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

: Ой

и 1.1> и! -О

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

БАЙНЕВ Валерий Фёдорович

ЭЛЕКТРОПРИВОД С БЕСКОНТАКТНШ АШКР0НИЗИР0ВАННШ ВЕНТИЛЬНШ ДВИГАТЕЛШ

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

Автореферат диесертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

г. Нижний Новгород-1995

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

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Сонин Ю.П.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Титов В.Г.

кандидат технических наук Анишев Е.Ю.

Ведущее предприятие - НПО силовой электроники, г. Сарана

Защита состоится " У " ЦЮНЙ 1995 года в /¿Г' часов в аудитории №1258 на заседании диссертационного совет; К 063.85.06 по присуждению ученых степеней кандидата технических наук в Нижегородском государственном техническом университете по адресу:

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

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке технического университета.

Автореферат разослан " 5 " ГАОр! 1995 г. Учёный секретарь

СОДЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Аютуаяьиость теки. В ряде областей современного управляемого электропривода к электротехнический комплексам предъявляются специфические требования. Электроприводы, эксплуатируете во взрывоопасных, агрессивных, увлаетёнкых средах, установленные в труднодоступных для обслуживания местах, а также подверженные ударным нагрузкам и повышенной вибрации долины отвечать требованию бесконтактности, т.е. отсутствия в их конструкции скользящих токосъёмов. Кроме того, в гребнем приводе судов ледового плавания и в тяговом электроприводе на кедеенодоролном транспорте важнейшими требованиями являются:

- возможность длительной работы в реяиме упора;

- высокая кратность пускового момента при низкой амплитуде его пульсаций;

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

- вовмоглость ускоренного реверса.

Управляемые электроприводы с коллекторными двигателями постоянного тока (ДПТ) имеют ограничения по моезтостн и скорости вращения вследствие коммутационных условий. Кроме того, такие электроприводы не отвечают требовании бесконтйктности. Вентильные двигатели (ВД) постоянного тока (в тем числе с бессточным возбуждением) хотя и обладает аналогичная! ЩГ пуско^ вьгот и регулировочными характеристик®«!, не решают полностью проблем, связанных с релском упора электропривода, а та!сте не цопусгаит его рекуперативного торюткения до пашой остановка. Зескснтактные нетгаы двойного питания не обеспечивают пиро-шго диапазона регулирования частоты врацения. Существующие электроприводы на базе асиняронизнровааных вентильных двигате-:ей (АВД) в контактной исполнении в оначительной степени удовлетворяют требованиям тяийлого пуста электропривода, глубокого ;егулирования частоты вращения, рекуперативного тормояения до "олной остановки и реверса. Однако, наличие в их тонструкщш ¡оятактных колец и щёток ограничивает их применение в ряде йластей современного электропривода.

Целью диссертационной работы является разработка и иссле-[ованке электропривода, построенного на базе бэсконтактного ЯЗ (ВАЕЛ). удовлетворяггего вышеуказанным требования!, а так-

3

аа равраЗотка законов управления БДЕЛ, обеспечивающих последнему прнацип действия обобщённого ДПТ.

Основные задачи-работы;

- разработка щюграшно-математических шдеяей электромеханической системы на оЬюзе БАЕЩ для исследования установив-ажсн и динамических режвыов работы при различных законах управления;

- теоретическое исследование установившихся процессоз электроыэхашгаеского преобразования анергии в БАВД при рашшч-енх законах управления и юс сравнительный анализ;

- теоретическое исследование переходных процессов в БАШ в рэаша упора, а танке при его пуске и разгоне с постоянна ыоментои сопротивления на валу при питании якоря от вависигюгс инвертора тока (БИТ) с естественной и с двухступенчатой кс-куосгвэнкой коммутацией;

- разработка я создание экспериментального стенда электропривода на основе БАВД и осуществление эисперннзнталыш исследований;

- определение наиболее целесообразных областей применения

БАВД.

