автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.01, диссертация на тему:Разработка и исследование вентильного двигателя с постоянными магнитами на основе математического моделирования магнитного поля

На правах рукописи

Горшков Роман Геннадьевич

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ВЕНТИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ НА ОСНОВЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ МАГНИТНОГО

ПОЛЯ

Специальность 05.09.01 - Электромеханика и электрические аппараты

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

-1 т 2011

Самара - 2011 г.

005004301

Работа выполнена на кафедре «Теоретическая и общая электротехника» ФГБОУВПО «Самарский государственный технический университет».

Научный руководитель: - доктор технических наук, профессор

Высоцкий Виталий Евгеньевич

Официальные оппоненты: - доктор технических наук, профессор

Гуляев Игорь Васильевич

- кандидат технических наук, доцент Соколова Елена Михайловна

Ведущая организация: ФГБОУВПО «Чувашский государственный

университет имени И.Н. Ульянова». 428015, Чувашская Республика,

г. Чебоксары,, пр-т Московский, д. 15, Сайт www.chuvsu.ru.

Электронная почта: office@chuvsu.ru, Телефоны: +7 (8352) 58-30-36,

45-80-86, Факс: +7 (8352) 45-02-79.

Защита диссертации состоится «20» декабря 2011 года в 10 час. на заседании диссертационного совета Д 212.217.04 при Самарском государственном техническом университете (СамГТУ) по адресу: г. Самара, ул. Первомайская 18, ауд. 4 корпус №1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Самарского государственного технического университета.

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах, заверенные печатью) просим направлять по адресу: 443010, Самара, ул. Молодогвардейская, 244, СамГТУ, главный корпус, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.217.04, факс: (846)2784400, e-mail: aleksbazarov@yandex.ru.

Автореферат разослан «18» ноября 2011г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.217.04

доктор технических наук, доцент Базаров A.A.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время вентильные двигатели с постоянными магнитами (ВДИМ) находят широкое применение в различных отраслях промышленности и народного хозяйства. Среди прочих можно отметить машиностроение, станкостроение, авиацию и космонавтику.

В области вентильных двигателей (ВД) с транзисторными коммутаторами большой вклад был внесен отечественными (A.A. Афанасьев, В.А. Балагуров, И. А. Вевюрко, А. А. Дубенский, Л.Я. Зиннер, Ю.П. Коськин, Н. И. Лебедев, В. К. Лозенко, А.И. Скороспешкин,И. Е. Овчинников, А.Г. Микеров, В.А. Нестерин) и зарубежными (Н. Брейлсфорд, В. Хайсерман — США, Каварадо Матасаро — Япония, Б. Цаубитцер, X. Моцала — Германия) учеными и инженерами.

Эксплуатационные характеристики и энергетические показатели вентильных двигателей в значительной степени зависят от рациональности их конструкции и способов регулирования. Для современных регулируемых электроприводов на основе ВД остаются актуальными вопросы позиционного управления в широком диапазоне частот вращения. Это обусловлено применением постоянных магнитов в индукторе электрической машины. В связи с регулированием формы питающего напряжения требуется разработка особых способов управления.

Разработка и исследования вентильных двигателей с постоянными магнитами в настоящее время развиваются в следующих направлениях:

- улучшение массогабаритных и энергетических показателей электромеханической части ВДПМ и приближение таковых к машинам постоянного тока за счет применения специальных схем обмоток якоря, специальных схем управляемых вентильных коммутаторов (УВК) и совершенствования конструкции индуктора;

- создание математических моделей ВДПМ, учитывающих дискретность работы УВК и нелинейность электромеханической части

ВД;

- исследование особенностей управления ВДПМ, обусловленных дискретностью изменения состояния электрических цепей фаз обмотки якоря, сменой структур на рабочем и коммутационном

интервалах, пульсациями электромагнитного момента;

- описание поведения ВДПМ как объекта регулирования в составе электропривода и разработка алгоритмов автоматического регулирования с учетом наибольшего числа его специфических свойств.

Цель работы - разработка и исследование вентильного двигателя с постоянными магнитами с улучшенными эксплуатационными, энергетическими характеристиками и регулировочными свойствами на основе средств и методов математического моделирования.

Предмет исследования:

Магнитное поле, электромагнитные и электромеханические процессы, статические и динамические характеристики ВДПМ.

Объект исследования:

Регулируемый ВД, включающий в себя синхронную электрическую машину с трехфазной обмоткой якоря и индуктором с постоянными магнитами, а также вентильный коммутатор с позиционно-зависимым управлением.

Задачи исследования:

- создание математической модели магнитного поля ВДПМ, учитывающей геометрию зубцово-пазовой зоны двигателя для уточненного расчета параметров;

- разработка математической модели вентильного двигателя с постоянными магнитами в статических и динамических режимах с учетом регулирования угла опережения коммутации;

- разработка регулятора угла опережения коммутации с целью улучшения энергетических показателей.

разработка лабораторного стенда для экспериментальных исследований электромеханических и энергетических характеристик ВДПМ, подтверждающих теоретические положения работы.

Методы исследования.

Для решения поставленных задач проведены теоретические исследования с использованием полевого подхода и метода конечных элементов, теории линейных электрических цепей, моделирования на основе дифференциальных уравнений и структурных схем. В частности, полевая задача решалась в программном пакете Ansoft Maxwell, а структурное моделирование проводилось в пакете матричной лаборатории MatLab Simulink. Для автоматизированного расчета предварительных данных для проектирования была составлена

программа на М-языке. Экспериментальные результаты получены с помощью цифрового осциллографа и цифрового измерителя-регистратора.

Научная новизна работы.

1. Разработана математическая модель распределения магнитного поля для определения интегральных параметров и расчета характеристик электромеханической части преобразователя ВДПМ с позиционным управлением.

2. Предложен регулятор угла опережения коммутации вентильного двигателя, позволяющий снизить переменные потери ВД и пульсации электромагнитного момента.

3. Сформирована математическая модель вентильного двигателя с позиционным управлением в составе управляемой электромеханической системы, позволяющая выявить особенности статических и динамических характеристики при работе с указанным регулятором.

Практическая ценность работы.

1. Обоснован комбинированный подход к исследованию ВД, сочетающий в себе уравнения магнитного поля и электрических цепей. _

2. Уточнена методика расчета параметров и характеристик ВДПМ с

использованием полевого подхода.

3. Проведен сравнительный анализ переходных характеристик вентильного двигателя при использовании различных регуляторов частоты вращения и угла опережения коммутации вентилей и даны рекомендации по их выбору.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Математическая модель магнитного поля ВД с ПМ, позволяющая внести уточнения в интегральные характеристики электромеханического преобразователя.

2. Методика синтеза регулятора угла опережения коммутации вентильного двигателя.

3. Результаты комплексных исследований ВД с ПМ на основе математического моделирования и эксперимента.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на: Международной научно-практической конференции /

г. Саратов 2010, Международной научно-технической конференции «Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии», Тольятти, ТГУ, 2009 г., на научных семинарах кафедры «Теоретическая и общая электротехника» Самарского государственного технического университета.

Внедрение результатов работы.

Основные положения, выводы и рекомендации нашли применение в системе автоматизированного управления режимом работы электродегидратора установки электрообессоливания нефти на Сызранском НПЗ, в системе регулирования подачи газовоздушной смеси печи предварительного подогрева нефти на ОАО «НефтеМаш», учебном процессе по дисциплинам «Электрические машины» и «Теория электропривода».

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 7 работ, три из которых входят в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий ВАК России.

Структура диссертации.

Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель и поставлены задачи исследования, выбраны методы решения поставленных задач, указана научная новизна, практическая ценность работы и основные положения, выносимые на защиту. Приведены сведения о публикациях, апробации, структуре и основных вопросах рассмотренных в главах диссертации.

Первая глава посвящена анализу современного состояния различных подходов и методов исследования вентильных двигателей. Отмечены основные достоинства и недостатки существующих методик их конструктивного расчета.

Выполнен краткий обзор конструкций и типов современных ВДПМ. Изучена возможность применения типовых методик для решения поставленной в работе цели.

