Введение к работе
Актуальность темы. 1 Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) широко используются на транспорте, з промышленности н сельском хозяйстве страны. Повышение их экономичности, надежности, снижение токсичности - основные задачи, стоячие сегодня перед моторостроителями.
Решение указанных задач неразрывно связано с созданием соответствующих испытательных стендов QIC).
X - сложная взаимосвязанная система, основным углом которой является нагрукащее устройство (НУ), определяющее его (функциональные возможности и характеристики. Одним из перспективних направлений их развития является применение асинхронно-вентильных НУ. Тип -используемого устройства определяется на этапе проектирования ИС в соответствии с предъявляемыми требованиями.
АС с НУ на основе асинхронних машин и силовых полупроводниковых регуляторов являются особым классом электромеханических систем с упругими связями ОМС), где основной рекии - горячая обкатка (ГО), то есть релии нагруиения ДВС, а основной регулируемы;! параметр - нагрузочный момент. Даже при неизменном положении органов управления в ЭМС ИС существуют периодические возмущающие воздействия в взде пульсаций нагрузочного момента НУ и крутящего момента ДВС, обусловленные кесинусопдальностью токов нагрузочной машины (Ш) и дискретностью работа цилиндров испытуемого двигателя. Наличие возмущений приводит к возникновению упругих колебаний, искажающих режим нагруления и снижающих надежность работы АС ДВС. Повышение надежности таких систем требует: рассмотрения функционирования основного узла стенда (НУ) во взаимосвязи с испытуемым ДЗС с учетом упругости отдельных элементов. этой системы и особенностей построения датчика нагрузочного момента; анализа поведения главного регулируемого параметра - нагрузочного момента НУ и крутящего момента ДВС, в частности, их переменных составляющих; рассмотрения возможностей енняения уровня упругих колебаний в системе и др.
Реление указанного комплекса задач базируется на обпирном материале по исследованию и разработке как отдельных узлов ИС, гак л всего стенда в целом.
Целью диссертационной работы является создание надеиных ИС ДгіС с различными типами асинхронно-вентильных НУ (АВК, ЦЩ1, ПЧ-АД) на основе исследования юс как единой электромеханической системы,оптимизации ее силовой структуры, разработки системы упрааченля НУ, а такке рекомендаций по их проектировании.
Основные задачи работа;..
разработка математической модели ИС ДВС с НУ на основе асинхронной ыааины с силовым полупроводниковым регулятором момента и скорости, позволяющей исследовать его стационарные режимы работы;
исследование возмущающих моментов, действующа в системе ДБС-НУ;
исследование стационарных электромеханических процессов в ИС ДБС с различными датчиками комета;
оптимизация силовой структуры электромеханической системы Ж ДВС с различными типами НУ;. ' , .
разработка системы управления НУ ИС ДВС с различными датчиками момента;
разработкаэлектрических датчиков момента;
эксьериментальные исследования разработанных НУ в. составе ИС ДВС; г /*; "'-;-"
разработка рекомендаций по проектированию VG ДВС с исследованными 'типами 'НУ. '-'.; - ,; 1 , , ;
Методы исследования. Исследования выполнены на основа методов аналитической динамит и теории колебаний вдогоыассовых электромеханических систем.Использованы общая теория электрических машин переменного тока,векторно-гармошческий анализ, чиспенныа методы и алгоритмы глобальной оптимизации, методы пространства состояний и модального управления. Проведены экспериментальные исследования «а опытяо-проыывденном образце.
Научная новизна. Разработана метод анализа стационарных электромеханических процессов в ИС ДВС с асинхронно-вентильными НУ, метод синтеза его силовой структуры и сиотеш управления основного узла стенда - иагрудалщего устройства, базирующиеся на:
- созданной математической модели ЭЬЙ ИС ДВС, наиболее пол
но учитывавшей взаимосвязь электрической и механической систем,
а также дополнительные возмущапщие воздействия* вызванные пуль-
* '' "':; .^-:^-:^ v^V.'v-;;/-:';:"''-V-; .;'.-.;';
сациями электромагнитного момента НМ;
- полученных структурах собственных спектров ЭМС КС ДВС с
учетом особенностей используемых датчиков момента, аналитичес
ких выражениях и значениях максимальных динамических нагрузок
в упруги элементах ИС, позволяющее оптимизировать силовую структуру ЭМС стенда;
- условиях минимизации максимальных динамических нагрузок
в замкнутой системе подчиненного регулирования главного параметра - нагрузочного момента;
- условиях управляемости ЭКС КС и ее наблюдаемости при ис
пользовании а качестве измеряемого выходного сигнала объекта -
сигнала датчика момента ПС.
Практическая ценность диссертационной работы заключается в следующем:
разработаны рекомендации по выбору отдельных узлов КС ДБС с различными типами асинхронно-вентильных І1У;
разработаны структурные , функциональные и принципиальные схекы электрических датчиков момента ИС, новизна которых подтверждена авторскими свидетельствами;
предложены новые технические решения по построении системы управления асинхронно-вентильных НУ; '
- разработаны олытно-прокышлеккые образцы НУ для ИС ДВС.
Реализация результатов раДотьь. Результаты диссертационной
работы внедрены:
в виде опытно-промышленного образца НУ типа f-ЩД с элек- трическиы датчиком момента мощностью 160 кВт для испытания двигателя даЗ-238. на экспериментальном испытательном стенде в НЮ силовой электроники (г.Саранск);
в виде промшленньк образцов НУ. типа АВК с электрический.» датчиками момента на заводе ремонта двигателей ПО КАМАЗ (г.Кустанай).
Апробация, работы. Основные положения работы, ее теорети- . ческие л практические результаты, выводы и рекомендации доложены, обсуждены и получили положительные отзывы на следующих научно-технических конференциях и семинарах:
- 5-я Всесоюзная научно-техническая конференция "Динами
ческие резоїш работы электрических машин и электроприводов",
Каунас, 1288 г.;
научно-технический семинар "Автоматизированные тиристор-, ные- нагрукаюдие устройства для испытания двигателей внутреннего сгорания", Саранск, 1988-г.; .
8-я и 9-я научно-технические конференции "Электроприводы переменного тока с полупроводниковыми преобразователями", Свердловск, 1989 и 1992 г.г.;
4-я республиканская школа-семинар молодых ученых и специалистов "Электромеханические я полупроводниковые преобразователи", Киев, 1989 г.;
научно-технические конференции молодых ученых Волго-Вятского региона, Горький, 198"? и 1989 г.г.;
научно-технические конференции "Актуальные проблемы электроэнергетики", Горький, 1986-90 г.г.;
Всесоюзная конференция "Методология измерений"» Ленинград, 1991 г.
Публикации. По теме диссертации опубликована 21 печатная работа, в том числе 4 авторских свидетельства. Кроме этого получено I положительное решение на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего III наименований, и 4 приложений. Содержит 456 страниц машинописного текста, S5 рисунков на SP страницах, I таблицу.
