Введение к работе
Актуальность темы. В ряде областей современного управляе-ыого электропривода к электротехническим комплексам предъявляются специфические требования. Электроприводы, эксплуатируемые во взрывоопасных, агрессивных, увлажнённых средах, установленные в труднодоступных для обслуживания местах, а такке подверженные ударным нагрузкам и повышенной вибрации доланії отвечать требованию бесконтактности, т.е. отсутствии в их конструкции скользящих токосъемов. Кроме того, в гребной приводе.судоэ ледового плавания и в тяговом электроприводе на иелевнодорожноа транспорте важнейшими требованиями являются:
воэмодность длительной работы в режиме упора;
высокая кратность пускового момента при низкой амплитуде его пульсаций;
возможность электрического рекуперативного торможения привода вплоть до полной его остановки;
вовмокность ускоренного реверса.
Управляемые электроприводы с коллекторными двигателями постоянного тока (ДПТ) шест ограничения по мощности и скорости вращения вследствие коммутационных условий. Креме того, такие электроприводы не отвечав? требования бесконтактности. Вентильные двигатели (ВЛ) постоянного тока (в том числе с бес-щёточным возбужденней) хотя и обладают аналогичными ЛИТ пуско-вьаш и регулировочными характеристиками, не решают полностью проблем, связанных с режимом упора электропривода, а такте не допускаат его рекуперативного тормояенкя до полной остановка. Бесконтактные машины двойного питания не обеспечивают строкой) диапазона регулирования частоты вращения. Существующие электроприводы на.ба8е асияхронизнрованных вентильных двигателей (АВД) в контактном исполнении в значительной степени удовлетворяют требовашим тяжелого пуска электропривода, глубокого регулирования частоты вращения, рекуперативного торможения до полной остановки и реверса. Однако, наличие в их конструкции контактных колец и щёток ограничивает их применение в ряде областей современного электропривода.
Целью диссертационной работы является разработка и исследование электропривода, построенного на базе бесконтактного АВД (БАВД). удовлетворяющего вышеуказанным требованиям, а так-
ш разработка законов управления БАВЛ, обеспечиваодих последнему принцип действия обобщённого ДПТ. Осзовкыэ задачи работы:
разработка программно-ьатеыатических моделей электроие-х&лзмеской системы на оснозе БАВД для исследования устанозив-вдхся и дішажчєскнх режимов работы при различных законах управления;
теоретическое исследование установившихся процессов электромеханического преобразования энергии в ВАВД при различая законах управления и их сравнительный анализ;
теоретическое исследование переходных процессов в БАВД в регздэ упора, а также при его пуске и разгоне с постоянным t-суэатсу сопротивления на Еалу при питании якоря от зависимого инвертора тока (ЗИТ) с естественной к с двухступенчатой искусственной коммутацией;
разработка и создание экспериментального стенда электропривода на основе БАВД и осуществление экспериментальных исследований;
определение наиболее целесообразных областей применения БАВД.
Иототоа исследования. Теоретическое исследование установившихся режимов работы электропривода выполнено на основе метода векторного анализа при общепринятых допущениях с учётом насыщения главных магнитных цепей обеих электрических машин каскада. Исследование переходных процессов осуществлено с помощью специализированного пакета программ моделирования статических преобразователей "ЭЛТРАН" для ПЭВМ, использующего методы переключающих функций и численного интегрирования. Использованы общая теория электрических машин переменного тока, аппарат исследования дискретных и непрерывных систем на основе расщепленных кусочно-линейных моделей. При разработке систем управления применены элементы алгебры Буля и методы синтеза конечных автоматов. Для подтверждения результатов теоретических исследований использован метод физического эксперимента.
) Научная новизна. Новизна полученных результатов состоит в следующем:
-.разработаны методы анализа установившихся и переходных процессов электромеханического преобразования энергии в электроприводе на основе БАВД с учётом насыщения главных магнитных цепей АВД и его возбудителя (в том числе для наиболее общих 4
іадаксв управления БАВД, когда ся ИЕкекмааьпо прЕ5аетжі со івокм свойствам и характеристикам к обобщенному ДЦТ);
впервые для исследования переходник процессов В СЯОІШНХ ілектроиашинно-вентильных комплексах испольвозана система ко-[елирования "ЗЛТРАН", позволяЕвдаа наиболее полно учесть герыо-[ический состав токов и напряжений, насэдениэ магнитных цепей яектрическнх ИЯШН;
осуществлён сравнительный анализ ваконов упраагенш? ІАВД с точки зрения обеспечения требуемой форны механических :арактеристик электропривода, высоких энергетических показатели, минимума пульсаций электромагнитного ьсоыекта.
Практическая ценность диссертационной работы заклзчаэтея
і следующем:
разработан и реализован исследовательский стеэд злект-шриаода ка основе БАВД в раккак выполнения госбад&етней НИР [253/16-93;
выработаны рекомендации по проекткрованк» электроприводов на основе БАВД и выбору законов его управления:
предложена ыетодика расчёта устансвивгшхея и днеши-іеских процессов электромеханического преоОравоЕашгя энергии в юследователькоы каскаде БАВД в скстеые «юдедирования с?ати-[ееккх вентильных преобразователей "ЗЛТРАН" для ПЗШ;
разработаны структурные, функциональные и принцкпааль-щэ схеыы цифровых систем управлеазп іиЕертором їока креобра-ісвателя частоты якоря к автонсгяягм пявзрїорем напрягевяя с Ш преобразователя частоты, вовбузэдзяяя, обеспечивгзккз рзес-іатриваемому элекчрощягЕоду свойства сбобз/йного ДПТ.
Реализация результатов работы. Результаты диссергаадашсФ іаботьі внедрены:
в виде экспериментального образца электропривода с БАВД іа базе последовательного каскада двух серийных аоинхрошшх [вигателей АК51/4 с номинальной месяоетага 2,8 кВт в ракхач ен-[олкення госбюджетной КИР К?53/16-93;
в виде учебного стенда БАРД ва кафедре яромьпиенной ілектроники Мордовского госунизерситета.
Апробация работы. Основные теореткчесіше положения, выво-;ы и рекомендации диссертационной работы доложены, ебсуядены и щучили положительные отзывы ка следующих научно-технических шференциях:
- научная конференция "XXII Огарёвские чтения". Саранск,
1ЙЭЗ г.;
- неазузсвсказ научяо-технкч&ская конференция "Динамика
назшнейшк дискретных электротехнических к электронных cue-
sea". Чебоксары, 1995 г.
Публнюздяк. По теые диссертация опубликовало 9 печатных работ.
Структура к объем работы. Диссертация состоит кз введения» четырех глав, ваюшчекЕЕ. спнсіга литература кз 77 наимэ-ноаанкй и Б пркксЕеннй. Работа содеряит "*1Б5 страниц шашюпкс-шго текста. 63 рисунка яа 62 страницах', 4 таблица.