Методы исследования. Теоретическое исследование установившихся режимов работы электропривода выполнено на основе метода векторного анализа при общепринятых допущениях с учётом насыщения главных магнитных цепей обеих электрических машин каскада. Исследование переходных процессов осуществлено с помощью специализированного пакета программ моделирования статических преобразователей "ЭЛТРАН" для ПЭВМ, использующего методы переключающих функций и численного интегрирования. Использованы общая теория электрических машин переменного тока, аппарат исследования дискретных и непрерывных систем на основе расщеплённых кусочно-линейных моделей. При разработке систем управления применены элементы алгебры Буля и методы синтеза конечны^ 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

анонов упразлекиа БАВЯ. когда он 1&кскиальЕО щкйлгжзя по воим свойствам и характеристикам к обобщённо??/ ДОТ);

- впервые для исследования переходных процессов в сложных лектроиазшнно-вентидьных ¡хшлеьооах кспольвована скстемз ко-еяирования "ЗЛТРАН", позволяющая наиболее полно учесть гарно-ический состав токов и напрякекий, насыщение кагнкткых цепей жектрических наши-, .

- осуществлён сравнительный анализ законов управления ЩЦ с точки эрепия обеспечении требуемой форкы кехеяических арактеристик электропривода, высоких энергетических показате-ей, ыинимугга пульсаций электромагнитного момента.

Практическая ценность диссертационной работы еехлзэчается следующем:

- разработал и реализован исследовательский стенд элеет-эпршгада на основе БА8Д в раьгках выполнения госбюдасэтпсй НИР 253/16-93;

- выработаны рекомендации по проектировании злектропркво-эв на основе ВАВД и выбору затоков его управления;

- предложена методика расчёта установивинхся и дилгаги-5ских процессов электромеханического преобразования энерго в ^следовательном каскаде БАВД в система моделирования статп-эсккх вентильных преобразователей "атГРАН".ддя ГОВ51;

- разработаны структурные, функциональные и прнвдкшаль-' га схемы цифровых скстеы управления инвертором тока пресбра-эвателя частоты якоря и автономный инвертором напряжения с С.! преобразователя частоты возбуздехжя, обеспечивайте рассориваемому электроприводу свойства обобщённого ДПТ.

Реализация результатов работы. Результаты диссертационной йоты.внедрены:

- в виде экспериментального образца электропривода с ЕАЕД I базе последовательного каскада двух серийных асинхронных ¡игателей АК51/4 с номинальной мощностью 2,8 кВт в рашеах вы-»лвения госбюджетной Ш3 №53/16-93;

- в виде учебного стенда БАВД ка кафедре примышленной :ектроники Мордовсюто госуниверситета.

Апробация работы. Основные теоретические положения, выво-! я рекомендации диссертационной работы доложены, обсуздены и лучили положительные отзывы ка следущж научно-технических нференциях:

- научная конференция "XXII Огарёвские чтения", Саранск,

5 .

1093 г.;

- ыежувовекая наудао-техякчесиая конференция "Динамика ЕЗДШСЙНЫХ ДЯСКреТНЖ ЗЛ8КТр0ТеХННЧеСКИХ к электронных систем", Чебодаары, 1995 г.

Публикации. По темо диссертации опубликовано 9 печатных работ.

Структура к объеи работы. Диссертация состоит не введешь, четырёх глав, Баклвчения, сгшсгса литературы кв 77 вгеиа-Еоваякй и 5 прщдаеинй. Района, содерж? 155 страниц шжпгагше-еого текста, 63 рисунка на 62 страницах, 4 таблицы.

