автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Разработка электронных коммутаторов вентильно-индукторных электроприводов широкого применения

Введение.

Глава 1. Основные положения теории вентильно-индукторного привода.

1.1. Состав и принцип действия вентильно-индукторного привода.

1.2. Общие сведения о вентильно-индукторной машине.

1.2.1. Основные отличия ВИМ от традиционных электрических машин.

1.2.2. Основные геометрические параметры и соотношения ВИМ.

1.2.3. Электрическая и магнитная цепи ВИМ.

1.2.4. Описание цикла коммутации ВИМ.

1.3. Основные достоинства и недостатки ВИЛ.

Выводы по главе.

Глава 2. Рациональная схема силового преобразователя для вентильноиндукторного привода.

2.1. Обзор и анализ известных схем силовых преобразователей для ВИЛ.

2.1.1. Простейшие типы силовых преобразователей.

2.1.2. Схемы силовых преобразователей на основе несимметричного полумоста.

2.1.3. Схемы силовых преобразователей с С-сбросом.

2.2. Модификация схем силовых преобразователей с С-сбросом.

2.3. Выбор рациональной схемы силового преобразователя для вентильно-индукторного привода.

Выводы по главе.

Глава 3. Методика проектирования силовых преобразователей для вентильноиндукторных приводов.

3.1. Расчет силового коммутатора.

3.1.1. Выбор силовых ключей.

3.1.2. Выбор обратных диодов.

3.1.3. Расчет цепи сброса.

3.1.3.1. Расчет дросселя.

3.1.3.2. Выбор силовых элементов.

3.1.3.3. Выбор конденсатора сброса.

3.2. Расчет выпрямителя и фильтра.

3.3. Расчет параметров охладителя.i.

3.4. Расчет снабберных цепей.

Выводы по главе.

Глава 4. Разработка математической модели вентильно-индукторного привода.

4.1. Описание объекта моделирования.

4.2. Построение математической модели вентильно-индукторного привода.

4.3.Проверка адекватности математической модели.

4.4. Построение номограмм выбора параметров колебательного контура.

Выводы по главе.

Глава 5. Энергетические показатели вентильно-индукторного привода массового применения.

Выводы по главе.

Более половины всей производимой электроэнергии потребляется электроприводом. Его совершенствование и рациональное использование могут дать значительную экономию энергии, материальных ресурсов и улучшить экологию окружающей среды.

Переход от нерегулируемого к регулируемому электроприводу является устойчивой тенденцией развития современных технологий.

Стабильный рост выпуска регулируемых электроприводов связан с успехами в области промышленного производства новых типов полупроводниковых ключей (MOSFET - полностью управляемый полевой транзистор, IGBT - биполярный транзистор с изолированным затвором), а также аппаратных и микропроцессорных средств управления ими.

Проникновение регулируемого электропривода в механизмы массового применения (насосы и вентиляторы, бытовая техника и электроинструмент, автомобильная техника и т.п.) сдерживается в основном относительной дороговизной по сравнению с нерегулируемым электроприводом.

Известно достаточно эффективное решение этой проблемы - это вентильно-индукторный электропривод (ВИП) [7, 8, 25, 26, 30-35, 38-40].

Отметим, что в данной работе рассматривается только вентильно-индукторный электропривод, имеющий в своем составе вентильно-индукторную машину (ВИМ) с самоподмагничиванием. Среди электроприводов с индукторными машинами эта конфигурация наиболее интенсивно исследовалась и развивалась последние 15 лет. В зарубежной литературе она получила название Switched Reluctance Motors (SRM), а электроприводы на ее основе - Switched Reluctance Drive (SRD) или в немецкой интерпретации - Geschalteter Reluktanzantrieb. В этих названиях подчеркивается специфика управления силовым (электронным) коммутатором в функции углового изменения собственных индуктивностей фаз машины.

По данной тематике на сегодняшний день существует достаточно большое число публикаций. Среди крупных зарубежных трудов, посвященных ВИЛ, следует отметить работы проф. П. Лоуренсона [52, 53] и проф. Т. Миллера [55, 56], а среди работ отечественных авторов - докторскую диссертацию М.Г. Бычкова

Имеются также иностранные публикации (в виде статей), посвященные обзору схем силовых коммутаторов для ВИМ с различным числом фаз, но их число невелико [47, 54, 62]. Из работ отечественных авторов на эту- тему известна обзорная работа Л. А. Садовского [35].

В публикациях по схемотехническим решениям проводимый анализ недостаточно глубок и полон. В основном описываются принципы работы схем, перечисляются их достоинства и недостатки, в ряде случаев для некоторой выборки схем проводится сравнение по показателям качества. Особенностям расчета силовых коммутаторов ВИП внимания не уделялось.

Таким образом, цель данной работы:

Разработка эффективных электронных коммутаторов вентильно-индукторных электроприводов широкого применения.

Для достижения цели в диссертации поставлены следующие основные задачи:

1. Провести анализ всех известных схем силовых коммутаторов, их систематизацию по основным техническим, функциональным и стоимостным показателям.

2. Выработать рекомендации по выбору рациональной схемы силового коммутатора под конкретное применение.

3. На основе проведенных исследований разработать методику проектирования силовых преобразователей вентильно-индукторных электроприводов широкого применения (для ВИМ с числом фаз не более четырех).

4. Провести экспериментальную проверку разработанной методики.

Заключение