Показана необходимость в разработке оригинального универсального подхода для расчета параметров вентильных двигателей, сформулированы требования к его конструкции.

Во второй главе разработана полевая модель для ВДПМ, приведены графические зависимости, иллюстрирующие взаимосвязь между основными параметрами. В основе модели лежит численное решение дифференциальных уравнений Максвелла методом конечных элементов на ЭВМ. С помощью модели получено распределение электромагнитного поля в поперечном сечении двигателя.

Основой для расчетов электромагнитного поля являются уравнения Максвелла в дифференциальной форме, причем пространственными зарядами и токами смещения пренебрегаем, поле считаем квазистационарным, магнитную систему ненасыщенной, магнитную проницаемость постоянной по длине магнитопроводов:

rot Н = J , В = 0; rot Ё = -дВ / ЭГ,| J = y(E + vxB); £ = ц(Я)Я J' тдеВиН - векторы индукции и напряженности магнитного поля; Е -

вектор напряженности электрического поля; J - вектор плотности тока; у - электропроводность, ц(Н) - магнитная проницаемость среды.

При расчете магнитных полей с учетом изменения магнитного

поля во времени уравнения магнитного поля для квазиустановившихся

процессов дополняются выражением

Гт дЙ

rot rot Н = -у(л а -'

dt

С учетом принятых допущений уравнения магнитного поля для электрических машин с высококоэрцитивными магнитами рассчитываем с привлечением векторного магнитного потенциала А:

В - rot А, (2)

Для численного решения уравнения магнитного поля оказывается необходимым, чтобы некоторый функционал был минимизирован. Для уравнения (2) таким функционалом является выражение:

(дЯ) 2 ГаГ 2 ГдЯ]

- + - +

1&J 1?у) [dzj

-(j + rotM)A^dxdydz' ^

Уравнение магнитного поля (3) и граничные условия однозначно определяют задачу.

Моделирование магнитного поля проводилось в программном пакете Ansoft Maxwell методом конечных элементов. Для этого необходимо было задать геометрическую конфигурацию магнитопроводов и обмоточные параметры двигателя, параметры материалов, функции тока и напряжения. При этом задается граничное условие периодичности поля. Для достижения заданной точности вычисления (1%) в пределах геометрии двигателя за минимальное число итерационных циклов, необходимо задать сетку конечных элементов с определенным числом элементарных треугольников (рис. 1), после этого проводится вычисление магнитного поля.

BCtesla]

жш 2 ШИШ

Я г.гк-35 ш

я 2:125*8*82

- -

i.&mm&i

i

î : КН^жйй

i/mitmi

i.3523

ч-.тнш

7.К835-Ш

.... 3»«

m î.^is-eai

иш i шн-т

Рис.1. Трехмерная сетка конечных элементов (слева) и нзограмма индукции магнитного поля (справа)

Пространственная изограмма магнитного поля показала, что численные значения индукции имеют незначительные пульсации по продольной оси (не более 2%). Поэтому для сокращения машинного времени дальнейших вычислений будем использовать усредненную двухмерную модель ВДПМ.

Рис.2. Двухмерная сетка конечных элементов (слева) и изограмма индукции магнитного поля (справа) Расчитанные величины индукции и напряженности (изограмма не приведена) магнитного поля позволяют с помощью постпроцессора определить ряд статических характеристик (рис. 3,4).

-о

Рис. 3. Распределение индукции по среднему диаметру воздушного зазора в функции угла поворота ротора

I г? Г/

Л»

Рис. 4. Усредненная механическая характеристика

9

Анализ графиков показал, что полученные кривые соответствуют аналогичным кривым трехфазного ВДПМ при несинусоидальном питании фаз, представленным в технической литературе.

Индуктивность фазы и электромагнитный момент на валу содержат периодические составляющие, обусловленные сменой электромагнитных состояний, т.е. наличием полупроводникового коммутатора и особенностями конструкции двигателя:

Lá + Ln La - L L = ~ -cos( 2pS)

M = p<bkM sin 0 + ^-d ~ Af X*.,*,/,)1 sin 20 (4)

На основе расчетов полевой модели в работе внесены уточнения при расчете индуктивности фазы и электромагнитного момента на валу двигателя. Т.к. поток магнитного поля через виток, заданный прямым и обратным проводом, вычисляется как *Р2.1 = А2 -Аь то для проводников с неким сечением S вычисляется среднее значение векторного магнитного потенциала по сечению проводника

< А >= — ÍAdS

si

Таким образом, для витка с током потокосцепление можно определить как ^Vi = <А2> - <А,>, тогда:

/ i

После полевых расчетов, с помощью постпроцессора была рассчитана величина индуктивности обмотки фазы двигателя при номинальном токе частотой 150 Гц. Расчетное значение составило 22,8 мГн, а значение для макетного образца 22 мГн. Таким образом, расхождение результатов составляет 3,6%, что является допустимым для инженерных расчетов.

Для

совершенствования технических характеристик и эксплуатационных свойств вентильного двигателя с постоянными магнитами, было принято решение об определении наиболее рациональных размеров полюсной дуги статора и ширины шлица между зубцами статора (рис.5).

в) г)

Рис.5. Влияние величины шлица между зубцами статора на: индуктивность фазы (а), момент удержания (б), зубцовый момент (в), потери на обратных диодах коммутатора (г)

Анализ графиков показал, что при определенном размере шлица между зубцами статора, достигается максимум момента удержания при минимуме потерь на обратных диодах коммутатора.

Для моделирования переходных характеристик необходимо воспользоваться постпроцессором и провести расчет некоторых величин. В основе расчета положены следующие дифференциальные: уравнения, равновесия напряжений на фазах (5), потокосцеплений фаз (6) и электромагнитного момента (7):

dt

1+ifi=Usm<p+

dt dt

4{ = Li\ з +ny3 -Ov^cos.?; ^+Í2i?=f/sm^9+4-2^/3); (5) = AÁ+»«A +«J23i3-Owlecos(íi-2^/3);(6)

^з = ¿Á +№Уз +»Уз -ФЩ. cos(5+2^-/3);

+i-fi = Usm<P+J?0+2n/3)-

M = рф^!^»! sin e +1 Ц°У"/а (1 - \Xfc.i^'i)2 Sin 26 (7)

В выражении (7) учет геометрии зубцово-пазовой зоны

осуществляется через параметр магнитной проводимости на пару

цпк(Ъ I полюсов G = "

2 сткмка

Результаты машинного расчета при номинальных параметрах ВДПМ приведены на рисунках 8-10.

Рис. 8. График фазных токов двигателя с учетом пуска.

-y-vv vv v irymvt^-rt-vvv-vvvvv-v^-v-vvvy^-vrYvi

Рис.9. Графики электромагнитного (Мэм ) и нагрузочного (Мс) моментов с учетом пуска

о 2 о 40 60 зо юа

Рис. 10. График скорости с учетом пуска

Для полевой модели проведение вычислительного эксперимента при позиционном управлении затруднено. Поэтому предлагается дальнейшие исследования проводить на модели, разработанной согласно теории цепей. Однако полевая модель позволяет провести уточненный расчет индуктивности и электромагнитного момента.

В третьей главе разработана математическая модель трехфазного вентильного двигателя с мостовым транзисторным коммутатором. Моделирование проводилось в программном пакете МайаЬ в декартовой системе координат при следующих допущениях: двигатель симметричен по фазам; магнитная система ненасыщена; в управляемом вентильном коммутаторе транзисторы считаем идеальными ключами.

При исследовании режимов работы во вращающихся электрических машинах постоянными магнитами на роторе целесообразно использовать координатную систему, жестко связанную с самим ротором. Поэтому при создании математической модели вентильного электродвигателя в составе электромеханической системы были использованы следующие дифференциальные уравнения:

1. Уравнения фазных токов.

¡'Я + (-1 рк01ФщОэш3 = —ии ът.{3 + Р0з1^ии)

2 Л \ж ) ж

3 <Л (3 V 2 л/з 2

—Ь— + г2й + — рк^ФщО. зт( 3--ж) = —С/иэт(3 + Р^^и и--ж)

2 с/г \я) 3 ж 3

3 ¿Л" (3 ^ 2 2

—Ь — + + — рк^Фн/рм^ З + — ж)~ —ии зт(\9 + р^дМ и + -ж)

2 Л I ж) 3 ж 3

2. Уравнение механического равновесия (динамики).

