Введение к работе
Актуальность темы. Революционный скачок п области силовой ».іск-троники и микропроцессорной техники привел к интенсивным исследованиям в электромеханике. Создано новое направление мехатроника, аккумулирующее достижения в области электроники, вычислительной техники, электрических машин, электропривода и механики.
Органическая приспособленность ИД и СРД для управления цифровыми сигналами и синхронизация работы инвертора с положением ротора позволили создать на их основе векторные и вентильные сірукіурьі электропривода. Они получили названия - вентилыю-реактивного (ПРИ) и вентильно-инлукторного (НИИ) привода.
Существенными достоинствами ПИП явчяюіся возможность реализации как весьма низких - моментные РЭП (десятки об/мин), так и очень высоких (до І0ОП00 об/мин) скоростей вращения за счет модификации зубиовой зоны; работа в тяжелых условиях и агрессивных средач; повышенная надежность, обусловленная свойствами двигателей и олнополярных инверторов.
К числу главных недостатков образцов ВИН первого поколения относятся значительные пульсации момента и обусловленные ими колебания скорости и акустические шумы. Эти недостатки более всего проявляются в области ціпких частот вращения и попытках создания электроприводов с максимально дешевыми типами двигателей, преобразователей, процессоров и т.д.
Объективные трудности при разработке и исследовании ПИП состоят в существенных нелинейностях их математического описания Известно, чт ИД. спроектированные для достижения высоких удельных моментов, мощное і и и тд., работают с более сильным насыщением стали, локальным и общим, чем обычные машины переменного тока. \)лекіро\іаі нмтные переходные процессы также отличаются многообразием, зависят оі режима работы олнополярных ключей, алгоритмов управления и т.д.
V .
Имеокис технико-экономические показатели ИД невозможно получить толиромаппо от остальных элементов ИМИ. как для ірадинионньїх двигателей, питающихся от сеіи постоянною или переменного тока.
Палача проектирования ИД. как it люПоіі ілскірической машины не является одиошачной и требует моследопаїсиьньїх раечеіои с учетом назначенных показателей качества, технических требований и ограничений, связанных как с материалами и условиями эксплуатации, так и с многообразием схем и разными возможностями их реализации с помощью современной электроники. Упрощенный подход или попытки применения классической теории машин переменного тка при анализе энергетических и технико-экономических показателей ИД и сравнение их с друїими машинами могут привести к излишне оптимистическим или пессимистическим выводам.
И связи с этим актуальной шдачей является систематизация сведений о птах ИД и инверторов для комплексного подхода к проектированию ВИН с учеюм нашаченных критериев, сравнение их между собой и с распространенными типами здекірических машин.
Современные методы оптимизации и процедуры принятия решений в ситуациях с многокритериальными оценками позволяют достаэочно строго решать задачи проектирования в условиях, когда четко сформулированы критерии, определяющие варьируемые параметры, а также оіраничения и диапазоны изменения параметров.
Целью работы является создание системною подхода к разработке перспективных типов ВИП, основанною на экспертных методах и средствах их компьютерной реализации
f вставленная цель достигается решением следующих шдач:
С'ікіемаїп эация сведений по "ііг"-фнзні.ім ИД и С'1'Д. «щенка их ма-
тематических моделей и способов улучшения основных характеристик и качества движении для создании новых Pill.
Разраґчмка деіальпоіі классификации новых і иной электрических машин и силовых преобразователей, используемых в современных РГ)П.
Разработка набора показателей качества (ПК) индукторного дінп.і-ісди н силоіюіо нрсобразоііаісли. объективно отражающего пх оенонпме своіі-сіва.
Выбор и адаптация методов экспертных опенок, подходящих для разработки ВИП и создание на их основе апгоритма и программы системного проектирования ВИП в соответствии с конкретными условиями и техническим киши нем.
Разработка и жепернмеигалыюс исследование опытных макети
ШIII с целью опенки адекватности предложенных алгоритмов проектирования
Методы исследования. Методы экспертной оценки и принятия решений (Шснфельда, эвристический, с нормированием ПК), аналитический метод проектирования Г)М, численный метол интегрирования дифференциальных уравнений, компьютерные методы исслелопания экспериментальных обргмцов ВИП. объектно-ориентированная среда программирования Borland Dlil.l'lll З Server suite.
Научная новитна работы заключается в следующем:
Разработана развернутая классификация основных типов электрических машин и силовых преобразователей, неполыуеммх в современных Р'>П
Выделены группы ПК для обьекннчюго отражения cnoiiciu >ле-меімоп ВИП; представлены формулы для рпечсіа базовой части ПК в еоесі-ік'ііной и нормализованной форме.
Выбраны и адаптированы методы экспертной опенки для системного подхода к проектированию ВИН
Разработан ашоршм компьютерной реали іаи.ип экспертных мею-дов для выбора варианта прикола.
На основе инженерной методики рассчитаны опытные образцы 3х
и 4N фазных двигателей; создан и исследован экспериментальный макет 4х фазного ВИЛ с использованием в качестве нагрузки высокомоментного двигателя постоянного тока.
Практическая значимость и реализация результатов работы.
Детальный анализ конструкций машин и схем преобразователей в сочсіашш с компьютеризированной экспертной системой сравнения базовых злемеїггов позволяют обоснованно подойти к выбору оптимального варианта электропривода для конкретных технических требований и области применения.
Диссертационная работа является частью комплекса научно-исследовательских работ, проводимых кафедрой «Автоматизированный электропривод» в области создания современных структур регулируемых электроприводов с микропроцессорными системами управления. Результаты работы нации применение при разработке совместно с промышленными предприятиями экспериментатьных образцов ИД и ВИП для различных применений.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на 3-й Международной конференции по электромеханике и электротехнологии Клязьма, 14-18 сентября 1998 г., на научно-технической конференции РЭЖ -99, Июнь, 1999 г., на кафедре автоматизированного электропривода МЭИ, Апрель, 1999г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ.
Структура и состав работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, приложений, количество страниц 171, рисунков 78, число наименований используемой литературы 158 на 7 стр., приложения 2 на 18 стр.
Похожие диссертации на Исследование базовых элементов и разработка методов системного проектирования электроприводов с индукторными двигателями