0СНСЗН0Е СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Вэ вводбПЕа обоснована актуальность теш диссертационной реЗаты, определены её целя, аздачн и штоды их ранения. ■

В первой глевз произведен обзор существующих видов управляемых электроприводов. Пставазо что БАЗД - результат синтеза бесконтактной кагкны двойного тггалкя с двум ПЧ, раЗотгэдей с таэтозюй сашсидхронизвцией по пологшнш магнитного поля клг. по фаае ЭДС обштки якоря, т.е. по пркяш-шу действия ВД. В рз-еугьтате этого синтеза устранены оскоаныо недостатки, прксущае ВД:

- ограничения реаага упора по нагреву тиристоров;

- невозможность электрического рекуперативного ториожшкя пржода вплоть до полной его остановки;

- болызая амплитуда пульсаций пускового электромагнитного момента;

- наличие скользящего токосъёма.

По1->ааэао, что электропривод на основе БАВД - это электро-иашинно-вентнльный комплекс, состоящий из последовательного каскада двух асинхронных двигателей с фазным ротором - собственно асинхронизирОванного вентильного двигателя (АЕЩ) и его воабудителя, 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 жестко фиксировать фазу тола якоря относительно напряжения на нём при изменении в широких пределах частоты синхронизирующего напряжения, чем обеспечивается имитация положения щёток на коллекторе ДПТ;

6

- инэертсрнсэ звено ПЧ вовбуглешш дасяхо бэта выполнено по типу автономного инвертора .напряжения (А1!Н) я обгспэчавать на сб^ютках статора возбудителя симметричную систем ?ро"фзэ-пых синусоидальных ЭДС частотой 3*15 Гц.

¿Сеть

Синхронизация ПЧ якоря осуществляется по фазе ЗДС ккеря, снижаемых датчиком фазы напряжения Л®. Использование'собственных ПЧ для питания якоря АВД и статора возбудителя позволяет воздействовать на параметры рассматриваемого электропривода эа счёт регулирования таких его параметров, как напряжение якоря, угол сдвига фаз иедду первыми гармониками тока и напряжения якоря, частота и напряжение возбуждения. Наличие указанных каналов управления приводом открывает сирокие воз-иогшости для реализации рассмотренных ниже ваконов оптимального управления. Благодаря питанию Еовбудителя переменным током даже при неподвижном роторе в АВД создается вращающееся магнитное поле, что обеспечивает условия для нормальной кокмута-ции тиристоров ЗИТ ПЧ якоря в стопорноа режиме и исилвчает ограничения режима упора, присущие ВД. Пониженная частота возбуждения позволяет снизить магнитные потери в БАВД и полностью исключить явление рекуперации энергии сколькения обмоткой возбуждения, что позволяет значительно повысить КПД электропривода по сравнению со случаен возбуждения БАВД током прошаленной частоты. Реализация БАВД в виде однокорпусного и совмещенного исполнения приводит к дальнейшему улучшению энергетических и

7

шзоо- гейаршаа покгзатехей электропривода.

ПрогодёшкЗ зяаг.з возвозив сйз.!иж> вдзод, что нгжбэгэе перспекяпшнауи обяеанши применения электропривода с БАВД являются гребиой привод судов ледового пдааация а енговнй акеют-ропрнвод иелезнодорояного транспорта.

Во второй главе разработаны и исследованы иатематетесяете подели аяекеропривойа с 5АДЦ для различных зако:;оз его ущш-ленля. Шгеыааичвское оггссакке установмоихся процессов эо-эта-рокохашгеесшго "йргббраэоканкя энерпа получено на основе век-•горнаа уравнений Парка-Горева, зашзаяных в синхронных координатах якоря в относительных единицах. Анализ устанэзЕВшгхся ре;.зков БАВД ссуцествлон при общепринятых допущениях для первых гаркоккк токов к напряжений при учёте насыщения глазных магнитных цепей как А8Д (серийный двигатель 4А11К355М8УЗ) .tari'i; возбудителя (серийный двигатель 4ЛПК2С0М4УЗ после перемотки нг число пар полисов рв=1).