л* с

3. Выражение для угла поворота ротора в эл. радианах.

3 = + Р\ал (10)

о

В этих уравнениях: Ь - эквивалентная индуктивность фазы, /у, /2, 13 - мгновенные значения фазных токов, Я - активное сопротивление фазы, р - число пар полюсов, ко\ - обмоточный коэффициент, , Ф -полный поток в зазоре на пару полюсов, у/\ - число витков фазы, П -частота вращения ротора, 3 - угол поворота ротора, 11и - напряжение источника постоянного тока, р0 - угол опережения коммутации, М -мгновенное значение электромагнитного момента, Мн - момент нагрузки, J - момент инерции, приведенный к валу двигателя, & -начальный угол поворота ротора.

Современные ВД используются в качестве приводов самых разнообразных механизмов, в которых зачастую невозможно однозначно определить характер нагрузки на валу, поэтому предлагается в этих случаях использовать фаззи-регулятор скорости.

Регулятор скорости состоит и параллельно соединенных П-регулятора и фаззи-регулятора. П-регулятор служит для создания основного управляющего сигнала для ШИМ инвертора.

Для работы фаззи-регулятора используются два входных сигнала: отклонение скорости (ошибка) и производная отклонения. Так как фаззи-регулятор имеет только один входной порт, обозначенные выше сигналы преобразуются в один векторный при помощи мультиплексора. Для создания фаззи-регулятора были определены диапазоны его входных величин, а также термы и соответствующие им функции принадлежности. Количество терм принято равным 4: N6 - отрицательная большая, N8 - отрицательная малая, РБ - положительная малая, РВ - положительная большая величины. Вычисления управляющего сигнала производятся по алгоритму Мамдани.

т—|

ёиШ

Ж-О

СопйоНвг »»ЙЬ Я«1е¥1®»№г

Рис. 11. Схема фаззи-регулятора

Для выявления рациональных углов опережения коммутации в установившихся режимах была составлена таблица средних значений токов двигателя при различных скоростях и углах, при постоянном номинальном моменте нагрузки (табл. 1).

Средние значения токов двигателя при различных скоростях и углах опережения коммутации._Таблица 1.

ю,рад/с\^ 0 2 4 6 8 10 12 14 16

10 1,2 1,3 - - - - - - -

50 - - 1,3 1,25 1,3 1,4 - - -

100 - - 1,3 1,25 1,4 1,6 - - -

150 - - 1,5 1,25 1,4 2 - - -

200 - - - 1,3 1,5 2,2 - - -

250 - - - - - 2,7 3 - -

300 - - - - - - - 4 4,5

350 - 4,5

Жирным шрифтом обозначены наиболее рациональные токи при соответствующих углах опережения коммутации. Прочерк означает, что моделирование при данных параметрах не проводилось, т.к. по другим значениям уже видна тенденция к увеличению тока, или при таких значениях (30 не достигается требуемая скорость. Регулятор опережения коммутации обеспечивает рациональные настройки с целью уменьшения переменных потерь В ДИМ в установившемся режиме и уменьшения времени переходного процесса.

На входы спроектированного регулятора подаются сигналы текущей и заданной скоростей. Путем деления первой на вторую определяется относительное отклонение текущей скорости от

заданной. Затем полученный сигнал поступает на блоки Interval Test для проверки вхождения величины отклонения в заданные интервалы Выходным сигналом этих блоков является логический 0, если величина не входит в заданный интервал, и 1, если входит. Эти выходные сигналы умножаются на коэффициенты 1 и 2 соответственно, после чего сигналы суммируются.

Величина необходимого угла опережения коммутации для переходного режима определяется следующим образом Сначала вычисляется относительная скорость вращения путем деления текущей скорости на базовую скорость.

г*СИ>

ШШра/Л' &wism

L&okiip- Teblet

Рис. 12. Схема регулятора угла опережения коммутации

Далее этот сигнал умножается на базовое индуктивное сопротивление. При скорости вращения 0 величина коэффициента составляет 1, при относительной скорости 1 величина коэффициента составляет 0,5. Введение данного коэффициента позволяет плавно изменять характеристику работы регулятора от р = <р до р = (У2)(р, где ф - фаза коммутации.

Поскольку выходной сигнал регулятора в процессе работы изменяется скачкообразно при переходе с одной характеристики на другую, что может вывести систему из равновесия, на выходе регулятора установлен задатчик интенсивности.

Рис. 13. Схема математической модели привода с регулятором угла опережения коммутации и фаззи-регулятором скорости в приложении Ма&аЬ

8шиНпк

Рис. 14. Расчетные временные диаграммы процесса запуска с фаззи-регулятором. Заданная скорость -314 рад/с, момент нагрузки - 2,65 Нм. а) при постоянном угле опережения коммутации б) при регулируемом угле опережения коммутации

Анализ показал, что предложенное регулирование угла опережения коммутации позволяет сократить время переходного процесса при разгоне до номинальной скорости от 0,09 с до 0,03 с,

снизить переменные потери ВДПМ на 3,86%. Система с использованием фаззи-регулятора скорости имеет лучшие динамические показатели (табл. 2).

Показатели качества переходного процесса при различных регуляторах скорости (при регулируемом угле опережения)_Таблица 2.

Тип регулятора Время перех. процесса 1шъ С Перерегулирование а,% Ударн. момент, Нм Ошибка рег-я Д,% Пульсации

скорое та, % моме нта, %

П 0,022 3,53 46 0,57 0,19 28,3

Фаззи 0,023 0,48 35 0 0,013 26,4

Для оценки электромагнитной совместимости проводился анализ гармонического спектра напряжения сети при номинальном режиме работы (табл. 3).

Гармонический спектр напряжения сети при работе привода в

№ 2 3 4 5 6 7 8 9 10

и, % 0,08 0,04 0,03 1,66 0,02 1,09 0,04 0,03 0,03

№ 11 12 13 14 15 16 17 18 19

и, % 0,84 0,01 0,62 0,04 0,03 0,02 0,71 0,01 0,45

регулирования угла опережения коммутации не ухудшает гармонический состав. При управляемой коммутации суммарный коэффициент гармоник составляет 2,73%, а при постоянном угле опережения 2,91%.

В четвертой главе представлены результаты экспериментальных исследований на лабораторном стенде. Стенд позволяющий проводить работы исследовательского характера в статических и динамических режимах работы, а также гармонический анализ напряжения сети и полупроводникового коммутатора. В состав стенда (рис. 14) входят: коммутационная аппаратура с контролем наличия напряжения фаз С^, КМ, НЬ; цифровой измеритель-регистратор БМК-32 с датчиками тока (ТА1,2,3), осциллограф с датчиками тока (ТА4,5); сетевой дроссель Ьдр; преобразователь

частоты; синхронный двигатель с постоянными магнитами (М1); датчик положения ротора (ДП) он же является датчиком скорости; нагрузочная машина постоянного тока (М2).

Рис. 15. Схема стенда принципиальная

На лабораторном стенде получен ряд экспериментальных характеристик (рис. 16,17):

Рис. 16. Экспериментальные временные диаграммы системы с фаззи-регулятором и нерегулируемым углом опережения коммутации

ОЗ. /'«'»> «• .......'

Рис. 17. Экспериментальные временные диаграммы системы с фаззи-регулятором и регулятором угла опережения коммутации

Экспериментальные исследования подтвердили теоретические положения диссертационной работы. Расхождение результатов теоретических и экспериментальных исследований находятся в пределах, допустимых для инженерных расчетов.

Основные результаты работы

1. Разработана математическая модель вентильного двигателя с постоянными магнитами для расчета магнитных полей.

2. С использованием полевого подхода внесены уточнения в расчет индуктивности и электромагнитного момента (порядка 3,6%).

3. На основе разработанной математической модели проведено исследование влияния ширины шлица между зубцами статора на, характеристики и свойства вентильного двигателя.

