автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Электропривод с бесконтактным асинхронизированным вентильным двигателем

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

БАЙНЕВ Валерий Фёдорович

ЭЛЕКТРОПРИВОД С БЕСКОНТАКТНЫМ АСКНХРОНИЗИРОВАННШ ВЕНТИЛЬНШ ДВИГАТЕЛЕМ

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы к системы, включая их управление и регулирование

Автореферат диесертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

г. Нижний Новгород-1995

Работа выполнена в Мордовской ордена Дружбы народов государственном университете им.Н.П.Огарёва

Научный руководитель - доктор технических наук, професо

Сонин Ю.П.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, професс»

Титов В.Г.

кандидат технических наук Анишев Е.Ю.

Ведущее предприятие - НПО силовой электроники, г. Сара!

Защита состоится " ^ " июНЯ 1995 года в сов в аудитории №1258 на заседании диссертационного сове К 063.85.06 по присуждению ученых степеней кандидата техниче ких наук в Нижегородском государственном техническом универс тете по адресу:

603600, ГСП-41, г. Нижний Новгород, ул. Минина, 24.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке техниче кого университета.

Автореферат разослан " 5 " МОЯ 1995 г.

Учёный секретарь диссертационного совета к.т.н.

Соколов В.В.

I

ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В ряде областей современного управляемого электропривода к электротехническим комплексам предъявляются специфические требования. Электроприводы, эксплуатируемые во взрывоопасных, агрессивных, увлаяпётшх средах, установленные в труднодоступных для обслуживания местах, а тасг.е подверженные ударным нагрузкам и повышенной вибрации дозеош отвечать требованию бесконтактности, т.е. отсутствия в их констругаогл скользящих токосъемов. Кроме того, в гребнет приводе.судоэ ледового плавания и в тяговом электроприводе на яелевнодоролшоа транспорте важнейшими требованиями являются:

- во8модность длительной работы в режиме упора;

- высокая кратность пускового момента при низкой амплитуде его пульсаций;

- возможность электрического рекуперативного торможения привода вплоть до полной его остановки;

- возможность ускоренного реверса.

Управляемые электроприводы с коллекторными двигателями постоянного тока (ДПТ) шест ограничения по мощности и скорости вращения вследствие коммутационных условий. Крс^э того, такие электроприводы не отвечая? требования бесконтактности. Вентильные двигатели (ВЛ) постоянного тока (в том числе с бесщёточным возбуждением) хотя и обладает аналогичная! ЛИТ пусковыми и регулировочными характеристиками, не решают полностью проблем, связанных с режимом упора электропривода, а такие не допускаат его рекуперативного тормоненкя до полной остановки. Бесконтактные машины двойного питания не обеспечивая? строкой) диапазона регулирования частоты вращения. Существующие электроприводы на базе асинхронизировашшх вентильных двигателей (АВД) в контактном исполнении в значительной степени удовлетворяют требованиям тяжёлого пуска электропривода, глубокого регулирования частоты вращения, рекуперативного торисякения до полной остановки и реверса. Однако, наличие в их конструкции контактных колец и щёток ограничивает их применение в ряде областей современного электропривода.

Целью диссертационной работы является разработка и исследование электропривода, построенного на базе бесконтактного ДЕД (бавзо, удовлетворяющего вышеуказанным требованиям, а так-

3

ш разработка законов управления БАВД. обеспечивающих последнему принцип действия обобщенного ДПТ.

Осзовкыэ аалачи работа:

- разработка программно-ьатематических моделей эдектроие-халзмеской системы на оснозо БАВД для исследования установившая и ДЕпажческнх режимов работы прн различных законах управления;

- теоретическое исследование установившихся процессов электромеханического преобразования энергии в ВАВД при различия еакопах управления и их сравнительный анализ;

- теоретическое исследование переходных процессов в БАВД в реявиа упора, а также прн его пуске и разгоне с постоянным шдотш сопротивления на гажу при питании якоря от зависимого инвертора тока (ЗИТ) с естественной к с двухступенчатой искусственной коммутацией;

- равраббтка и создание экспериментального стенда электропривода на основе БАВД и осуществление экспериментальных наследований;

- определение наиболее целесообразных областей применения

БАВД.

