигателя является моделирование формы тока к соответствующей форме ЭДС вращения в интервале коммутации. Эта задача решается путем создания БД с позиционной модуляцией , , . Бесконтактные двигатели с позиционной модуляцией БДПМ обеспечивают такой режим, при котором функция изменения тока в якорных обмотках соответствует закономерности изменения ЭДС в интервале позиционного смещения полюсов ротора относительно якорных обмоток статора. На рис. ДСДА6, обеспечивающая позиционную модуляцию фазных напряжений, и временные диаграммы напряжений на отдельных ее узлах.