Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Появление новой техники в ряде произ-здств предъявляет повышенные требования в отношении точности от-іботки заданной частоты вращения и стабильности мгновенной ско-)сти вращения. Такие системы применяются в машиностроении, ме-іллургии, станкостроении, химической промышленности при получе-т тонких пленок и волокон, измерительной и поверочной технике, шборостроении, космической технике и др. Указанному перспективну направлению в развитии автоматизированного электропривода в іачительной мере отвечают цифровые системы с силовыми транзис-)рными инверторами. Важнейшим элементом которых является испол-ітельньїй двигатель.
В последнее время наибольшее распространение получил элект-шривод на основе вентильных двигателей (ВД), основу которых вставляют синхронные двигатели с возбуждением от постоянных маг-їтов (бесконтактные двигатели постоянного тока). Основным преи-/ществом таких ВД является то, что они имеют регулировочные и іергетические характеристики, близкие к двигателям постоянного жа и одновременно лишены недостатков, обусловленных механически коммутацией, что существенно расширяет область их применения делает незаменимыми в производстве с повышенной опасностью.
Учитывая, что ВД является довольно сложной машинно-вентиль-ш системой, работа которого отличается от работы обычных двига-;лей, проектирование ВД требует тщательного подхода. Несмотря на зстаточно обширный материал по теории и проектированию, сущест-лощие методики направлены на решение частных задач и, как прави-з, не учитывают особенностей работы ВД в составе электропривода.
Этим отчасти и объясняется недостаток в исследовании и синт систем стабилизации мгновенной скорости с ВД.
В связи с этим задача исследования особенностей работы В составе электропривода и синтеза системы стабилизации мгновен скорости является на сегодняшний день особенно актуальной.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ заключается в разработке системы точного зада и поддержания мгновенной скорости вращения в вентильном электр риводе.
В соответствии с поставленной целью, в диссертационной ра те рассматриваются следующие вопросы:
описание электромагнитных процессов в ВД с помощью урав: ний математической модели синхронной машины;
исследование влияния инверторов тока и напряжения, зако: управления инверторами, а так же схем соединения нагрузки инв торов на электромагнитные процессы в нагрузке;
получение замкнутого аналитического решения для ВД с в буждением от постоянных магнитов;
вывод функции управления напряжением питания ВД для к пенсации пульсаций электромагнитного момента;
создание программы проектирования и исследования ВД в с-таве электропривода на ПЭВМ;
разработка модели ВД используемой при проектировании сі темы стабилизации мгновенной скорости на САПР PSpice;
разработка схемы цифрового регулятора;
сравнение теоретических характеристик системы электроп] вода с результатами практического исследования.
ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. В основу теоретического исс. дования процессов с системе вентильного электропривода положі
налитическое решение уравнений ВД по мгновенным значениям. Точ-ое исследование проведено на основе численного метода расчета по нтервалам Рунге-Кутта. Имитационное моделирование всех полупро-одниковых приборов и электромеханических преобразователей прове-ено на САПР PSpice. Для оценки точности результатов и правиль-ости теоретических выводов проведен ряд экспериментальных иссле-ований, в ходе которых выполнено осциллографирование токов и апряжений, измерение интервалов времени для точного определения гновенной частоты вращения.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ заключается в следующем:
разработана цифровая система управления вентильным элект-оприводом;
получены аналитические выражения мгновенного электромаг-итного момента применительно к ВД с возбуждением от постоянных агнитов;
получены уравнения управления напряжением питания ВД для омпенсации пульсаций электромагнитного момента;
разработана модель ВД для САПР PSpice, а так же написана рограмма моделирования ВД в системе электропривода.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ работы состоит в следующем:
в реализации на ЭВМ математической модели, позволяющей роводить исследования динамических и статических режимов с уче-ом различных законов управления и осуществлять поиск параметров, беспечивающих требуемые характеристики.
в разработке модели ВД для САПР PSpice, необходимой при роектировании электронных преобразовательных и схем управления ентильных электроприводов;
в разработке цифрового регулятора для компенсации пульса-
ций мгновенной скорости вращения.
РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Основные результаты и ре мендации диссертационной работы использованы при проектировани изготовлении экспериментального образца ВД для привода прецизи ных дозаторов жидкостей и газов во Всесоюзном научно-исследс тельском институте расходометрии г.Казани.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения и результаты раС докладывались на 2-й республиканской научно-технической конфер ции "Электромеханические системы в энергетике" г.Казань, 199S Научно-технической конференции с международным участием "Проб; промышленных электромеханических систем и перспективы их ра; тия" г. Ульяновск, 1996г.; Республиканской научно-технической і ференции "Проблемы энергетики" г.Казань, 1996г.; Республиканс научно-технической конференции "Проблемы энергетики" г.Казг 1997г.;
ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 8 печаї работ.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введеї четырех глав и заключения, содержит 125 страниц машинописі текста, 1 таблицу, 40 рисунков, списка литературы, включающей наименования, 16 страниц приложений.