Потопы исследования. Теоретическое исследование установившихся режяков 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 по-шщ>ю специализированного пакета программ моделирования статических преобразователей "ЕЛТРАН" 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

¡акоков управления БАВД, когда са ыемскмальво прЕбяжэн по ¡во^ш свойствам и характеристике« к сбоСщ&ЯЕску ДЦТ);

- впервые для исследования переходных процессов в слот» лекгроиашшяо- вентильных комплексах испольвозана система ко-¡елироваяия "ЗЛТРАН". позволяющая наиболее полно учесть гярю-мческий состав токов и напряжений, нвсздение магнитных цепей яектрических мдшн;

- осуществлён сравнительный анализ Бакенов управления )АВД с точки зрения обеспечения требуекоГг форны механически :арвхтеристик электропривода, высоких энергетических покавяте-юй, минимума пульсаций электромагнитного коыекта.

Практическая ценность диссертационной работы заклзчаэтея I следующем: .

- разработан и реалкгэкен исследовательский стеэд элект-шрнвода ка основе БАВД в ра&ках выполнения госбад&етнсй НИР [253/16-93;

- выработаны рекомендации по проектирования электропривода на основе БАВД и выбору законов его управления:

- предложена ыетодика расчёта установитпшхея и днкщ/и-[еских процессов электромеханического преоОравснанкя энергия в гаследовательиоы каскаде БАВД в системе »юдеяировашет стата-[ееккх вентильных преобразователей "ЭЛТРАН" для ПЭБМ;

- разработаны структурные, функциональные и пранцклааль-щ® схеыы цифровых систем управлении ;и2ертором тока преобра-ювателя частоты якоря к автонегдалг пявзрторсм напркяепил с ОД преобразователя частоты, вовбузэдзтм, обеспечизгагзкэ рзсс-етриваекону элекчрощягЕоду свойства ебоСдйного ДПТ.

Реализация результатов работы. Результаты диссер1'а15:о2В.с$ «боты внедрены:

- в виде экспериментального образца электропривода с БАВД [а баае последовательного каскада двух езрийных асинхронных [вигателей АК51/4 с номинальной мстзгастага 2,8 кЗт в ржгач ен-галкения госбюджетной КИР №53/16-93;

- в виде учебного стенда БАРД т кафедре щхжапиенной лектроники Мордовского госунизерситета.

Апробация работы. Основные теоретичесюте положения, выво-;ы и рекомендации диссертацгюшюй работы доложены, обсуядены и [олучили положительные отзывы ка следующих научно-технических шференциях:

- научная конференция "XXII Огарёвскиэ чтения", Саранск,

5

1ЙЭЗ г.;

- неазувсвсказ научно-технкч&ская конференция "Дннаюка навшейак дйсщ-«тных электротехнических к электронных сис-тоа", Чебоксары, 1995 г.

Публнюздяк, По теые диссертация ояублнковаао 9 печатных райэт.

Структура к объем работа. Диссертация состоит кз введения, четырёх г лгав, ваюючекиЕ, списка литература из 77 паимэ-иовашгй и Б пркгагеннй. Работа содержит ^155 страниц иаашопкс-шго текста, 63 рисунка на 62 страницах', 4 таЗлаш.

ОСНОВНОЕ СЭДЕШНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснозака актуаакость теш диссертационной раЗош, определены еб цели, садачи и кетоды их реиента.

В первой главе произведен сбгор суцествущих видов управлявших электроприводов. Пояазано что БАВД - результат синтеза бесконтактной машины двойного пкталыл с двумя ПЧ, работавшей с тактовой самосиахроциЕйцней по полог^ша магнитного поля или по фаза ЭДС обмотки якоря, т.е. по принципу действия ВД. В ре-еуатате этого синтеза устранены основные недостатки, присущие ВД:

- ограничения режима упора по нагреву тиристоров;

- невозшкность электрического рекуперативного торможения привода вплоть до полкой его остановки;

- бая&кая ашдятуда пульсаций пускового электромагнитного »юшнта;

- наличке скользящего токосъёма.

По: саз ало, что элегегропризод на основе БАВД - это элеотро-машикно-вентильный кшплекс, состоящий из последовательного каскада двух асинхронных двигателей с фазным роторок - собственно асиихроки0ирс1ванного вентильного двигателя (АВД) и его возбудителя, питаемых от отдельных ПЧ (рис.1).

