Электротехнические системы с непрерывным токовым управлением вентильными двигателями

• Автор: Соловьев, Владимир Алексеевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 431 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .
Глава 1. ОСНОВЫ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ВЕНТИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ С НЕПРЕРЫВНЫМ ТОКОВЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

1.1. Анализ способов формирования фазных токов в вентильных двигателях

1.2. Энергетические характеристики вентильного двигателя с синусоидальными фазными токами.

1.3. Влияние насыщения силовых транзисторов коммутатора.

1.4. Влияние инерционности электронных узлов вентильного двигателя

и анализ возможных способов е уменьшения.

1.5. Особенности формирования в вентильных двигателях . прямоугольных фазных токов.

1.6. Статические характеристики вентильных двигателей

с прямоугольными фазными токами.

1.7. Повышение равномерности вращения вентильных двигателей с дискретными датчиками положения ротора.
1.8. Защита силовых транзисторов коммутатора и влияние
е особенностей на характеристики вентильного двигателя
1.9. Выводы по гл.1
Глава 2. ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ КАК ЭНЕРГОРЕГУЛИРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ.
2.1. Статические характеристики и потери мощности в импульсном регуляторе постоянного напряжения в режиме непрерывного тока
2.2. Влияние режима прерывистых токов на потери мощности
в импульсном регуляторе постоянного напряжения.
2.3. Динамическая модель импульсного регулятора постоянного напряжения с широтноимпульсной модуляцией
2.3.1. Динамические свойства силовой части импульсного регулятора постоянного напряжения вентильного двигателя.
2.3.2. Устойчивость и точность импульсного регулятора постоянного напряжения с широтноимпульсной модуляцией.
2.4. Анализ возможностей использования релейного импульсного регулятора постоянного напряжения в системах управления вентильными двигателями.
2.5. Сравнительный анализ мощностей потерь в силовых транзисторах коммутатора при импульсном и непрерывном формировании
фазных токов вентильного двигателя
2.6. Выводы по гл.
Глава 3. ИНФОРМАЦИОННОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ НЕПРЕРЫВНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ
3.1. Особенности измерения ЭДС вращения в вентильных двигателях и синхронных тахогенераторах.
3.2. Импульсноаналоговые датчики частоты вращения.
3.3. Дифференцирующие трансформаторы в тахометрических устройствах электротехнических систем управления вентильными двигателями
3.4. Фазовые дискриминаторы и датчики направления вращения
систем управления вентильными двигателями.
3.5. Выводы по гл.З
Глава 4. АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ С НЕПРЕРЫВНЫМ ТОКОВЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
4.1. Структурноалгоритмический синтез электротехнической системы с непрерывным токовым управлением вентильным двигателем
4.1.1. Базовая структура элекгротехнической системы с непрерывным токовым управления вентильным двигателем.
4.1.2. Особенности синтеза алгоритмов управления импульсным регулятором постоянного напряжения
4.2. Анализ эффективности регулирования энергопотребления вентильного двигателя с непрерывным токовым управлением.
4.3. Электропитание электротехнических систем управления вентильными двигателями от источников переменного тока
4.3.1. Особенности потребления электроэнергии системами управления вентильными двигателями с регулируемым энергопотреблением
от однофазного источника переменного тока
4.3.2. Влияние типа фильтра выпрямителя, его параметров и нагрузки импульсного регулятора постоянного напряжения на коэффициент мощности системы управления вентильным двигателем.
4.3.3. Анализ эффективности коррекции коэффициента мощности выпрямителя при принудительной коммутации
мкостного накопителя.
4.4. Выводы по гл.
Глава 5. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ С НЕПРЕРЫВНЫМ ТОКОВЫМ УПРАВЛЕНИЕМ ВЕНТИЛЬНЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ
5.1. Динамическая модель системы управления частотой вращения вентильного двигателя при воздействии периодических возмущений
5.2. Математическая модель и структурная схема вентильного двигателя.
5.3. Схемотехническая модель вентильного двигателя.
5.4. Выводы по гл.
Глава 6. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ, РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ С НЕПРЕРЫВНЫМ
ТОКОВЫМ УПРАВЛЕНИЕМ ВЕНТИЛЬНЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ
6.1. Система автоматического управления частотой вращения и фазовым
положением ротора вентильного двигателя.
6.2. Следящая электротехническая система с исполнительным вентильным двигателем
6.2.1. Экспериментальное исследование следящей системы управления частотой вращения вентильного двигателя
6.2.2. Особенности синтеза адаптивного фаззирегулятора частоты вращения вентильного двигателя
6.3. Индивидуальный вентильный электропривод намоточного механизма мотального автомата
6.4. Электромеханический регулятор натяжения основы ткацкого станка
с двухканальной системой управления вентильным двигателем
6.5. Выводы по гл.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ6 Приложение 1. Программы расчта энергетических характеристик
вентильных двигателей и импульсных регуляторов
постоянного напряжения.
Приложение 2. Акты об использовании внедрении и практической
значимости диссертационной работы
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


