Резервированные электроприводы на базе вентильных двигателей

• Автор: Сандалов, Виктор Михайлович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 197 с.

Содержание
Введение
1. Методы резервирования электроприводов и особенности вентильных двигателей космических летательных аппаратов. Конкретизация задачи исследования
1.1 Построение и резервирование приводов КЛА
1.2 Постановка задачи оптимального проектирования
1.3. Принцип действия и особенности построения схем ВД
2. Математическое описание вентильных двигателей
2.1 Классификация схем и графы переходов
2.2 Структурные схемы ВД и принятые допущения
2.3 Математические модели ВД
3. Работоспособность схем ВД при единичных отказах
3.1 Задачи расчета, требования к программному обеспечению
3.2 Расчет показателей живучести
3.3 Аппроксимация пульсаций момента
4. Проектирование привода с учетом надежности
4.1 Расчет показателей надежности
4.2 Пример оптимального проектирование резервированного привода с электромагнитным суммированием моментов
5. Экспериментальные исследования и практическое использование результатов работы
Заключение
Список использованных источников
Приложение А - Пульсации пускового момента
Приложение Б — Пульсации среднего момента
Приложение В - Вероятности состояний двигателя и условная наработка на отказ

Приложение Г - Программа расчета пульсаций момента
нереверсивных схем с «усеченной» коммутацией
Приложение Д - Программа расчета пульсаций момента схем с
разомкнутой обмоткой
Приложение Е - Программа расчета пульсаций момента схем с
коммутацией по ЭДС вращения
Приложение Ж - Акты внедрения результатов работы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы Одной из приоритетных отраслей, определяющих развитие новейших технологии, является космическая техника. К приводам космических летательных аппаратов (КЛА) предъявляются жесткие требования по массоэнергетическим показателям и надежности. Экстремальные условия работы, сложность, а зачастую и невозможность ремонта и обслуживания, высокая цена ошибок объясняют, с одной стороны, повышенный интерес разработчиков КЛА к последним достижениям науки, с другой стороны - здоровый консерватизм при принятии решений.
Количество электродвигателей на борту современных КЛА достигает нескольких сотен [65]. Электроприводы являются наиболее мощными потребителями энергии, и, соответственно, определяют построение и массу системы электропитания, доля которой в общей массе, например, низкоор-битапьных космических аппаратов, достигает 20...40% [22, 111]. Требование повышения ресурса современных летательных аппаратов до уровня десятков тысяч часов подразумевает необходимость оптимизации привода по критериям надежности и живучести [38, 131].
Наиболее конкурентоспособным исполнительным элементом электропривода по праву является вентильный двигатель (ВД), в первую очередь, за счет высокой надежности, а также хороших массоэнергетических и регулировочных показателей [60,67, 81]. Дополнительное преимущество ВД - широкие возможности для резервирования, которое может выполняться как на уровне элементов, например, троирование ключей, отдельных фаз машины, электрической части, т.е. реализация на базе одного электромеханического преобразователя нескольких электрически независимых двигателей, так и привода в целом [96, ПО].
В настоящее время область применения ВД расширилась от микроприводов аудио- и видеотехники [40], гироскопов [135], систем автоматики и станкостроения [34, 67, 124] до сверхмощных приводов нагнетателей

В первом случае вектор-матрицы всех переменных графа ВД рисунка
2.2 должны быть независимы по строкам, соответственно на организацию отдельных блоков накладываются жесткие ограничения, в частности, ДПР должен быть организован в виде независимых элементов, число которых соответствует числу фаз, ЛУ представляет собой преобразователь сигнала ДПР фазы в сигналы управления ключами и не связано с ДПР других фаз. Формирование фазных напряжений и токов независимое, что возможно лишь при определенных схемах соединения и способах питания обмоток.
Таким образом, к первому классу можно отнести ВД с ДПР на базе индуктивных, гальваномагнитных и фотодатчиков с ограничениями на алгоритм коммутации (наиболее очевидное - полная коммутация), с произвольным питанием гальванически развязанных секций или с независимым питанием разомкнутой обмотки, т.е. нереверсивным, либо с реверсивным питанием от двух независимых источников.
Обобщенный граф, принимающий в этом случае вид последовательно-параллельной системы, представлен на рисунке 2.4, где переменная і соответствует номеру фаз, т - число фаз ВД.
Рисунок 2.4 - Граф ВД с независимыми каналами фаз.
Второй возможной организацией схемы ВД является структура с взаимным влиянием фаз. Формально такая структура может быть получена из предыдущей за счет введения дополнительных дуг в граф системы с неза-