Исходная систеиа векторных уравнений установившегося рэ-bCD^a работы БАВД кыеет вид:

Ü - (г + d•v-х)-1 + j-v-Xar-irl

О = (гг + J-So-XrMr + J-So-Xar

L'f = (гг + i-Vf-Xf)-if + j-Vf-Xfr-Ir; (1) '

Цд » Re d-(ir-I)*Xar;

я

fcfe » Ke d-(Ir-If)-Kp-Xfr,

где Ü,Üf - комплексные функции напряжений я!соря АВД и статора возбудителя; i,If,ir - комплексные функции токов якоря АВД, обкаток статора возбудителя, роторов двигателя и вовбудителя; г.гг.гг - активные сопротивления тех же обмоток; x,xf,xr -полные индуктивные сопротивления обмоток якоря АВД, статора возбудителя и роторов машин каскада; Xar.Xfr - сопротивления взаимоиндукции обмоток АВД и возбудителя; . v,vf,s0 - относительные угловые частоты напряжений якоря АВД, статора возбудителя и их роторов; Мд.Мв - электромагнитные вращающие моменть 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 насыщения магнитопроводов обеих электрических машин осуществлялся по мере возрастания намагничивающих сил обмоток путём соот-8

взтстзуяцзй коррекция сокротизаепий гозслгтдую&т ягг к x&r, входящих з (1) гезк в явном з'ще, тех и в состава погшх сопротивлений X.Xf I! Хг.

ашяригзгаятгае исмзнтн двигателя и возбудителя:

U2-sin 8 -cos о -(г-tfr о + \м0

1.«д ---г— ; (2)

v-cos(i?+Q) • (r-tg(í?f6) + v-x)

гдэ 0 - угол нагрузка БАЕД (угол изяду взг.тор"л: нгпрппэппЛ ка якоре Ú и ЗДС взшгкишдукцгш -Еаг=3 •'^•Хаг'ir) •

U2-tg 8

при г*0 н 9^0: :.!д - —5- , (3)

V -X Гг-1г2

Кр- -- ) ,

Sr» '

(4)

гдэ Ir2-rr/So - тор?:сзпоЗ рлтаирокшп кс;:еат возбудителя. Частота врякенкя вата злектропргшода определяется:

1 г U - г-Ьсоз о

^гд

- - •->:-) • (5) п >

1 + кр Чэг-Ir-ccs G - n-1-sin

Исеаедоввяке устоЕоатагихся ретагав работа элек^х-гижвода с В.<Ш осуществлено дня сгедущях ваиозоп управлечет:

- управление с поддержанием юошут реекгшюЗ ^огрсста яноря АЕД (9«const);

- управление с поддерзаннгн ояотзшьшго насыпая главной магнитной цепи АВД (¥5»cmst), обеспечиваа?.зе гребуюуз

КбСТКОСТЬ скоростшм Xep'lKTepKCTHK;

~ управление с поддердгииэ« иансиуазького глетгсро*:?.?шгг-ного момента АВД при условии оргегонгльпссти векторов котсгезс-цепяения АВД и тока акоря.

Все указанные seiccia упрамзнгм ногу? бить реалявозгвн при поддержании фиксированного значения жкбо. чазниы возбуще-иид (Vfconst), лкбо частоты тска в роторах (so-const). В диссертации подробно исследованы процессы ааегсгрокзхаапчэс-кого преобразования энергии з БАВД при уковазсих з&кояах управления и их ¡тактирована;, а такгэ энергетические покаэате-лн каскада. На рис: 2 и 3 пргазэде1и рабочие характеристики электропривода с БАВД пря ортогонагьком управлении с одновременным поддержанием оптимального насыщения магпитопровода АВД i'5-l для случаев соответственно с зо=0,1 и Vf=0,l-

Анализ приведённых в диссертации характеристик позволил

9

РГ

0.5 0,4 0,3 0,2 0,1 0

ТТГ

о \

2 3 4 Р/

Рко.2. Рабочие характеристики БАВД при ортогональной управлении с поддержание« и ¥5-1.

