Введение к работе
Актуальность теки. В ряде областей современного управляемого электропривода к электротехнический комплексам предъявляются специфические требования. Электроприводы, эксплуатируете во взрывоопасных, агрессивных, увлажнённых средах, установленные в труднодоступных для обслуживания местах, а такав подверженные ударным нагрузкам и повышенной вибрации доляны отвечать требованию бесконтактности, т.е. отсутствия в их кскструкции скользящих токосъёмов. Кроме того, в гребнем приводе судов ледового плавания и в тяговом электроприводе на кедеенодоролнон транспорте важнейшими требованиями являются:
возможность длительной работы в реяиме упора;
высокая кратность пускового момента при низкой амплитуде его пульсаций;
возмолнесть электрического рекуперативного торможения привода вплоть до полной его остановки;
вовматлость ускоренного реверса.
Управляемые электроприводы с коллекторными двигателями постоянного тока (ДПТ) имеют ограничения по моцпостн и скорости вращения вследствие коммутационных условий. Кроме того, такне электроприводы не отвечают требованию бесконтактности. Вентильные двигатели (ВД) постоянного тока (в тем числе с бес-деточным возбуждением) хотя и обладает анаюгнчнгми ВДГ пуско^ вкми и регулировочными характеристиками, не решают полностью проблем, связанных с релском упора электропривода, а таїссе не цопусікит его рекуперативного торшхения до пашой остановка. Зесконтактные наапш двойного питания не обеспечнвєют пиро-шго диапазона регулирования частоты врацения. Существующие зхектроприводы на базе асиняронизнроваяных вентильных двигате-:ей (АВД) в контактном исполнении в оначительной степени удовлетворяют требованиям тяиблого пуска электропривода, глубокого ;егулирования частоты вращения, рекуперативного тормоиении до ханой остановки и реверса. Однако, наличие в их конструкции аятактньи колец и щёток ограничивает их применение в ряде йластей современного электропривода.
Целью дкосерташонноД работы является разработка и иесде-[ованке электропривода, построенного на базе бэсконтагегаого Щ (БАШІ), удовлетворяющего вышеуказанным требованиям, а тек-
as раераЗотка вакояов управления БДВЛ. обеспечивающих послед-кому сршинп действия обобщённого ДПТ. Основные задачи работы:
разработка прогрзшно-математических моделей электромеханической система на основе БАЕЩ для исследования установнв-smcs и динамических режимов работы при различных законах управления;
теоретическое ксследовакко установившися процессоз электромеханического преобразования энергии в БАВД при различных законах управления и их сравнительный анализ;
теоретическое исследование переходных процессов в БАЩ в рэаша упора, а такке при его пуске и разгоне с постоянна ыошдатш сопротивления на валу при питании якоря от вависигюгс инвертора тока (БИТ) с естественной и с двухступенчатой кс-куосгванкой коммутацией;
разработка и создание экспериментального стенда электропривода на основе БАВД и осуществление эглперимзнтагьных исследований;.
определение наиболее целесообразных областей применения БАВД.
Ь'етоды исследования. Теоретическое исследование установившихся реяшшв 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 расщеплённых 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
аконов управления БАНД, когда сз і&кскиальЕО прк5л:жгя по вокм свойствам и характеристикам к обоб$кно«у ДЯТ);
впервые для исследования переходных процессов D СЯСЕНЬИ лектроиазшнно-вентияьных гашшексах кспольвована скстемз ко-елироваяия "ЭЛТРАН", поэволящая наиболее полно учесть гарко-ический состав токов и напрякеккй. насыщение кагнитных цепей іектрических наши; .
осуществлён сравнительный анализ законов управления ЩЦ с точки эрепкя обеспечения требуекой форны кехазичэских арактеристик электропривода, высоких энергетических показате-ей, минимума пульсаций электромагнитного момента.
Практическая ценность диссертационной работы ееклячается следующем:
разработал и реализован исследовательский стенд элект-эпривбда на основе ЕАЕЩ в раыках выполнення госбюдасетпсй НИР 253/16-93;
выработаны рекомендации по проектированиа злектрспривЬ-эв на основе ВАВД и выбору затонов его управления;
предло.7,ена методика расчёта установившися и дкпаин-кжих процессов электршехаянческого преобразования энергии в ^следовательно!* каскаде БАЦД в системе моделирования статп-эсккх вентильных преобразователей "атГРАН".для П3а(;
разработаны структурные, функциональные и прнкцтетгаль-«э схеш цифровых систем управления инвертором тока пресбра-, эвателя частоты якоря и автономны»! инвертором напряжения с 2.І преобразователя частоты возбуляетгя, обеспечкзаащ'.е рзсс-ітриваемому электроприводу свойства обобщённого ДПТ.
Реализация результатов работы. Результаты диссертационной іботьі. внедрены:
- в виде экспериментального образца электропржода с ЕАЕД
і базе последовательного каскада двух серийных асинхронных
іигателей АК51/4 с номинальной мощностью 2,8 кВт в рвыках вы-
ілнения госбюджетной ШР №53/16-93;
- в виде учебного стенда БАВД ка кафедре промызиенной
:ектроники Мордовского госуниверситета.
Апробация работы. Основные теоретические положения, выво-! я рекомендации диссертационной работы доложены, обсуздены и лучили положительные отзывы ка следующих научно-технических нференциях:
- научная конференция "XXII Огарёвские чтения'*, Саранск,
5 .
1093 г.;
- ывйвувоЕСкая научно- техякческая конференция "Динамика
кззинейных дяскретнж электротехнических к электронных СИС-
тем", Чебоксары, 1995 г.
Публикации. По темо диссертации опубликовано 9 печатных работ.
Структура к объеи работы. Диссертация состоит иэ введешь, четырёх глав, Бакличения, списка литературы кв 77 наа^е-Еоваякй и б приложений. Райота содержа 1Б5 страниц ыэяиеогшс-еого текста, 63 рисунка на 62 страницах, 4 таЗькцы.