Для обеспечения рассматриваемой электромеханической системе свойств и характеристик обобщённого ДПТ к ПЧ якоря и возбуждения (ПЧг) предъявляются следующие требования:

- инверторное звено ПЧ якоря должно быть выполнено по типу зависимого инвертора тока и кестко фиксировать фазу тока якоря относительно напряжения на нём при изменении в широких пределах частоты синхронизирующего напряжения, чем обеспечивается имитация положения щёток на коллекторе ДПТ;

6

- инверторное звено ПЧ возбуждения должно С;яъ выложено по ткпу автономного инвертора напряжения (АИН) п обеспечивать на обиотках статора возбудителя скшетричную систен/ трёхфазных синусоидальных ЗДС частотой 3+15 Гц.

Синхронизация ПЧ якоря осуществляется по фазе ЭДС якоря, снимаемых датчиком фазы напряжения ДвН. Использование "собственных ПЧ для питания якоря А8Д и статора возбудителя позволяет воздействовать на параметры рассматриваемого электропривода за счёт регулирования таких его параметров, как напряжение якоря, угол сдвига фаз между перзьгми гармоникаыи тока и напряжения якоря, частота и напряжение возбуждения. Наличие указанных каналов управления приводом открывает широкие возможности для реализации рассмотренных ниже ваконов оптимального управления. Благодаря питанию возбудителя переменным током даже при неподвижном роторе в АВД создается врадщющееся магнитное поле, что обеспечивает условия для норнальной кокыута-цин тиристоров ЗИТ ПЧ якоря в стопорном режиме и исключает ограничения режима упора, присузцие ВД. Пониженная частота возбуждения позволяет снизить магнитные потери в БАВД и полностью исключить явление рекуперации энергии скольжения обмоткой возбуждения. что позволяет значительно повысить КПД электропривода по сравнению со случаем возбуждения БАВД током промышленной частоты. Реализация БАВД в виде однокорпусного и совмещенного, исполнения приводит к дальнейшему улучшению энергетических и

7

mxjo-raöapiiTKbH показателей электропривода.

Проведённый еважз позволил сделать вывод, что наиболее перспектив шли областями применения электропривода с БАВД являются гребной привод судов ледового плавания и тяговый электропривод аеле8нодорашюг0" транспорта.

Во второй главе разработаны и исследованы математические кодеки электропривода с БАВД для различных законов его управ-леюя. Математическое описание установившихся процессов электромеханического Иреобраэоваакя энергии получено на основе век-торшх уравнений Парка-Горева, залиса:ных в синхронных координатах якоря в огноснтагыых ед1шнцах. Анализ установизЕихся режимов БАВД осуществлен при общепринятых допущениях для первых гармоник токов и напряжений при учёте насыщения глазных магнитных цепей как А8Д (серийный двигатель 4АНК355!.ЗУЗ), так и возбудителя (сергсйкый двигатель 4АНК20СШУЗ после перешткн на число пар полюсов рв-1)-

Исходная система векторных уравнений установившегося ре-ша работы БАВД имеет вид:

U - (г + 3-v-x)•I + j-v-Xar-ir! 4

О - (ГГ + i)'So-Xr)'ir + j-So-Xar-I + j-So-Xfr-'lf;

Üf - (rf + j-VfXf)-if + J-Vf-x-r-ir; (1)

1Дд - Re d • (ir-I) -Kar: *

Ma ™ Re J-Ur-IfO-Kp-Xfr,

где Ü.Üf - комплексные функции напряжений якоря АВД и статора воебудителя; I,if,ir - комплексные функции токов якоря АВД, обиоток статора воебудителя, роторов двигателя и возбудителя; г.гг.гг - активные сопротивления тех же обмоток; х,хг,хг -полные индуктивные сопротивления обмоток якоря АВД, статора возбудителя и роторов машин каскада; хаг.хп- - сопротивления взаимоиндукции обмоток АВД и возбудителя; v,vf,s0 - относительные угловые частоты напряжений якоря АВД, статора возбудителя и их роторов; Мд.Мв - электромагнитные вращающие моменты двигателя ,и возбудителя; кр .- отношение чисел пар полюсов возбудителя рв и двигателя рд (кР = рв/рд).

решение системы уравнений (1) позволяет получить выражения для вычисления проекций на координатные оси токов и напряжений обмоток БАВД, электромагнитных моментов электрических машин каскада, механической мощности электропривода. Учёт насыщение магнитопроводов обеих электрических машин осуществлялся по мере возрастания намагничивающих сил обмоток путём соот-8

ветствухщей коррекции сопротивлений Езашокндукщм кг г а Хег. входящих в (1) как в яапоа виде, так и в составе пгадвых сопротивлений X,Xf и хг.