0,2 0 -0,2 -0,4

мйд.КК*?! 1П?. РГ

о

2 ?2

Рис.3. Рабочие характеристики БАВД при ортогональном управлении с поддержанием бо»0,1 и 96=1. 10

1. Электропривод с ВАЗД является аналоге^ ДПГ с иевагисх-1ьм возбуждением: регулирование его параметров 'в гарожа пределах возможно осуществлять как по цепи якоря, тек 35 по цепи возбуждения;

2. Возбудитель в установившихся рейках работы является по только источником реактивной мощности для двигателя, по и сач создаёт свой собственный вращваций . электромагнитный «смену, достигеэдий в зависимости от закона упрсзления значения 13«-2ЙХ от шмента ДЕД. При ыахых углах нагрузки возбудитель создаёт отрицательный электромагнитный ксагнт, что мотет быть с успехом использовано дата ториоаения судна при его взартозке путйм отключения питания со стороны якоря.

3.С точки зрения максимальной перегрузочной способности каскада наиболее предпочтительно использование ортогонального управления БАВД при неизменном насыщении иагяятозровода АВД и поддержании постоянства частоты возбуждения: в этой случгэ максиналысй электромагнитный иомен? БАВД достигает значения

МзАаЭпзк-б.8б.

4.Наиболее опткмадькьш с точки зрения обеспееднгл ¡хакси-шеьного КПД является закон ортогонального управления ЕАЗД при неизменном насыщении мзгнитопровода АВД и поддеряаниа г'остояз-ства частоты тока в роторах: в зтсм случае КЦЦ каскада достигает значения т!-0,833 (Рг«1).

5. При у правлен™ БАЕЩ с поддорнанкеы постоянства частоты вовбузЕдення уг-сспбЬ ео всех рассмогрэгашх слущшк ейЗяядсзтся транзит активной жсдости ив цепи якоря в цепь статора возбудителя (рис.2), что приводит к возрастай!:»¡потерь и, соответственно, к снижению КПД электроприэода на 0,6*22*

6.При управлении БАВЯ с поддеряаниеы постоянства частоты скольдения 20-сопз1 во всех рассмотренных режимах'работы рекуперация энергии обмоткой возбуждения отсутствует, однако, в области больших нагрузок перегрузочная способность ВАЕЩ уменьшается за счёт смены знака элеетромагнитного 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 исключением случаев ортогонального уп-

11

разладил, пра которой скоросишэ хсрвюгершпзет имеют сшгшэ-Е^юея с роста! нагрузка отряцалальпув йвсткэсть. Диапазон ро-гунзроЕагэш часзота вращения электропр1жола составляет не ¡¿е-кее 1:БО.

В третьей главе осуществлако исследование переходных процессов элгктршеханического преобразовали;: энергии в электропривода. построении на основе БАВД. При зтом исследован как квеэшганичеоккй процесс резким упора привода, а таю» процесс его пуска и разгона с постоянный моментом сопротивления на валу. Расчётная схема БАВД для исследования переходных процессов

процессов

В основу математических моделей электромеханической системы последовательного каскада электрических маашн для кссле-12

г.:.рт'.сг;" /. гроиссгтз ГХГСЛ-.Й'* п'^гтх.т^аг^г гргг&гпсЛ злзжр^чосхЗ гсжь гот ссс^п

(р-о.4) 25 снотеуа .удраазшана гл^аторгиа Ё'ГГ з

.тек ксдизтегла куссчно-гстойясй рсатрвгЯика ^е.'П, х»гтпЕП9й о себя гле::эптн леярерг^'той пог.с::с~--'Л'. (¿«"сстя, япзугскгвЕостя, рчакотссл, перемпстягела а 5.л.) з