4. Предложен регулятор угла опережения коммутации полупроводникового коммутатора, позволяющий снизить переменные потери ВДПМ на 3,86%

5. Проведен сравнительный анализ переходных характеристик вентильного двигателя при использовании различных регуляторов частоты вращения и угла опережения коммутации вентилей, показывающий, что применение регулятора угла опережения коммутации не ухудшает динамические показатели ВД.

6. Разработан лабораторный стенд для проведения экспериментальных исследований характеристик и свойств ВД ПМ.

В приложении приведены акты внедрения работы на предприятиях, а также дополнительные материалы, не вошедшие в основной текст диссертации.

Публикации по теме работы

Основные положения диссертации изложены в следующих работах, опубликованных в рекомендованных ВАК научных журналах и изданиях.

1. Горшков Р.Г. Расчет и моделирование динамических характеристик электропривода штангового скважинного насоса / Горшков Р.Г., Кротков Е.А, Сигова О.Б. // Вестник СамГТУ. Сер. Технические науки. - 2009. - № 2 (24). - С. 144 -152.

2. Горшков Р.Г. Имитационное моделирование электромагнитных и электромеханических процессов вентильного двигателя / Высоцкий В.Е., Воронин С.М. //ВестникИГЭУ. Вып. 1. -2011. С. 53-56.

3. Горшков Р.Г., Уточнение интегральных параметров вентильного двигателя с постоянными магнитами на основе моделирования магнитного поля методом конечных элементов. /Высоцкий В.Е., Чуянов Д.О., Шумилов Е.А. // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: «Технические науки». -2011. -№ 3 (31). -С. 145-152.

В других журналах и изданиях.

4. Горшков Р.Г. Электромагнитная совместимость частотно-регулируемых электроприводов / Казаков Ю.Б., Шумилов Е.А., Горшков Р.Г. // Сборник статей магистрантов, аспирантов и молодых ученых по материалам Всероссийской научно-технической конференции с международным участием. МарГТУ, Йошкар-Ола 2011. С. 125-127. ISBN 978-8158-0840-9.

5. Горшков Р.Г. Основные тенденции проектирования промышленных частотно-регулируемых электроприводов / Горшков Р.Г., Шумилов Е.А., Чуянов Д.О. И Актуальные проблемы энергетики АПК: Материалы Международной научно-практической конференции. Под ред. A.B. Павлова.

- Саратов: Издательство «КУБиК», 2010. - 407 с. ISBN 978-5-91818-045-7.

6. Горшков Р.Г. Имитационное моделирование вентильного электропривода в программном пакете MATLAB / Горшков Р.Г., Шумилов Е.А., Чуянов Д.О. //Актуальные проблемы энергетики АПК: Материалы Международной научно-практической конференции. Под ред. A.B. Павлова.

- Саратов: Издательство «КУБиК», 2010. - 407 с. ISBN 978-5-91818-045-7.

7. Горшков Р.Г. Моделирование электромагнитных и электромеханических процессов синхронных двигателей с постоянными

магнитами промышленных частотно регулируемых электроприводов / Высоцкий В.Е, Горшков Р.Г., Воронин С.М. // Сб. трудов Международной научно-технической конференции «Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии», Тольятти, 1ГУ, 2009 г т 1 С 277 -281.

Личный вклад автора: В работах [1,2] автором сформулированы задачи и определены подходы к исследованию. В работах [3,4,5,6,7] автором проводилось имитационное моделирование и анализ полученных результатов.

Разрешено к печати диссертационным советом Д 212.217.04 Протокол № 8 от 08.11.2011г. Заказ № 1103 . Формат 60x84 1/16. Бумага тип. №1. Отпечатано на ризографе, уч.-изд. л. 2,0. Тираж 100 экз. Самарский государственный технический университет Типография СамГТУ 443100, г. Самара, Молодогвардейская ул. 244, Главный корпус

ВВЕДЕНИЕ

1. ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ВЕНТИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ И ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

1.1 Анализ традиционных электродвигателей

1.2 Терминология и вопросы классификации

1.3 Выявление последовательности развития научных направлений, связанных с проектированием современных вентильных двигателей

1.4 Методы проектирования и исследования вентильных двигателей с постоянными магнитами 19 1.5. Перспективы развития вентильных двигателей и электроприводов на их основе

Выводы по главе

2. СОЗДАНИЕ ПОЛЕВОЙ МОДЕЛИ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ 31 2.1 Общие уравнения магнитного поля в электрических машинах 31 2.2. Задача расчета магнитных полей вентильного двигателя 36 2.2.1. Анализ задачи магнитного поля 36 2.2.2 Функциональные зависимости элементов полевой задачи для вентильного двигателя с постоянными магнитами

2.3 Виртуальная модель двигателя

2.4 Определение рационального размера шлица между зубцами статора

2.5 Создание полевой модели Ansoft Maxwell для исследования динамических характеристик 64 Выводы по главе

3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЕНТИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ С ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМ КОММУТАТОРОМ

3.1 Основные допущения при моделировании и дифференциальные уравнения, описывающие вентильный электродвигатель

3.2 Виртуальная модель в приложении Simulink

3.2.1 Силовой канал

3.2.2 Описание модели двигателя 77 3.2.3. Описание подсистемы управления инвертора 80 3.2.4 Описание реализации момента нагрузки на валу

3.3 Расчет параметров математической модели

3.3.1 Расчет преобразователя частоты

3.3.2 Расчет регуляторов

3.4 Описание системы управления двигателя и регулятора на основе нечеткой логики

3.5 Исследование влияния изменения угла опережения коммутации на работу двигателя

3.6 Описание регулятора опережения коммутации 97 Выводы по главе 3 102 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИСЛЕДОВАНИЯ 103 4.1. Описание стенда и основные принципы регулирования 103 4.2 Выбор оборудования 106 4.2 Разработка схемы подключения оборудования 119 Выводы по главе 4 126 Заключение 127 Список использованной литературы 129 ПРИЛОЖЕНИЯ

В наши дни в мире ежегодно выпускается порядка семи миллиардов электродвигателей. Электродвигатели потребляют около 70% общего количества произведенной электроэнергии и, соответственно, являются основными потребителями электроэнергии. Поэтому в настоящее время достаточно остро стоит задача оптимального управления электродвигателями не только с технологической точки зрения, но и с точки зрения экономии электроэнергии.

Особый интерес в промышленно развитых странах на сегодняшний день вызывает перспективный тип электропривода на основе вентильного двигателя. Ведущими электротехническими компаниями за последние два с половиной десятилетия освоен выпуск вентильных двигателей (от единиц ватт до сотен киловатт) для различных областей.

К настоящему времени решены следующие первоочередные задачи: обоснован функциональный состав привода и сформулированы требования к его элементам; проанализированы физические особенности функционирования вентильного индукторного двигателя при представлении его различными математическими моделями; намечены и частично реализованы подходы к формированию алгоритмов управления.

Проведенные исследования показывают, что в настоящее время наиболее конкурентоспособным по технологичности, ремонтопригодности и энергетическим характеристикам является электропривод, выполненный на основе вентильного электродвигателя. Но исследования подобных машин осложняются отсутствием единой проектировочной методики.

С середины XX в. в самых различных областях человеческой деятельности стали широко применять математические методы и ЭВМ. Математическая модель — это приближенное описание какого-либо класса явлений или объектов реального мира на языке математики. Основная цель моделирования — исследовать эти объекты и предсказать результаты будущих наблюдений. Однако моделирование — это еще и метод познания окружающего мира, дающий возможность управлять им.

В настоящее время применение математического моделирования широко используется при проектировании технологических объектов, систем управления и т.д. Математическое моделирование и связанный с ним компьютерный эксперимент незаменимы в тех случаях, когда натурный эксперимент невозможен или затруднен по тем или иным причинам. Отсюда следует, что математическое моделирование представляет собой важную и необходимую составляющую процесса проектирования.

В данной работе производится создание математической модели вентильного электропривода на основе синхронного двигателя с постоянными магнитами, учитывающей возмущения, действующие на систему и влияние привода на питающую сеть (электромагнитная совместимость). Кроме этого в проекте проведено исследование влияния изменяемого угла опережения коммутации на работу привода и выявление оптимальных параметров. С этой целью была разработана система управления на базе нечеткой логики (фаззи-логики), позволяющая производить регулирование при изменении некоторых параметров системы (коэффициентов передачи, постоянных времени). Также проведено исследование магнитных полей в двигателе в различных режимах работы.