Электромагнитные кшенты двигателя и возбудителя:

U2-sln 8 -cos <у -(r-tg 0 + v-x)

Цд ------s— ; (2)

v-cos(t+8>-(r-tg(<?+8) + v-x)*

где 8 - угол нагрузки БАВД (угол между векторами напрякеннй на якоре U и ЭДЗ взаимоиндукции -Ear-J 'V-Xar- tr) •

U2-tg 8

при г*0 и i»*0: 1Дд ——g- , (3)

v'-x

2

г гт* ir v - кр- --J ,

(4)

Vj-д - „ . , • |--;——:: ; - Vf). (Б)

Гг-Ь

So

где Ir2-rr/So - тормозной асшзхроашй момент возбудителя.

Частота вращения вааа электропривода определяется:

1 / U - г-I-cos 9 1 + кр *-Хаг-1г*соз Э - x-I-sln g

Исследование устеновппзихся реетдав работы аяекгрсгривода с ВАЩ осуществлено для следувщкх гакошв управления:

- управление с поддержанием гсгкныука реактивной шшосга якоря АВД (9-const);

- управление с поддегканкем оптимального кесыдепет глвв-аоЗ магнитной цепи АВД (?3»const), обеспечивало требувмуэ жёсткость скоростных характеристик;

- управление с поддержанием иаксинальксго зяегагрокапет-ного момента АВД при условии ортогональности векшроз пототос-цепдения АВД и тока яздря.

Все указанные закона упразлзнкя могут быть реагаюзакн при поддержании фиксированного значения либо частота возбугэде-пт (vf-const), либо частоты тока з роторах (so-consfc). В диссертации подробно исследованы процессы электромеханического преобразования энергии в БАВД при указанных законах управления и их комбинировании, а тачке энергетические показатели каскада. На рис.2 и 3 приведены рабочие характеристики электропривода с БАВД при ортогональном управлении с одновременным поддержанием оптимального насыщения магнитопровода АВД ¥3-1 для случаев соответственно с so=0,l и Vf-0,1.

Анализ приведённых в диссертации характеристик позволил

9

о

Рис.2. Рабочие характеристики БАВД при ортогональном управлении с поддеряанкем уг«Ю,1 и ?6-=1.

Рис.3. Рабочие характеристики БАВД при ортогональном управлении с поддержанием зо=0,1 и "¥5=1. Ю

сделать следующие выводы:

1. Электропривод с Б/-ЗД является аналогом ДПТ с певаЕиск-мым всзбулдениеы: регулирование его параметров в ищхиоа пределах позксгяо осуществлять как по цепи якоря, так и по цепи возбуждения;

2.Возбудитель в устаиовивскхся резаках работы является не только источников реактивной мощности для двигателя, по и сам создаёт свой собственный Брезжащий электромагнитный номеят, достигекций в зависимости от зшсона управления евачення 13«-28% от цемента АВД. При малых углах нагрузгс! во8будитель создаёт отрицательный электромагнитный ютент, что ысгет быть с успехом использовано для торжиения судна при его швартовка путём отключения питания ей стороны якеря.

3.С точки арешш магюкмалькой перегрузочной способности каскада и&ибояее предпочтительно использование ортогонального управления БАВД при кгиэмонноы насыщении магнитопрсЕОда АВД и поддернашш постоянства частота возбуядения: в зтои случае максимальный электромагнитный искент БАВД достигает значения

)%аздлкх>{-6,85.

¿..Наиболее оптш^адыаш с тсчга врения сбеспеченгя машинального КПД является закон ортогонального управления- ЗЛЗД при неизменном насыщении магнктопрозода ¿Щ и поддергакки гГсетсзк-ства частоты тока в роторах: в стем случае КПД каскада достигает значения п=0,869 (Рг*1).

5.При управлении БАВД с поддвряЕНиеа постоянства частоты вогбувдення уг-сог!з1 во всех раоскотренннх случаях псбгздгэтся транзит активной мощности из цепи якоря в цепь статора возбудителя (рис.2), что приводит к возрастанию ¡потерь и, соответственно, к снижению КПД электропривода на 0,б*2Х.