'.'-"СЛРОТНОЙ ПОДСЖТСУЫ (.50ГКЧ8СКЯЭ Гв«КОЯТИ, ^ЭЧП» ТТф~С?ОГЛ,

к?г.грздюрз я 2.л.). Р-?зр£Зот®лная 1г/сжчго-лй7е;*п£* рЕС-да^я-313 •-•одо.ть язляетса оспсзой дгл 'ссотаиотггз прогркясжЗ ?яяеаа г с:г,?а:«? годолкроягазг гзпталыаж стаяяи'ская ярзсЗрэгезагэ-■т.с-З "ЭЯТРАН", с по:«оа которой ва ПБЗМ ccjT.icT2.T9na тослэта-чсскиз исследования агрзходшх процессов.а ВЛОй. эхе-? детально пссгедовапо влкпше па хараетеряоква эшсгротрлагтя гакр.ч его пгргаздров, ко;: кггр^гз-гэ пссря и, угсл узр.тх'якз тсрдоорегз инвертера т-сха Ш гюрз '3. честста Г» и ;лзряглэзкэ иг БоаОулденаа. Система "ЭЛТРАН" яознкше* нкхЗокэо полко учеса гармонический состав токов к езщжюнеЗ в зл«.'эотах

, ГГССЬ^ОШ^О ГЛ-Г^Г".??? Г*СII"Л С.ТСвёТр^^СО"

К1Х >.'?;хя при питгния якоря от РЙТ с встостгевясЯ I! с двухсгу-пэлчатой искусственной ко:г!ут£1г?ей.

На рис. 5 приведены вреценныз вазгаказостн зл: гктрс?стпхггпых 1.:с1:ентов двигателя возбудителя !*з п суь?г.рпого ^бйвд. а тгшэ токов якоря и статора возбудителя при шггании якоря от 3!ГГ с двухступенчатой искусственной коммутацией. Анализ призе-дёншх па рис.5 графиков, а такие других результатов исследований, осуществлённых при различных напряжениях якоря, углах управления тиристорами ЗИТ, напряжениях и частотах возбугэде-нкя, позволяет сделать следужще выводы:

1. Электропривод на основе БАВД обладит высокой краткость» пускового момента: при режимах его работы, соответствующих рис.5, электропривод в режиме упора развивает кокэнт Мблвд-80,5 Нм (номинальный момент базового двигателя Ж1/4 Мя-19,8. Нм). При этоы осуществляются все условия для нормальной коммутации тиристоров ЗИТ, что свидетельствует об отсутствии ограничений режима упора у рассиатриваешго электропривода.

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

13

<00 -

50-

о-

-50-

1,Д, 901-

<5 • 60-

Ю 30

0 0

1/.А 60

20 30

0 0

-20 -30

МбАВД, Нм

-утГГГШ

0 2 0, Ь 0, 3 3

--

1,с

Мд.Нм

02 Щ 0,6 0,8 1,0 |1,с

Мв.Н м

- Л- ■ —

0 2 0 « о т м» ш тгш

10 Щи

и

Рас. 5. Временные вависимости электромагнитных моментов и действующа вначенкй токов последовательного каскада БАВД при следующих параметрах расчётной модели: £¿=1508, игтах=75В; ГГ-5Гц и е—5°. М

дагагъЕьй элеотромагтипый поыент: при сикуоскяааьяоа Ешргге--,у:л возбутдения с екшштудой Ufrraj:""5 В к частот© воэЗугдзкл Ff»5 Гц торковной моузнт на вазу эгейгрощйшода дссткгаэ* гения fig—27,5 Kii (рко.,5). Благодаря этой сосбс-тюсти прмзода ускоренное его торжхзикз и реверс, что с'::;ь

*спсш>зовзео s гребнсу приводе дая ториа-еи^я судяа пра ого гвгртовке. При подаче глгагшя па якеръ АЭД вегбудит-эль л?сз;:о-жт з режим обращенного асинхронного двягатеся я создаёт угг грегягяжяй ксиеня. доетяггзгзй млташы з ггаяхжзостн о? эпадза -правления 6*27% от момента ЛВД. .