В настоящее время, несмотря на промышленное освоение вентильных двигателей, многие вопросы их моделирования и проектирования остаются малоизученными и требуют дополнительного анализа и подробного рассмотрения. Результатом процесса проектирования является получение информации о рабочих характеристиках машины. В этом плане свойства машин постоянного тока, асинхронных, синхронных двигателей и генераторов достаточно изучены электромеханиками. Значительные трудности представляют вентильные машины, что объясняется многообразием их конструкций и схемных решений при отсутствии обобщенного инженерного метода расчета рабочих характеристик различных вариантов исполнения с целью сравнительной оценки.

Поскольку вентильный двигатель объединяет импульсный полупроводниковый и бесконтактный электромеханический преобразователи энергии, то дискретный характер коммутаций и смены электромагнитных состояний вентильного двигателя оказывает существенное влияние на его работу и управление. Скачкообразность изменения параметров на границах интервалов постоянства и их изменение в пределах каждого интервала позволяют отнести вентильные двигатели к весьма сложным динамическим системам. Своеобразие электромагнитных и электродинамических процессов, присущих этому типу электрических машин, приводит к необходимости их дальнейшей разработки и углубленного теоретического анализа, создания адекватных математических моделей. Особое значение уделено поиску и созданию методов проектирования, наиболее точно отражающих процессы электромеханического преобразования электроэнергии в вентильных двигателях с постоянными магнитами, что и обуславливает актуальность проводимой работы.

Цель работы - разработка и исследование вентильного двигателя с постоянными магнитами с улучшенными эксплуатационными, энергетическими характеристиками и регулировочными свойствами на основе средств и методов математического моделирования.

Предмет исследования:

Магнитное поле, электромагнитные и электромеханические процессы, статические и динамические характеристики В ДИМ.

Объект исследования:

Регулируемый ВД, включающий в себя синхронную электрическую машину с трехфазной обмоткой якоря и индуктором с постоянными магнитами, а также вентильный коммутатор с позиционно-зависимым управлением.

Задачи исследования:

- создание математической модели магнитного поля ВДПМ, учитывающей геометрию зубцово-пазовой зоны двигателя для уточненного расчета параметров;

- разработка математической модели вентильного двигателя с постоянными магнитами в статических и динамических режимах с учетом регулирования угла опережения коммутации;

- разработка регулятора угла опережения коммутации с целью улучшения энергетических показателей.

- разработка лабораторного стенда для экспериментальных исследований электромеханических и энергетических характеристик ВДПМ, подтверждающих теоретические положения работы.

Методы исследования.

Для решения поставленных задач проведены теоретические исследования с использованием полевого подхода и метода конечных элементов, теории линейных электрических цепей, моделирования на основе дифференциальных уравнений и структурных схем. В частности, полевая задача решалась в программном пакете Ansoft Maxwell, а структурное моделирование проводилось в пакете матричной лаборатории MatLab Simulink. Для автоматизированного расчета предварительных данных для проектирования была составлена программа на М-языке. Экспериментальные результаты получены с помощью цифрового осциллографа и цифрового измерителя-регистратора.

Научная новизна работы.

1. Разработана математическая модель распределения магнитного поля для определения интегральных параметров и расчета характеристик электромеханической части преобразователя ВДПМ с позиционным управлением.

2. Предложен регулятор угла опережения коммутации вентильного двигателя, позволяющий снизить переменные потери ВД и пульсации электромагнитного момента.

3. Сформирована математическая модель вентильного двигателя с позиционным управлением в составе управляемой электромеханической системы, позволяющая выявить особенности статических и динамических характеристики при работе с указанным регулятором. Практическая ценность работы.

1. Обоснован комбинированный подход к исследованию ВД, сочетающий в себе уравнения магнитного поля и электрических цепей.

2. Уточнена методика расчета параметров и характеристик ВДПМ с использованием полевого подхода.

3. Проведен сравнительный анализ переходных характеристик вентильного двигателя при использовании различных регуляторов частоты вращения и угла опережения коммутации вентилей и даны рекомендации по их выбору.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Математическая модель магнитного поля ВД с ПМ, позволяющая внести уточнения в интегральные характеристики электромеханического преобразователя.

2. Методика синтеза регулятора угла опережения коммутации вентильного двигателя.

3. Результаты комплексных исследований ВД с ПМ на основе математического моделирования и эксперимента.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на: Международной научно-практической конференции / г. Саратов 2010, Международной научно-технической конференции «Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии», Тольятти, ТГУ, 2009 г., на научных семинарах кафедры «Теоретическая и общая электротехника» Самарского государственного технического университета. Внедрение результатов работы.

Основные положения, выводы и рекомендации нашли применение в системе автоматизированного управления режимом работы электродегидратора установки электрообессоливания нефти на Сызранском НПЗ, в системе регулирования подачи газовоздушной смеси печи предварительного подогрева нефти на ОАО «НефтеМаш», учебном процессе по дисциплинам «Электрические машины» и «Теория электропривода». Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 7 работ, три из которых входят в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий ВАК России.

Структура диссертации.

Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений.

Выводы по главе:

Результаты проведенных экспериментальных исследований позволяют оценить работоспособность разработанных математических моделей. Полученные зависимости подтверждают теоретические расчеты, приведенные во второй и третьей главах, а также приведенные в литературе библиографического списка. Расхождение между теоретическим расчетом и экспериментом составляют порядка 2-5%, что является приемлемым для инженерных расчетов. Наилучшие результаты обеспечивает система с фаззи-регулятором и углом опережения коммутации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Разработанная математическая модель вентильного двигателя с постоянными магнитами для расчета магнитных полей позволяет внести уточнения в расчет индуктивности и электромагнитного момента (порядка 3,6%).

2. На основе разработанной математической модели магнитного поля проведено исследование влияния ширины шлица между зубцами статора на характеристики и свойства вентильного двигателя, также определены наиболее рациональные размеры зубцово-пазовой зоны статора.

3. Предложенный регулятор угла опережения коммутации полупроводникового коммутатора позволяет снизить переменные потери ВД11М на 3,86% при высоких динамических показателях электромеханической системы на основе вентильного двигателя.

4. Экспериментальные исследования на разработанном лабораторном стенде подтвердили теоретические положения диссертационной работы. Расхождение результатов теоретических и экспериментальных исследований находятся в пределах, допустимых для инженерных расчетов.

1. Автоматизация проектирования электротехнических систем и устройств: Учеб. пособие / Д.А. Аветисян. М.: Высш. шк., 2005. - 511 е.: ил.

2. Автономные инверторы: Сб. ст. / Под ред. Г. В. Чалого. Кишинев: Штиинца, 1974. - 336 с.

3. Адзума М., Курата М. Запираемые тиристоры /Труды инженеров электротехников и радиоэлектронщиков. Т. 76, №4. США, 1988.

4. Александровский Н.М. Элементы теории оптимальных систем автоматического управления. М.: Энергия, 1969 С. 16-28.

5. Аракелян А.К., Афанасьев A.A., Чиликин М.Г., Вентильный электропривод с синхронным двигателем и зависимым инвертором, М.: Энергия, 1977, 224с.

6. Артюхов, И.И. Автономные инверторы тока в системах электропитания / И.И. Артюхов, Н.П. Митяшин, В.А. Серветник. Саратов: Сарат. политехи, ин-т, 1992. - 152 с.

7. Артюхов, И.И. Основы выпрямительной техники: учеб.пособие / И.И.Артюхов, М.А. Фурсаев. Саратов: Сарат.гос.техн.ун-т,2005. - 112 с.

8. Артюхов, И.И. Тиристорные источники для группового электропривода и их проектирование с применением ЭВМ: учеб. пособие / И.И. Артюхов, Н.П. Митяшин. Саратов: Сарат. политехи, инт, 1990. - 68 с.

9. Башарин A.B., Новиков В.А., Соколовский Г.Г. Управление электроприводами Д.: Энергоатомиздат, 1982 - 392с.

