Введение к работе
Актуальность проблемы. Развитие техники во всех отраслях производства значительно повысило потребность в системах управления электроприводами, яоаволяьщат осуществлять в внроіаїх прет делах плавное регулирование частоты вращения (ЧВ). В настоящее время происходит гзаыеиа систем с двигателями постоянного тока (ДПТ) на регулируемые электроприводы с бескодлекторнимл матина-ми переменного тока. Основными конкурентами систем о ДШ' в областях их традиционного применения являются вентильные двигатели на Оаге синхронных машин (ВД) и системи частотного управления асинхронными двигателями (АЛ) о короткозакккутш ротором.
Характерной особенностью существующих систем управления бескодлекторными машинами переменного тока явлкется сложность схем силовой части. Необходимость применения трачсформяторов, дросселей и емкостных накопителей, входящих в состав преобразователей частоты, приводит к ухудшению массогабаритных показателей и увеличению стоимости привода, стегает его надежность. В этой связи актуальной представляется разработка и исследование систем управления, имеющих более простые схемы.'силовых цепей.
Целью работы является исследование нових схем систем управления частотой вращения Оесколлекториих макия переменного тока в каскадной и одномашинной модификациях, не требующих трансформаторов, дросселей и емкостных накопителей в силових цепях.
Для достижения указанной цели в работе были поставлены и зешены следующие основные задачи.
-
Разработка различных модификаций новых систем управленій частотой вращения бесколлекторшх машин переменного тока, фиентировашшх на,серийные типы машин.
-
Получение математического описания разработанных систем і различных режимах яри вращении с постоянной частотой.
-
Расчет на основе полученного математического описания ілектроиеханических характеристик приводов, аналиа их регулиро-очных возможностей.
-
Выбор оптимальных с точки арения использования малин арздетров режима питания.
б. Сопоставление на основе анализа энергетических показа-
- 4 -гелей разработанных модификаций систем для разных типов сери» кых малин.
6. Техническая реализация и экспериментальное исследовани лабораторных макетов каскадного и одномашинного приводов дл случая питания от однофазной сети.
Методы исследования. При решении задач исследования . ис пользовались известные положения и соотношения из области тео рии электрических маиин, теоретической электротехники, теори дк'йеренциальних уравнений и численных методов их решени промьшениой электроники, теории и техники автоматического уп равления. Достоверность теоретических исследований подтвержден данными эксперимента.
Научная новизна.
-
Разработаны новые системы управления частотой вращени бескодлекторных машин переменного тока в каскадном и одномаашн ном вариантах. Новизна подтверждена положительным решением п заявке на выдачу патента Российской Федерации.
-
выявлены режимы, отличающиеся состояниями проводимост силовых вентилей, и их чередование.
-
Получено математическое описание стационарных процессо в каскадном и одномашинном приводах, позволяющее рассчитат мгновенные и действующие значения токов в цепях обмоток, враща к?щий момент в зависимости от угла управления и частоты враде ния, энергетические показатели.
-
для разработанных вариантов вентильного питания получе іш выражения индукции в статорах асинхронны*- и синхронных маши
-
Получены простые приближенные выражения электромехани ческих характеристик и действующих значений токов, пригодны для оптимизации режимов питания машин.
-
Разр&йотана методика выбора параметров питания, оСеспе чивавщих наибольший коэффициент использования машин при допус тимых токовых нагрузках и номинальной индукции.
Практическая ценность результатов.
1. Разработанные системы управлен;" имеют предельно прос туи схему силовой части, не требующую применения трансформаторов на полную мощность, дросселей и емкостных накопителей, чт улучшает массогвбариткые показатели и повышает надежность при вода, позволяют в широких пределах регулировать частоту враще ния, обеспечивают устойчивую работу на "ползучих" частотах вра
дения.
-
Разработаны алгоритмы для определения мгновенных и іействуюшдх значений токов обмоток, расчета электромеханических характеристик и энергетических показателей систем. Алгоритмы >еалиаованы программно.
-
Сформулированные в диссертации рекомендация позволяют шбрать режим питания обмоток машин, обеспечивающий снятие наи-іольшей мощности.
-
Полученное математическое описание позволяет провести хтаоставлекие различных модификаций систем управления разными :ипами серийных машин и выбрать вариант, имеющий лучшие энерге-'ические показатели. .
Реализация результатов.
Полученные в диссертационной работе методики выбора режи-юв питания машин, расчета электромеханических характеристик и інергетическихпоказателей используются в ОКБ "Меркурий" (г. Імоленск) при проектировании опытного образца системы управленій асинхронным двигателем с фазным ротором, а также в учебном іроцессе на кафедре автоматики Смоленского филиала МЭИ.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и Осуждались на XIX конференции "Информационные средства и тех-:ологии" (Москва, 1993 г.), на заседании кафедры автоматній МЭИ . ноября 1993 г.
Публикации. Основные результаты исследований опубликованы 3 печатных работах, получено 1 положительное решение на ыдачу патента Российской Федерации.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена а 207 страницах, из них 140 страниц основного текста, содер-ит 53 рисунка, 7 таблиц и состоит из введения, 5 глав, заклю-енин, списка литературы из 105 наименований и 5 приложений.