3.Работа ЛЕЩ при небольших отрацагооньве углах угрАзгошл ШТ (8<0) характеризуется понинвиной ояилтудой пульсаций кэгерокагшшюго исмопта на пазу прнко, тгк кск; пуя?сащя «сузнтов АВД н возбуд-поля в значительней степоня iic*..ESZC"pyrn? ;pyr друга. На рис.5 ¡едквяуда пульсаций в pssas упорз Ибдзд<3 Ка. что составляет кеиее ICS or Цвдвд.'

4.Регулирование параметров ахектроармзода в релпэ упора !оа»ожлю осуществлять аа счёт не^энеппя таких esst-ss, как йпряяениэ якоря, угол управления гкрясгоркет 8ЙТ, частота п ¡авргкенке Еозбуадею'л.

5.Наиболее оптимальные в рэдяае упора является упрадташю ШЯ при, поддерягшии кебогьпого отрацатегького угля угразлзкгл ::фистср;.\п1 37ГГ, что созмссто лкз при шшь8ованп2а кскусс-■венной ¡«».нутации: в этом с¡лучае пустозоЯ газент ^Я'хпгдиэн.

В четвертой главе приведено опясгйгге эксперимента® пого ■тепда электропривода, построенного на ося&ве В/Д5, пр:Е9де?:ы труктурные схеш принципиально xazxx imfcocих систем увразг-з-ия инвертором тока ОТ якоря и инвертора ^гпряяеакя с S=2J Ш озбуадения, - обеспечивающие ЕАВД свойства сСоЗ~5п?.ого ДЗТ. риведённые в главе результаты экспериментальных иссяедоаанЕЗ одтвердили адекватность разработанных программно-катеиаткчзо-их моделей привода его физической модели. Все гызоды, сделан-ые в процессе теоретически исследований, подтверждены зиепе-¡ментально. Расхождения экспериментальных и расчётных данных е превьпзаат 16%.

В приложении приведены програьзашэ модели электропривода ля исследования стационарных и переходных процессов, фотогра-и.и экспериментального стенда и некоторых его конструктивных

15

елекйиетз, а мот© дойушнту, подтвервдадйе внедрение результатов двэсер'гацвошюй работы.

ЗАКЛОЧЕНИЕ

Проведённые теоретические и экспериментальные исследования устаиовшиахсЕ и переходных процессов электроыехашкеского праобрамзазжГЭЕергвн в электроприводе, построенном на основе ВДВД, Эгшдательно расвирили представление о подобных системах.

В результате проведённой работы получены следующие обобщение результата:

1. Разработаны програымно-матеыатаческие кодели электро-пргшодг с ЕАЕД для исследования установившихся и переходных процессов, учйтывавдаз насыщение главных магнитных цепей обеих шжа каскада. Исследование переходных процессов в БАВД прэка-еоднюсь в системе моделирования "ЭЛТРАН", которая, кроме того, позволила учесть гармонический состав токов и напряжений. Моделирование осуществлено для различных законов управления и при питании якоря от ЗИТ с естественной и с двухступенчатой искусственной кошутацией. Произведено сравнение и обоснован выбор законов управления БАВД с точки врения получения оптимальной перегрузочной способности электропривода, обеспечения требуемой жёсткости механических характеристик и высоких энергетических показателей.

2.По своим свойствам и характеристикам БАВД аналогичен обобщённому ДГГГ:. 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, необходимую жёсткость скоростных характеристик, высокие энергетические показатели. В случае использования ЗИТ с двухступенчатой искусственной коммутацией гозмолна работа привода с соз<р=1.