6.При управлении БАВД с поддержанием постоянства частоты скольжения зО"С0пзЬ во всех рассмотренных режиках'работы рекуперация энергии обмоткой воэбуддения отсутствует, одншео, в области больших нагрузок перегрузочная способность БАВД уменьшается за счёт смены знака электромагнитного момента возбудителя (рис.3), происходящей вследствие опережающего возрастания асинхронного тормозного момента возбудителя (4).

7.Жёсткость скоростных характеристик БАВД в широких пределах регулируется заданием угла управления тиристорами инвертора тока ПЧ якоря за исклвчением случаев ортогонального уп-

11

давления, при котором скоростные характеристики и^эат ошла-щуюся с ростом нагрувки отрицательпуз жесткость. Диапазон регулирования частоты вращения электропривода составляет не менее 1:50.

В третьей главе осуществлено исследование переходных процессов электромеханического преобразования энергии в электроприводе, построенной на основе БАВД. При этом исследован как квааистатический процесс режим упора привода, а также процесс его пуска и разгона с постоянным моментом сопротивления на валу. Расчётная схема БАВД для исследования переходных процессов

процессов

В основу математических моделей электромеханической системы последовательного каскада электрических машн для иссле-12

дозааня переходных процессов поажжа ;здеа2ЕЭ1ф02££зез кз®эль тредазной элэктртэтасха шашл. ъчш зся рагайтеаз ссиаш (р::с.4) и система управления ткркстореми 5ЯТ лрэдсгаагэвд в виде тек называемой кусочно-лянейной расщэпл8ш;оЗ шдояа. вклкчащей в себя элементы непрерывной пздеютомн (ёжосгн, шмуктивясстн, резисторы, сушаторы, переыпезителя н т.д.) я дискретной подсистемы (логические элементы, теристорн,

ко».тераюры и т.д.). Разработанная кусочно-лкнейшш рас^зпЕЗн-нач 15сдель является основой для составления прогркзяюЯ вдег» в системе моделирования вентильных статических прссСргшсватв-лей "Э17РАН", с лажа®в которой на П8ВУ осуг^&сталзяы гооретг-чэсгаш исследования переходных процессов в ЕЛЗД. Прз этом детально исследовано влияние на характеркстхас! электропривода таян его параметров, как напржзние якоря и, угол управления Т{фксюра1£я инвертора тока ПЧ якоря а, частота Г г н иапряпеняэ 1'г возбузэдешга. Система "ЭЛТРАН" позволяет нгкбосев полно учесть гедонический состав токов н напряжений в элементах расчётной схемы, насыщение главных кзгнитных цепей электрических наяин при питании якоря от ЗИТ с естествезгой и с двухступенчатой искусственной коммутацией.

На рис.5 приведены временные завасшзсти электромагнитных ксиентов двигателя Чд, возбудителя н суммарного Мбавд. а тогсге токов якоря и статора возбудителя при питании якоря от ЗИТ с двухступенчатой искусственной кгагыутацией. Аналзв приведённых на рис.5 графиков, а такзе друг® результатов исследований, осуществлённых'при различных напряжениях якоря, углах управления тиристорами ЗИТ, напряжениях и частотах возбуждения, позволяет сделать следующие выводы:

1.Электропривод на основе БАВД обладает высокой кратностью пуасового момента: при режимах его работы, соответствующих рис.5, электропривод в режиме упора развивает момент Мб/шя'80,5 Ни (номинальный момент базового двигателя АК51/4 Мя-19,8 Им). При этом осуществляются все условия для нормальной коммутации тиристоров ЗИТ, что свидетельствует об отсутствии ограничений режима упора у рассматриваемого электропривода.

2.При отсутствии питания якоря возбудитель работает в режиме асинхронного двигателя с ротором, замкнутым на полные сопротивления роторных обмоток АВД. При этом он создаёт отри-

13

;ш{Мбам.Нм

50

0

-50

1.А 90

15 60

Ю 30

0 0

60

20 30

0 0

-20 -30

■ггтгс

0 г о, з о, 3 { 3

Мд.Нм

М.