10. Бедфорд, Б. Теория автономных инверторов / Б. Бедфорд, Р. Хофт // Пер. с англ. М.: Энергия, 1969 - 280 с.

11. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. М.: Наука, 1975.

12. Белов М.И. Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов. Учебник для ВУЗов / М.П. Белов, В.А. Новиков, J1.H. Рассудов М.: Издательский центр «Академия», 2004 - 576с.

13. Велин Н.В., Рассказов Ф.Н. Синтез оптимальных стохастических систем управления электроприводами: Учеб. пособ., Самар. гос. техн. ун-т, филиал в г. Сызрани. Самара, 1996.

14. Вентильные электрические машины робототехнических систем Текст. : аннотированный указатель изобретений (1985-1993 гг.) / ГПНТБ СО РАН ; сост. : J1. П. Степанова, 3. С. Аршинская. Новосибирск : ГПНТБ СО РАН, 1995.-229 с.

15. Вентильный электропривод с синхронным двигателем и зависимым инвертором / А. К. Аракелян, А. А. Афанасьев, М. Г. Чиликин; Ред. М. Г. Чиликин. М. : б. и., 1977. - 223с

16. Веремей Е., Корчанов В., Коровкин М., Погожев С., Компьютерное моделирование систем управления движением морских подвижных объектов. СПб.: НИИ Химии СПбГУ, 2002.

17. Влияние на питающую сеть группы частотно-регулируемых электроприводов /И.И. Артюхов, М.В. Жабский, И.И. Аршакян, A.A. Тримбач // Электрика. 2006. - № 1. - С. 7 - 10.

18. Волокитина, Е. В. Особенности применения постоянных магнитов в вентильных электродвигателях авиационных электроприводов / Е. В. Волокитина, В. И. Свиридов, В. Ф. Шалагинов. С.55

19. Воронцов Г.В. Федий B.C. Численно-аналитический метод исследования колебаний механически систем с периодическими коэффициентами // Изв. вузов. Сев. Кавк. регион. Технические науки. 1998. № 3. С. 52-56.

20. Высоцкий В.Е. Расчет статических характеристик вентильного двигателя с учетом насыщения по продольной и поперечной осям магнитной системы / В.Е.Высоцкий, В.Д.Каретный, А.И.Скороспешкин // Электротехника. 1985. - №3. - С.36-38.

21. Высоцкий В.Е. Система автоматизированного проектирования бесконтактных вентильных двигателей / В.Е.Высоцкий, В.Е.Верещагин, П.В.Тулупов // Электричество.-2003. -№10.-С.16-35.

22. Высоцкий В.Е., Зубков Ю.В., Тулупов П.В. Математическое моделирование и оптимальное проектирование вентильных электрических машин. М.: Энергоатомиздат, 2007, - 340с.

23. Гайдукевич В.И., Титов B.C. Случайные нагрузки силовых электроприводов. -М.: Энергоатомиздат, 1983. 160 е., ил.

24. Герман-Галкин С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MATLAB 6.0: Учебное пособие. СПб.: КОРОНА принт, 2001. -320 с.

25. Герман-Галкин, С.Г. Силовая электроника: Лабораторные работы на ПК / С.Г. Герман-Галкин. Спб.: Учитель и ученик, КОРОНА принт, 2002. -304 с.

26. Гинзбург С. Г. Методы решения задач по переходным процессам в электрических цепях. М.: Высшая школа, 1967.

27. ГОСТ 13109-97. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.

28. ГОСТ 20.39.312-85. Изделия электротехнические. Требования по надежности.

29. ГОСТ 12.1.019-85 «Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты» (Дата введения 1985.10.01).

30. ГОСТ 12.4.172-87 «Комплект индивидуальный, экранирующий для защиты от электрических полей промышленной частоты. Общие технические требования» (Дата введения 1987.01.01).

31. Двигатели вентильные синхронные DVU2M165, DVU2M215.

32. ЗАО "Электротехнические системы 1", С.-Петербург, 1992, www.etsl.spb.ru.

33. Демирчан К.С., Чечурин B.JI. Машинный расчет электромагнитных полей. М.: Высшая школа, 1985.

34. Деменков Н.П. Нечеткое управление в технических системах: Учебное пособие. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2005. - 200 с.

35. Диоды и тиристоры в преобразовательных установках / М.И.Абрамович и др.. М.: Энергоатомиздат, 1992. - 432с.

36. Дьяконов В., Круглов В. MATLAB. Анализ, идентификация и моделирование систем. Специальный справочник. СПб.: Питер, 2002. -448 е.: ил.

37. Дьяконов B.,Simulink 4. Специальный справочник. Спб: Питер, 2001.

38. Зиннер Л.Я., Скороспешкин Л.И. "Вентильные двигатели постоянного и переменного тока", М., Энергоиздат, 1981 г.

39. Зиновьев, Г.С. Основы силовой электроники / Г.С. Зиновьев. Новосибирск: Изд во Новосиб. ун-та, 2003. - 664 с.

40. Иванов-Смоленский A.B. Электромагнитные поля и процессы в электрических машинах и их физическое моделирование. М.: «Энергия», 1969.

41. Ильинский Н.Ф. Основы электропривода: учеб. пособие для студ. вузов/ Н.Ф. Ильинский.-М.: МЭИ, 2000 164с.

42. Инженерное проектирование и САПР электрических машин: учебник для студ. высш. учеб. заведений/ О.Д.Гольдберг, И.С.Свириденко; под ред. О.Д.Гольдберга.-М.: Издательский центр «Академия», 2008. 560с.

43. Казаков Ю.Б., Щелыкалов Ю.Я. Конечно-элементное моделирование физических полей в электрических машинах/ Иван. гос. энерг. ун-т. -Иваново, 2001. 100с. ISBN 5-89482-108-8

44. Кантер, И.И. Исследование установившихся и переходных режимов вентильных преобразователей частоты / И.И. Кантер, Ю.М. Голембиовский // Электротехника. 1974. №8. - С.26 - 30.

45. Ковчин С.А., Сабинин Ю.А. Теория электропривода. Учебник для ВУЗов.-М.: Энергоатомиздат, 1992.

46. Ковчин С.А., Сабинин Ю.А. Теория электропривода. СПб.: Энергоатомиздат, 1994. С. 357-404.

47. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин: Учеб. для вузов. 3-е изд. перераб. и доп.- М.: Высш. шк., 2001. -327с.:ил.

48. Красовский A.A. Проблемы физической теории управления // Автоматика и телемеханика 1990. №11. С.З—5.

49. Ключев В.И. Теория электропривода. М.: Энергоатомиздат, 1985.

50. Ключев В.И. Теория электропривода: Учеб. для вузов. 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 2001. - 704 с.

51. Кузовков Н.Т. Модальное управление и наблюдающие устройства. М.: Машиностроение, 1976.

52. Кузнецов, A.B. Повышение эффективности управления режимами потребления электрической энергии / A.B. Кузнецов, JI.T. Магазинник. М.: Энергоатомиздат, 2006. 103 с.

53. Курдя, В.В. Схемы электроснабжения много двигательного электропривода повышенной частоты / С.Ф. Степанов, В.В. Курдя, И.И. Артюхова // Проблемы электроэнергетики: межвуз.науч.сб. Саратов: Сарат.гос.техн.ун-т, 2006. - С. 86 - 90.

54. Лазарев, Г.Н. Высоковольтные преобразователи для частотно-регулируемого электропривода. Построение различных систем / Г.Н. Лазарев // Новости электротехники. 2007. - №5(47). - С. 34 - 50.

55. Ларин, Е.А. Энергетический комплекс газоперерабатывающих предприятий. Системный анализ, моделирование, нормирование / Е.А. Ларин, И.В. Долотовский, Н.В. Долотовская. М.: Энергоатомиздат, 2008. -440с.

56. Лебедев А.Н., Орлова Р.Т., Пальцев A.B. Следящие электроприводы станков с ЧПУ. М.: Энергоатомиздат, 1988 - 223с.

57. Левин, A.B. Автономные системы электроснабжения / A.B. Левин, H.H. Лаптев // Энергетика. 2003. - № 1(9). - С. 12 -14.