16

3.Блпгодсря Есгбугденпэ мщ переапнна тс:аг1 у эю-.срол-ризода прзхтяческа отсутствует ограничения река» упсрз, су' ¡чествует есемоеиость рекуперативного тсрыогекня вплоть жо полкой его остегопкя п усксг.сяксго реверса. Екпггзнкга тазтс?з весбунденпя кскпзчаэт явлзппэ рзкупергщя екэргш сдальгзнпз обаоткзй вовбукдежга и спкяеот иагвитаиэ потеря по сразвенпэ со случсем Еозбуздейкя ЕАВД током прсяагагенной частот. чзд бл2го:тр:итно сказывается па КПД электропривода з целом.

4.Возбудитель з работах регкиах является Ев толы® жтсч-анксм реактивной шдаэсти для АЗД. по и сгц создает врадшг^й олектроиагнитпий момент. При определённых 8зконач упр&зяевза пулъсэдя! ¡^суентов А8Д и возбудителя в значительней степени ¡.:огут ксютенсироватв друг друга, что ккзет богьзое еначезко практически во всех областях электропривода. . Ерз схкЕЗчегаи питания якоря возбудитель создаёт отрицательный элеетро'згшя-ный момент, благодаря которому привод лелсо торжгдтся и реверсируется.

5.Электропривод, построений на основе БАБД - аолностьа бесконтактная электромеханическая сисгэма, что является необходимым условием для ряда областей элэктропрмзода.

6.Разработаны паровые системы управления инверторам! звеньями ПЧ якоря и возбуждения, обеспечизявадае БАВД свойства обобщённого ДПТ и открывещие гжрогсге возможности применения систем автоматического регулирования, построенных на основе микропроцессорной техники.

7.Наиболее целесообразная область применения растаатржза-емого электропривода - гребной привод судов ледокольного тина и тяголий привод железнодорожного транспорта.

РАБОТЫ, ОПУБЛИКОВАННЫЕ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

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

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

3.Сонин Ю.П., Гуляев И.В., Байнев В.Ф., ДСшш Ю.Г. йссле-дошшкэ и разработка теоретических основ бескойтахтного двигателя двойного питания (ДТЩЩ. // Огчёт о научно-исследовательской работе №53/16-93. Саранск. 19S4. 139 с. Деп. в ВИНИТИ.

4.?угяев И.В., Сонин Ю.П., Еайяев B.S. Цифровая система унрааагшш прзобраеователеи аел возбуждения бесконтактного есивхронианрозаяиогр вентщьного двигателя. Саранск: Вести. щ?д. ун-та, 1894, №2. С.57-59.

5.Б£йнев B.S., Соьш Э.П.. Гугяев И.В. Математическая модель БАНД в установквЕкхся регзсш работы. Саранск: Вести, ».орд. ун-ia, 1833, №4. С.53-56.

6.Байзов B.Ö., Сонин Ю.П., Гуляев И.В. Исследование математической модели БДВД в устйновш:;кхся регдаах работы. Са-рааск: Вестн. иорд. ун-та, 1995, Vß2. С.77-80.

7.Байнев В.©., Сонин Ю.П., Гуляев И.В. Исследование бесконтактного асишсрониокроьакного вентильного двигателя в реаи-

упора. Саранск: Вестн. ыорд. ун-та, 1985, №4.

З.Бейяев В.®.. Сонин ».П., Гуляев И.В. Бесконтактный азишронизировашай пенткльяый двигатель //XXII Огарёвскиа чте-ша. Тезисы научной конференции. Саранск: йвд-во корд, ун-та, 1903. С.174.

9.Сонин Ю.П., Гуляев И.В., BaiaeB B.ö. Исследование динамических процессов работы полупроводниковых преобразователей бесконтактного аскнхронизированкого вентильного двигателя с щфровой системой управления // Межвуэовская научно-техническая конференция "Динамика нелинейных дискретных электротехнических и электронных систем". Тезисы научной конференции. Чебоксары: Иэд-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

Подписано в печать 24.04.9Ь. Объем 1,0 п.л. Тираж 100 экз. Заказ 419.

Типография Издательств Мордовского университета. 430000 Саранск, ул. Советская, 24.