КПД электрической машины ВД гм при его нагружении изменяется в пределах 1 гм V и будет больше электромагнитного КПД коллекторного двигателя постоянного тока с большим числом коллекторных пластин, равного V 0,2. Это ещ раз подтверждает известное положение о том, наилучшими энергетическими и объмными показателями электродвигатель электрическая машина обладает при совпадении форм фазных ЭДС вращения и тока ,4,5,5. К достоинствам ВД с обратной связью по фазным токам следует отнести то, что при его пуске, ограничив токи секций фазных обмоток, технически несложно реализовать условие Кт. Это позволяет использовать для электродвигателя с высокой кратностью пускового тока источник питания с ограниченной мощностью и одновременно избежать в большинстве случаев параллельного включения силовых транзисторов, приводящего к увеличению габаритов и стоимости коммутатора. Активный режим силовых транзисторов коммутатора в ВД с непрерывным токовым управлением является основным, но не единственным режимом их работы. Продолжительность пребывания их в каждом из этих режимов соизмерима между собой, поэтому переход силовых транзисторов в комбинированный режим работы приводит к изменению энергетических характеристик и зависимости электромагнитного момента ВД от Кт. При этом сразу можно предположить, что КПД коммутатора повысится, но ухудшится равномерность электромагнитного момента ВД. У Т. V т. Рэу0ст. Подставляя в уравнение 1. Лр. Vv 2 3v0xI2 , 1. Ктр . Из выражения 1. ВД по току . Углы поворота ротора электродвигателя, соответствующие моментам вхождения каждого силового транзистора в режим насыщения, определяются из тригонометрических уравнений, полученных при подстановке в 1. Цр
i 1. УКхл 3V0x. Ж , 1. Ркр 2 Хкр. В рассматриваемом режиме работы ВД токи секций фазных обмоток, как показано на рис. Их искажения обусловлены совместным влиянием на них соответствующих ЭДС вращения i, еа и ЭДС самоиндукции секций i, еа при насыщении силовых транзисторов. Рис. Рис. Интеграл Дюамсля 1. В рассматриваемом случае кмтция происходит при ненулевых начальных условиях, так как в момент вхождения силового транзистора в насыщение по секции фазной обмотки ВД проходит ток. Ненулевые начальные условия в выражении 1. Физические причины возникновения каждой составляющей тока i поясняет электрическая схема замещения контура коммутации секции фазной об мотки при комбинированном режиме работы силовых транзисторов коммутатора, представленная на рис. Переход силового транзистора из активного режима в режим насыщения, как показано на ней, эквивалентен замыканию накоротко идеального источника тока идеальным источником ЭДС . Составляющая С. НЗЧ. ЭДС и напряжений на схеме рис. V 2 рэуО0тсша, соза, . Выражение для тока второй включенной секции ос при 0 а а2 можно получить из 1. Здесь следует отметить, что использование выражения 1. Ог, определяющего момент выхода второго включенного силового транзистора из насыщения, допустимо при Кт. Кх. При больших значениях Кт. Сложность полученных зависимостей токов секций фазных обмоток и определение угла а2 затрудняет использование их для вывода аналитических выражений и анализа энергетических характеристик ВД, поэтому они совместно с выражениями 1. ПЭВМ. Указанная задача облегчается, если учесть, что для рассматриваемых ВД при частотах вращения ниже номинальной, особенно при беспазовом изготовлении статора, с большим запасом выполняется условие 1 рэуС2оЬс 5, на основании которого допустимо принять РэуОоСс 0. С учтом этого формулы 1. Б
V Ктл а, 1 Ктрсо5а1 у
1с1а1Сл1КтрУ5та, 1. Фс. Ктруса 1. Принимая во внимание, что в данном случае щ я 2 , и подставляя в формулу 1. Рп кт. V к,л С а, , 1. Щ1КТЛ 2Ктр1К1рх2 Ктпу К1Ла
у Ктл Ктл УК 8 а,, 1. КтрК1П Зусоза1. Значения т, тк и цм в этом случае определяются также по формулам 1. I пшах I
мр , 1. БИБЛИОТЕКА
НАЯ
Для определения амплитуды пульсаций электромагнитного момента ВД представим его зависимость от угла поворота ротора в виде гармонического ряда Фурье ,2,1,6. Ма Мср 2 а i а , 1. Ма МЬП коэффициенты Фурье функции Ма п 1,2,3,. При разложении в ряд Фурье по косинусам подынтегрального выражения в формуле 1.