58. Ледовский А.Н. Электрические машины с высококоэрцитивными постоянными магнитами. -М.: Энергоатомиздат, 1985. 168 с.

59. Леоненков A.B. Нечеткое моделирование в среде MATLAB и fuzzyTECH. СПб.: БХВ-Петербург, 2005. - 736 с.

60. Леонтьев А.Г., Пинчук В.М., Семенов И.М. Электромеханические системы.- СПб.: СПбГТУ, 1997.

61. Львов, А.П. Электрические сети повышенной частоты / А.П. Львов-М.: Энергоатомиздат, 1981. 104 с.

62. Лебедев Н. И., Овчинников И. Е. Бесконтактная электрическая машина. — а.с. №283373, СССР Б.И, 1970, №31.

63. Лебедев Н. И., Гандшу В. М., Явдошак Я. И. Вентильные электрические машины. — СПб.: Наука, 1996.

64. Москаленко В.В. Электрических привод. 3-е изд., стер. - М.: Издательский центр «Академия», 2005. - 368 с.

65. Мосткова, Г.П. Мощный автономный инвертор с параллельно-последовательными конденсаторами / Г.П. Мосткова, Ф.И. Ковалев //

66. Преобразовательные устройства в электроэнергетике: сб. АНСССР. М.: Наука, 1964.-С. 61-74.

67. Новиков В.А., Рассудов Л.Н., Белов М.П. Типовые алгоритмы управления взаимосвязанными электроприводами // Электротехника. 1998.№ 6.с.7-14.

68. Новиков В.А., Рассудов Л.Н. Тенденция развития электроприводов, систем автоматизации промышленных установок и технологических комплексов // Электротехника. 1996. №6. С.З 12.

69. Непомнящий, Е.Г. Инвестиционное проектирование: учеб. пособие / Е.Г. Непомнящий. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2003. - 435 с.

70. Овчинников И.Е. Вентильные электрические двигатели и привод на их основе (малая и средняя мощность): Курс лекций. СПб.: КОРОНА-Век, 2006. - 336 с.

71. Овчинников И.Е., Лебедев Н.И. Бесконтактные двигатели постоянного тока. Л.: Наука, 1979.

72. Овчинников И. Е. Теория вентильных электрических двигателей. — Л.: Наука, 1985.

73. Панкратов В.В. Синтез оптимальных алгоритмов управления многосвязным динамическим объектом "в большом" методом непрерывной иерархии // Изв. вузов. Электромеханика. 1996. № 1-2. С.58-65.

74. Панкратов В.В. Синтез нелинейных систем методом больших коэффициентов // Сб. науч. тр. НГТУ. Новосибирск: НГТУ, 1996. № 1. С.31-38.

75. Петров Ю.П. Вариационные методы теории оптимального управления. -Л.: Энергия, 1977.

76. Петров Ю.П. Вариационные методы синтеза гарантирующих управлений. СПб. : Изд-во СпбГУ, 1995.

77. Петров Ю.П. Реализация гарантирующего управления. Электричество. 1997. № 2.

78. Петров Ю.П. Синтез оптимальных систем управления при не полностью известных возмущающих силах: Учеб. пособие. JL: Изд-во Ленингр. унта, 1987.-292 с.

79. Пешков И.Б. Обмоточные провода. М.: Энергоиздат, 1983.

80. Проектирование электроприводов: Справочник / Под ред. A.M. Вейнгера. Свердловск: Средне Уральское книжное изд-во, 1980.

81. Проектирование электрических машин/ под ред. И.П.Копылова.- М.: Высш. шк., 2005.

82. Полищук, A.A. Выбор ключевых транзисторов для преобразователей с жестким переключением / A.A. Полищук // Современная электроника. -2004. -№ 1.-С.5-8.

83. ПОТ РМ-016-2001 (РД 153-34.0-03.150-00). Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок (с изменениями и дополнениями). М.: Омега-Л, 2005. 176 с.

84. Правила устройства электроустановок. 6-е изд. -СПб.: Издательство ДЕАН, 2003.-928 с.

85. Преобразователи частоты на тиристорах для управления высокоскоростными двигателями / A.C. Сандлер, Г.К. Авакумова, А.В.Кудрявцев и др.. М.: Энергия, 1970. - 80 с.

86. Приводной преобразователь MOVIDRIVE MD 60A. Системное руководство.- Издание 11/99, SEW Eurodrive/-253c.

87. Постников И. М., Ралле В. В. Синхронные реактивные двигатели. — Киев: Техника, 1970.

88. Проблемы энергетики .- 2000г. № 5. Зиннер, А. Л. Реактивный момент вентильного двигателя, обусловленный эксцентрично расположеннымвозбужденным ротором / A.JI. Зиннер, А. В. Ашихмин, О. В. Борисова. -С.70-76

89. Проблемы энергетики .-2001г. № 3. Маурер, В. Г. Системы управления вентильных электроприводов на базе синхронизированных с сетью автоколебательных развертывающих преобразователей интегрирующего типа / В.Г. Маурер. С.130-133

90. Проблемы энергетики .-2001г. № 7/8. Маурер, В. Г. Способы улучшения динамических свойств систем управления вентильных электроприводов на основе интегрирующих развертывающих преобразователей / В.Г. Маурер. С.75-79

91. Прянишников В. А. Электроника. Курс лекций. — СПб.: КОРОНА принт, 1998.

92. Разработка, проектирование и исследование систем управления с применением ЭВМ. Синтез оптимальных систем управления электроприводами при случайных возмущениях (промежуточный). Отчет по НИР № гос. per. 01950006657, Инв. №02960007090, Сызрань, 1996.

93. Розанов, Ю.К. Основы силовой преобразовательной техники / Ю.К. Розанов. М.: Энергия, 1979. - 392 с.

94. Розанов, Ю.К. Параллельная работа преобразователей постоянного тока / Ю.К. Розанов // Электротехника. 1982. - №4. - С.37-39.

95. Розанов, Ю.К. Полупроводниковые преобразователи со звеном повышенной частоты / Ю.К. Розанов. М.: Энергоатомиздат, 1987.-184 с.

96. РТМ 16.800.850-81. Методика определения долговечности и сохраняемости кабелей и проводов с поливинилхлоридной изоляцией (оболочкой), для опытной проверки. М.: Изд-во стандартов, 1981.

97. Руденко, B.C. Основы преобразовательной техники / B.C. Руденко, В.И. Сенько, И.М. Чиженко. М.: Высшая школа, 1980. - 424 с.

98. Руденко В. С, Сенысо В. И., Чиженко И. М. Основы преобразовательной техники. — М.: Высшая школа, 1980.

99. Сабинин Ю. А. Электромашинные устройства автоматики. -Энергоатомиздат, 1988.

100. Сегерлинд JI. Применение метода конечных элементов. -М.: Мир, 1973.

101. Сенько, В.И. Преобразователи частоты: учеб. пособие / В.И. Сенько. -Киев: КПП, 1984.- 100 с.

102. Силовая электроника: Примеры и расчеты / Ф. Чаки, И. Герман, И. Ипшич и др. М.: Энергоатомиздат, 1982. - 384 с.

103. Сильвестр П., Феррари Р. Метод конечных элементов для радиоинженеров и инженеров-электриков. Пер. с англ. М.: Мир, 1986. -229 е., ил.

104. Синчук О.Н., Беридзе Т.М., Гузов Э.С. Системы управления рудничным электровозным транспортом, М.: Недра, 1993. - 255 с.

105. СО 153-34.03.603-2003 Инструкция по применению и испытанию средств защиты, используемых в электроустановках.

106. Современные энергосберегающие электротехнологии: учеб. пособие для вузов / Ю.И. Блинов, A.C. Васильев, А.Н. Никаноров и др. СПб: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2000. - 564 с.

107. Специальные электрические машины / под ред. Б.Л.Алиевского. В 2 кн. -М.: Энергоатомиздат, 1993.

108. Справочник по проектированию автоматизированного электропривода и систем управления технологическими процессами / Под. ред. В.И.

109. Круповича, Ю.Г. Барыбина, M.JI. Самовера. 3-е изд., перераб. и доп. -М.: Энергоиздат, 1982 - 416 с.

