Введение к работе
Одной из тенденций развития современного автоматизированного
тектропривода является создание высокоэффективных вентильных
іектромеханических систем (ВЭМС) переменного тока. Эти системы,
собенно с использованием бесконтактной синхронной машины (СМ) с
остояннымн магнитами, некритичны к кратковременным перегрузкам по
аку, обладают более высокой приемистостью (МдипМ)< конструктивные и
[ссгшуатациогшыии преимуществами в сравнении с ВЭМС на ошюве
питателя^ постоянного тока СДПТ). Этим объясняется расширение работ по
эздашш новых ' электроприводов на основе такой машины с
реобразователем частоты (ПЧ), работающие по схеме вентильного
рпгателя (ВД) как у нас в стране, так и за рубежом. В электроприводах с ВД
спользуется управление модулями электромагнитных переменных и
екториое управление. При управлении модулями электромагнитных
ерзмелиьгх с зависимым заданием частоты (от датчика положения ротора)
стественные механические характеристики СМ по форме становятся более
ілизкнмн к характеристикам ДПТ и для обеспечения требуемой точности
іегуліфовашш скорости в широком диапазоне используются традиционные
пособы, при этом динамические возможности СМ используются не в полной
іере. При независимом частотном управлении ВЭМС на основе СМ
ібеспечивается строгая пропорциональность между заданной частотой н
редней частотой вращения ротора, что является важным фактором при
юзданіїи прецизионных систем задания частоты вращения. Однако для таких
іистем использование абсолютно жестких механических характеристик СМ
>слож1яется колебаниями ее знутрен.чего угла, которые возникают как от
юзмущеник со стороны нагрузки, так и из-за пульсаций электромагнитного
.кжеита машщгы. Поэтому будет оправданным использование независимого
/правления частотой при решении задачи эффективного демпфирования
солебакий внутреннего угла и задачи, связанной с исключением выпадения
машины из синхронизма, что и определяет необходимость рассмотреть
регулировочные свойства, исследовать механические характеристики
їастотно-регулнруемЬй синхронней ВЭМС и на основе этого разработать
:истему управления ей, в наиболее полной мере использующей естественные
:войстваСМ.
Целью, определившей тему диссертационной работы, является іісследоааине вентильно-электромеханических систем с бесконтактными синхронными двигателями и разработка алгоритмов и устройсгв управления
этими системами в автоматизированных электроприводах. Для достижения цели в работе поставлены и решены следующие задачи:
1. Получены аналитические выражения для проведения сравнительного
анализа регулировочных свойств ВЭМС на основе бесконтактной СМ с
неявнополюсными постоянными магнитами (в дальнейшем просто СМ).
2. Получено аналитическое выражение закона поддержания
максимального располагаемого момента во всем диапазоне регулирования
скорости СМ, показан способ линеаризации характерпсппс, определяемых
этим законом.
-
Разработаны математические модели ВЭМС с разными типами ПЧ.
-
Предложена инженерная методика синтеза регуляторов и программа для расчетов при независимом регулировании частоты, основанные на анализе колебаний ротора СМ.
-
Предложена система управления ВЭМС, позволяющая использовать абсолютную жесткость механических характеристик СМ, при сохранении ее устойчивости в переходных режимах.
-
Рассмотрена векторная система управления СМ.
7. Разработаны новые схемы и алгоритмы управления ВЭМС с СМ
обеспечивающие высокие динамические и регулировочные качества систем
поддержания скорости.
8. Осуществлены практическая реализация и экспериментальны!
исследования разработанных систем, в том числе и с управляющеі
вычислительной техникой. ,.
Общая методика исследований. Методика исследований включає ; теоретические исследования статических режимов аналитическим путем ; динамических режимов методами математического и схемотехническое моделирования на ЦВМ.
Научная новизна работы состоит в следующем:
1. Получено аналитическое выражение закона поддержани
максимального располагаемого момента во всем диапазоне регулирован}
скорости СМ, показан способ линеаризации характеристик, определяемь
этим законом.
2. Разработаны математические модели ВЭМС с разными типами ПЧ.
3. Предложена инженерная методика синтеза нелинейного регулято]
для компенсации качаний СМ без демпферных обмоток при независимс
управлении. -.
4. Предложена система управления ВЭМС на основе СМ, позволяющ
'кспмалыю использовать абсол этную жесткость механическ
.тктеристик СМ при сохранении ее устойчивости в переходных p»i!,v:>
На защиту выносятся :
S. Положение о целесообразности построения . ЭП д.я систем рецизионного задания'частоты на базе СМ с независимым управлением.
-
Полученные аналитические выражения при частотном регулировании ,'М, в то?.! числе закон поддержания максимального располагаемого момента ри независимом частотном управлении.
-
Математические модели ВЭМС на основе СМ.
4. Инженерная методика синтеза нелинейного регулятора для
:омпексацш« качаний СМ при независимом управлении частотой. .
Практическая ценность работа состоит в следующем: о создано прикладное программное обеспечение, позволяющее шераггано* проводить анализ н синтез систем управления СМ. производить (ыборузлоз и элементов энергетической и информационной частей системы в ависнмосш от технических требований по диапазону рабочих моментов н шетот вращения, точности поддержания скорости;
созданы программные средства для управления ВЭМС с СМ; «разработаны схемные решения основных узлов синхронного электропривода, защищенные авторскими свидетельствами.
Виодредаз работы. Результаты работы использовались при совместной заботе, с .ЗНИИЭлектромаш (г. Ленинград) для создания оригинальных ВЭМС с СМ, а гаї: же при разработке комплектных приводов переменного гока для металлорежущих станков с ЧПУ. По технической документации, переданной уга Вологодский оптико-механический завод,- создана установочная партия. В учебный процесс внедрены макетные образцы "Система ИПЧ - БД", "Система управления электроприводом на основе ВД с гргггоісторгсша инвертором", а матеріїальї работы послужили основой для учебно-методической . разработан по курсам "Электропривод общепромышленных механизмов", "Компьютерное моделирование".
Основные разделы диссертационной работы доложены н ебсукдены на
Всесоюзной научно-технической конференции "Вентильные
электромеханические системы с постоянными магнитами" (г. Москва, 1989 г.), на научно - техническом семинаре "75 лет отечественной школы электропривода" (г. С-Петербург, 24 - 26 марта 1997 г.).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 11 печатных работ, втом числе ! статья, ! депонированная работа, 3 учебно-методических работы, две публикации в виде тезизов докладов, а так же 4 авторских свидетельства на изобретение.
Orpyfrrypa и объем работы. Диссертационная работа состоит из введении, пяти Глав, заключения, списка литературы, включающего 96 наименований, и
3 приложений. Основная часть работы изложена на 159 страницах, содержит 76 рисунков и 1 таблицу.