А

Мд

4 0,6 0^8 ф

1,с

1,С

МВ,Н м

_0 2_0 4. о, Ы Ж? мв Щ

и

Рис.5. Временные зависимости электромагнитных моментов и действующих значений токов последовательного каскада БАВД при следующих параметрах расчётной модели: Еа=150В. игп-ах=75В, Гг-5Гц и 0—5°. 14

иагэлыай электромагнитный ежйж: при сгшусс^альнш Егаркго-вки воабузздевкя с аналитудой ита>:»7Б В и частоте веаОуздазп.'Я £>•>5 Гц тор'_«озной шгзнт на вазу электропривода достигаот значения !'а"-27,Б Км (ркс.б). Благодаря этой особенности ярквода воежзно ускоренное его торможение и реверс, что пшат бигь использовано з гребном приводе для хориодонЕЯ судна при ого йвартовке. При подаче питания на яксрь АВД возбудитель переходит в режим обращенного асинхронного двигателя и создаёт укэ вракрзсяй момент, достиг икс величины в зав-кза-сстн от еаксгга управления 9+27% от момента АВД.

2. Работа АВД при небольсих отрицательных углах управления ЗйТ (8<0) характеризуется поникенной амплитудой пульсацяЛ здекарсмагкитпого иомзага ка вагу привода, тгк кзк пульсздя! номептов АЕД а эо8будитёля в значительной степени иампвЕекрувт друг друга. На рис.Б слкитуда пуаьсецхй в резыэ упора £%дзд<8 Нм, что составоиет менее 10% о? Цздзд.

¿.Регулирование параметров олекгропргаюда в рзшагэ упсрз возмояно осуществлять за счёт нвмеиопга таких величли, кек напряяенЕэ якоря, угол управления тар::стсракн ЗГ£Т, частота п вапряяепке возбуждения.

5.Наиболее оптимальным в ре^2£з упора является упрощенна БДВД при поддержании небольшого отрицательного угла упр£П£экзд ткрестор.зии 31ГГ, ЧТО возысико лесь при 'ксесяъвовгпккя ПЖУСО' твенной коммутации: в .етсм случаэ пусютсй иоыент игккэагэп.

В четвертой г^аво приведено спнсгяпэ 31кпэр:?^энтагьЕсго стенда электропривода, построенного на ссяозе БАЗД, щетодэш структурные сяе>.71 принципиально новых цифровым скстеу увраЕгэ-ния инвертором тока ПЧ якоря и инвертора фзпрякеняя с Е2.1 ГИ возбуждения, обеспечивгаэде БАВД свойства обсбцйнного ДПТ. Приведённые в главе результаты эмзперимзктаяышх йсследозаяка подтвердили адекватность разработанных прогргьегао-математических моделей привода его физической модели. Все еызоды, сделанные в процессе теоретически исследований, подтверждены экспериментально. Расхождения экспериментальных и расчетных данных не превыиают 15%.

В приложении приведены программно модели электропривода для исследования стагуюнарных н переходных процессов, фотографии экспериментального стенда и некоторых его конструктивных

15

злоизегюз, & еяте документы, подтв2гада®ьо$8 внедр-ите результатов Евосер?адвозаой рзЗоты.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведённое теоретические и экспериментам ныэ исследования установившее и переходных процессов электромеханического прзобразовапЕЯ~ЭЕергии в электроприводе, построенном на основе БАВД. значительно расширили представление о подобных системах.

В результате проведённой работы получены слэдукщге обобщенные результата:

1. Разработаны программно-математические модели электро-ерквода с БАВД для исследования установившихся и переходных процессов, учитывающие насыщение главных магнитных цепей обеих мадия каскада. Исследование переходных процессов в БАЬД производилось в системе моделирования "ЗЯТРАН", которая, кроме того, позволила учесть гармонический состав токов и напряжений. Моделирование осуществлено для различных законов управлении и при питании якоря от ЗИТ с естественной и с двухступенчатой искусственной коммутацией. Произведено сравнение и обоснован выбор законов управления БАВД с точки зрения получения оптимальной. перегрузочной способности, электропривода, обеспечения требуемой жесткости механических характеристик и высоких энергетических показателей.

8.По своим свойствам и характеристикам БАВД аналогичен обобщённому ДПТ: регулирование параметров привода в широких пределах возможно осуществлять как по цепи якоря за счёт регулирования напряжения на нём и угла управления тиристорами ЗИТ, так и по цепи возбуждения посредством изменения напряжения и частоты возбуждения. Наличие указанных каналов управления электроприводом позволяет реализовывать законы оптимального управления, обеспечивающие БАВД высокую перегрузочную способность, малую амплитуду пульсаций электромагнитного момента, неооходимую жёсткость скоростных характеристик, высокие энергетические показатели. В случае использования ЗИТ с двухступенчатой искусственной коммутацией возможна работа привода с

■ 3. Благодаря Еоебуздогзво АВД переменный тсйзсм у электроп-рйзода пректичаскя отсутствует ограничения ретша упора, существует возможность рекуперативного тсрмоЕзюа вплоть до поя-ной его остановки г ускоренного реверса. Понежшеея частота возбуждения исклячает явление рекуперация энергии скольаенш с£асткой возбуждения и снкаает магнитные потерн по сразнешао со случаем возбуждения БАВД током пробашенной частоты, что благоприятно сказывается на КПД электропривода в цохоа.