110. Справочник по теории автоматического управления / Под ред. A.A. Красовского. М.: Наука, 1987.

111. Статические преобразователи частоты в электроприводах переменного тока // Под общ. Ред. П.А. Ровенского, Б.А. Тикана. Л.: Изд-во «Наука», 1968.-230 с.

112. Тиристоры: справочник / О.П. Григорьев, В.Я. Замятин, Б.В. Кондратьев, С.Л. Пожидаев. М.: Радио и связь, 1990. - 270 с.

113. Терехов В.М. Элементы автоматизированного электропривода. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 224 с.

114. Терехов В.М., Осипов О.И. Системы управления электроприводов: Учебник. М.: «Академия», 2005. - 300 с.

115. Токарев Б. Ф. Электрические машины. — М.: Энергоатомиздат, 1990.

116. Хауэр Ф. Л.Силовые полупроводниковые приборы. Обзор / Труды инженеров электротехников и радиоэлектронщиков. Т. 76, №4. США, 1988.

117. Хрущев В. В. Электрические машины автоматических устройств. — Л.: Энергия, 1976.

118. Черных И.В. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB, SimPowerSystems и Simulink. М.: ДМК Пресс; СПб.: Питер, 2008.-288 с.

119. Черных, И.В. Simulink: среда создания инженерных приложений / И.В. Черных // Под общ. ред. В.Г. Потемкина. М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2003. -496 с.

120. Шипилло В.П. Автоматизированный вентильный электропривод. М., Энергия, 1969., 400с.

121. Шевелев Н.В. Уточненный расчет контура тока в системе регулирования скорости двигателя // Инструктивные указания по проектированию электротехнических промышленных установок. ГПИ Тяжпромэлектропроект, 1967. №11. С.3-5.

122. Шенк X. Теория инженерного эксперимента. М.: Мир, 1972.

123. Электричество.- 2000г. № 3. Воронин, С. Г. Математическая модель для определения координат в электроприводе с вентильным двигателем постоянного тока / С.Г. Воронин, А.Р. Кузьмичев. С.34-38

124. Электричество.-2000г. № 7 Бут, Д. А. Модификации вентильно-индукторных двигателей и особенности их расчетных моделей / Д. А. Бут. С.34-44

125. Электричество.-2000г. № 9. Воронин, С. Г. Управление коммутацией вентильного двигателя по сигналам ЭДС вращения / С.Г. Воронин. -С.53-59

126. Электричество.-2000г. № 8 Кузнецов, В. А. Дискретная математическая модель вентильно-индукторного двигателя / В. А. Кузнецов, А. В. Матвеев, С.22-27

127. Электричество.-2001г. № 5 Красовский, А. Б. Анализ процесса отключения фазной обмотки вентильно-индукторного двигателя при локальном насыщении зубцовой зоны / А.Б. Красовский. С.41-47

128. Электричество.- 2003г. № 10. Высоцкий, В. Е. Система автоматизированного проектирования бесконтактных вентильных двигателей постоянного тока / В. Е. Высоцкий, П. В. Тулупов, В. Е. Верещагин. С.25

129. Электричество.-2004г. № 4 Афанасьев, А. А. Линейные преобразования переменных в теории вентильно-индукторного двигателя / А. А. Афанасьев. С.27-34

130. Электричество.-2004г. № 7. Кучинский, В. Г. Сравнительные оценки гребных вентильных двигателей традиционного исполнения и машин с поперечным магнитным потоком / В. Г. Кучинский. С.39-41

131. Электричество.-2004г. № 8 Бычков, М. Г. Универсальная модульная микропроцессорная система управления вентильно-индукторным двигателем / М. Г. Бычков, Р. В. Фукалов. С.23-31 : схем.

132. Электричество.-2006г. № 5. Нестеров, Е. В. Определение базовых геометрических параметров вентильно-индукторного двигателя обращенной конструкции / Е. В. Нестеров. С.63-65

133. Электричество .-2007г. № 4. Афанасьев, А. А. Малоинерционный высокоскоростной магнитоэлектрический беспазовый вентильный двигатель. С.28-35

134. Электричество.-2007г. № 4 Русаков, А. М. Моделирование тепловых процессов в вентильном индукторном двигателе с электромагнитным возбуждением / А. М. Русаков, И. В. Шатова. С.42-49

135. Электромеханика.-2000г. № 1 Пахомин, С. А. Влияние геометрии зубцового слоя и параметров питания на показатели вентильного реактивного индукторного двигателя / С.А. Пахомин. С.30-36

136. Электромеханика.-2004г. № 5. Магазинник, JI. Т. Новый способ коммутации инвертора в преобразователях частоты для питания вентильных двигателей / JI. Т. Магазинник. С. 16-19

137. Электротехника.- 2002г. № 11 Смирнов, Ю. В. Определение основных параметров электромагнитного вентильно-индукторного двигателя / Ю.В. Смирнов. С.32-36

138. Электротехника.- 2003г. № 2 Шабаев, В. А. Экспериментальное исследование двухфазных нереверсивных вентильно-индукторных двигателей / В. А. Шабаев. С.44-47

139. Электротехника.- 2003г. № 7 Голландцев, Ю. А. Уравнения вентильного индукторно-реактивного двигателя при одиночной коммутации фаз / Ю. А. Голландцев. С.45

140. Электромеханика.-2004г. № 3. Мещеряков, В. Н. Структурно-топологический анализ векторной модели вентильного двигателя / В. Н. Мещеряков, В. Г. Карантаев. С.25-29 : схем.

141. Электромеханика.-2005г. № 6. Высоцкий, В. Е. Операторно-рекуррентные модели вентильных двигателей-генераторов с позиционно-зависимым управлением / В. Е. Высоцкий. С.24-32

142. Электротехника.-2000г. № 8. Копылов, И. П. Асинхронизированный вентильный двигатель с поддержанием неизменного результирующего магнитного потока / И.П. Копылов, Ю.П. Сонин, И.В. Гуляев. С.59-62

143. Электротехника.-2001г. № 8. Масленников, В. С. Трапецеидальная форма ЭДС вращения вентильных двигателей / B.C. Масленников. С.25-29

144. Электротехника.- 2001г. № 11. Масленников, В. С. Электромагнитная постоянная времени высокомоментных вентильных двигателей / B.C. Масленников. С.42-44

145. Электротехника.- 2002г. № 9. Копылов, И. П. Асинхронизированный вентильный двигатель с ортогональным управлением / И.П. Копылов, Ю.П. Сонин, И.В. Гуляев. С.2-5

146. Электротехника.- 2003г. № 7. Сонин, Ю. П. Бесконтактный асинхронизированный вентильный двигатель с ортогональным управлением / Ю. П. Сонин, И. В. Гуляев, Д. В. Атаманкин. С.41

147. Электротехника.- 2004г. № 5 Малафеев, С. И. Математическая модель двухфазного вентильного индукторного двигателя / С. И. Малафеев, А. В. Захаров. С.31-35: схем.

148. Электротехника.- 2005г. № 1 Шабаев, В. А. Анализ источников шума вентильно-индукторного двигателя / В. А. Шабаев. С.62-64 : ил

149. Электротехника.- 2007г. № 2. Кочергин, В. В. Схемы и характеристики синхронного вентильного двигателя с однозубцовой обмоткой / В. В. Кочергин. С.23-27

150. Электротехнический справочник: В 4 т. Т. 4. Использование электрической энергии / Под общ. ред. профессоров МЭИ В.Г. Герасимова и др. (гл. ред. А.И. Попов). 9-е изд., стер. - М.: Издательство МЭИ, 2004 - 696 с.

151. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием : учебник для студ. высш. учеб. заведений/ Г.Г.Соколовский.-М.: Издательский центр «Академия», 2006.-272с.

152. ELCUT. Комплекс программ моделирования двумерных физических полей с помощью метода конечных элементов. НПКК "ТОР", С.Петербург, 1994.163. www.elcut.ru официальный сайт компании ELCUT.

153. Pelly B.R. Power Mosfits a status review. IPEC, 83. Tokyo. (Труды международной конференции по силовой электронике).