4.Возбудитель в рабочих режимах является не только источником реактивной мощности для АВД, но и с£м создает врщвкшй электромагнитный момент. При определённых законах управления пульсации цементов АВД и воэбудителя в аначктельшй степени могут компенсировать друг друга, что имеет больэое значение практически во всех областях электропривода. При отключении питания якоря возбудитель создаёт отрицательный электромагнитный момент, благодаря которому привод легко тормозится и реверсируется.

5.Электропривод, построенный на основе БАВД - полностью бесконтактная электромеханичеогия система, что является необходимым условием для ряда областей электропривода.

6.Разработаны цифровые системы управления инверторными звеньями ПЧ якоря и возбуждения, обеспечивающие БАВД свойства обобщённого ДПТ и открывающие широкие возможности применения систем автоматического регулирования, построенных на основе микропроцессорной техники.

7.Наиболее целесообразная область применения рассматриваемого электропривода - гребной привод судов ледокольного типа и тяговый привод железнодорожного' транспорта.

РАБОТЫ, ОПУБЛИКОВАННЫЕ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1.Копылов И.П., Сонин Ю.П., Гуляев И.В., Байнев В.Ф. Обобщённая электромеханическая система // Электротехника. 1995. №2, С. 2-4.

2.Сонин Ю.П., Байнев В.Ф., Гуляев И.В. Статические.характеристики бесконтактного асинхронизирозанного вентильного двигателя // Электротехника. 1994. №9. С. 15-20.

3. Сонин Ю.П.. Гуляев И.В.. Байнев В.а., Д&иии Ю.Г. Исследование и разработка теоретических основ бескспгашзого двигателя лзойного питания (ЩИ). // Отчёт о научпо-иссладователь-окоЗ работе '¡553/16-93. Саранск. 1Й94. 139 с. Деп. в ЕМИТИ.

4.Гу£яев И.В.. Сокш Ю.П., Байнев В.О, Суровая скстеш унрашакия преобразователей для воабудденш Оесгюнгактного £.С1йирош1Е1ф0В£ЛН0Г0 вентильного двигателя. Саранск: Вестн. шрд. ун-та. 1094, №2. С.57-Б9.

• Б.Байнев В.&., Соння Ю.П., Гугяев И.В. Мажеыатичесвая модель БАВД в установившихся рэяниах работы. Саранск: Вестн. ¡¿орд. ун-та, 1993, №4. С.53-56.

6.Байнев В.Ф., Сошш Ю.П., Гуляев И.В. Исследование мате-иатической шдели БАВД в установгзашхся режжах работы. Саранск: Вестн. норд, ун-та, 1995. №2. С.77-80.

7.Вейнбв В.®., Сояка Ю.П., Гуляев И.В. Исследование бес-коатагстного асннхронкэированного вентильного двигателя в ренине упора. Саранск: Вестн. корд, ун-та, 1995, №4.

8.Вайнев В.®., Сонин ».П.. Гуляев И.В. Бесконтактный аскнхрошширозашшй вентильный двигатель // XXII Огарэвскне чтения. Тевиси научной конференции.. Саранск: Изд-во ¿орд. ун-та, 1993. С.174.

. 9.Сонин Ю.П.. Гуляев И.В., Байнев В.®. Исследование динамических процессов работы полупроводниковых преобразователей бесконтактного асинхронизированного вентильного двигателя с цифровой системой управления // Межвузовская научно-техничес-!?ая конференция "Динамика нелинейных дискретных электротехнических и электронных систем".- Тезисы научной конференции. Чебоксары: Ивд-во ЧТУ. 1995.

Личный вклад автора. В работах, написанных в соавторстве, автору принадлежат: математические модели и алгоритмы программ расчёта /2,3,5,6,7/, постановка задачи и методический подход /6,7,8,9/, обобщения и экспериментальные исследования /1,2,3,4,6,7/, новые схемные решения /4/-

18