автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Управление вентильно-электромеханическими системами с бесконтактными синхронными двигателями

ЛЧ.

{>_. Сг

О

сс: На правах рукописи

Авдонш Сгргей Иванович

УПРАВЛЕНИЕ ВЕНТИЛЬНО-ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКШШ СИСТЕМАМИ С БЕСКОНТАКТНЫМИ СИНХРОННЬШЙ

ДВИГАТЕЛЯМИ

Специальность: 05.09.03 - "Электромеханические комплексы я

системы, включая их управление и регулирование"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на содсгште ученой степени кандидата технических наук

С. Петербург,- 1997

Работа выполнена в Вологодском политехническом институте Научный руководитель -

кандидат технических наук, профессор Грузов В Л.

Официальные оппоненты;

доктор технических наук, профессор Козярук А. В.

кандидат технических наук, доцент Томасов В. С.

Ведущее предприятие - Завод "Электротешаш" (г. Вологда)

Защита состоится МЙ^ \щч г. в ^ час. ш заседашш

диссертационного совета ^ К 053.36.08 Сашп^Пеггербургосого государственного электротехнического уншзеритета пм. В.И. Ульянова (Ленина) ПО адресу: 197376, г. Сагаст - Петербург, ул. Проф. Попова, 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан ^ 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Дзлиев С.В.

о

!

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Одной из тенденций развития современного автоматизированного тектропривода является создание высокоэффективных вентильных теетромеханических систем (ВЭМС) переменного тока. Эти системы, собенно с использованием бесконтактной синхронной машины (СМ) с остояниымн магнитами, некритичны к кратковременным перегрузкам по аку, обладают более высокой приемистостью (MduitU)< конструктивншач и [ссплуатациошшми преимуществами в сравнении с ВЭМС на осшмве внгателя_ постоянного тока СДПТ). Этим объясняется расширение работ по эзданшо новых ' электроприводов на основе талой машитл с реобразователем частоты (ПЧ), работающие по схеме вентилшого рпгателя (ВД) как у нас в стране, так и за рубежом. В электроприводах с ВД спользуется управление модулями электромагнитных переменных н екториое управление. При управлении модулями электромагнитных ергмепньгх с зависимым заданием частоты (от датчика положения ротора) стественные механические характеристики СМ по форме становятся более лизкими к характеристикам ДПТ и для обеспечения требуемой точности югулирозания скорости в широком диапазоне используются традиционные пособы, при этом динамические возможности СМ используются не в полной tepe. При независимом частотном управлении ВЭМС на основе СМ ¡беспспгвается строгая пропорциональность между заданной частотой н редней частотой вращения ■ ротора, что является важным фактором при хзздантг прецизионных систем задания частоты вращения. Однако для таких :нстем использование абсолютно жестких механических характеристик СМ >сложшгтся колебаниями ее внутреннего угла, которые возникают как от юзмущеииГ: со стороны нагрузки, так и из-за пульсаций электромагнитного .кжента машины. Поэтому будет оправданным использование независимого /правления частотой при решении задачи эффективного демпфирования солебакий внутреннего угла и задачи, связанной с исключением выпадения машины из синхронизма, что и определяет необходимость рассмотреть регулировочные свойства, исследовать механические характеристики тастотно-регулнруемой синхронной ВЭМС и на основе этого разработать :истему управления ей, в наиболее полной мере использующей естественные :войстваСМ.

Целью, определившей тему диссертационной работы, является ¡!сследоаание вентильно-электромеханических систем с бесконтактными синхронными двигателями и разработка алгоритмов и устройств управления

этими системами в автоматизированных электроприводах. Для достижения цели в работе поставлены и решены следующие задачи:

1. Получены аналитические выражения для проведения сравнительного анализа регулировочных свойств ВЭМС па основе бесконтактной СМ с неявнополюсными постоянными магнитами (в дальнейшем просто СМ).

2. Получено аналитическое выражение закона поддержания максимального располагаемого момента во всем диапазоне регулирования скорости СМ, показан способ линеаризации характеристик, определяемых этим законом.

3. Разработаны математические модели ВЭМС с разными типами ПЧ.

4. Предложена инженерная методика синтеза регуляторов и программа для расчетов при независимом регулировании частоты, основанные на анализе колебаний ротора СМ.

5. Предложена система управления ВЭМС, позволяющая использовать абсолютную жесткость механических характеристик СМ, при сохранении ее устойчивости в переходных режимах.

6. Рассмотрена векторная система управления СМ.

7. Разработаны новые схемы и алгоритмы управления ВЭМС с СМ обеспечивающие высокие динамические и регулировочные качества систем поддержания скорости.

8. Осуществлены практическая реализация и экспериментальны! исследования разработанных систем, в том числе и с управляюще! вычислительной техникой. „

Общая методика исследований. Методика исследований вклгачае ; теоретические исследования статических режимов аналитическим путем ; динамических режимов методами математического и схсмотехническог моделирования на ЦВМ.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Получено аналитическое выражение закона поддержат; максимального располагаемого момента во всем диапазоне регулирована скорости СМ, показан способ линеаризации характеристик, определяемь этим законом.

2. Разработаны математические модели ВЭМС с разными типами ПЧ.

3. Предложена инженерная методика синтеза нелинейного регулято] для компенсации качаний СМ без демпферных обмоток при независимс управлении. ;

4. Предложена система управления ВЭМС на основе СМ, позволяющ 'кснмально использовать абсол этную жесткость механическ

чктеристлк СМ при сохранении ее устойчивости в переходных ре»!:*--;' •

На защиту выносятся:

S. Положение о целесообразности построения . ЭП д.я систем рецизионного задания'частоты на базе СМ с независимым управлением.

2. Полученные аналитические выражения при частотном регулировании :м, в то?.! числе закон поддержания максимального располагаемого момента pü независимом частотном управлении.

3. Математические модели ВЭМС на основе СМ.

4. Инженерная методика синтеза нелинейного регулятора доя :ошексацш« качаний СМ при независимом управлении частотой. .

Щкнадгссксая цешгесгь работы состоит в следующем:

•создало прикладное программное обеспечение, позволяющее шеративно'гтрсзодить анализ и синтез систем управления СМ. производить 1ь:5ор узлоз и элементов энергетической и информационной частей системы в ¡ависнмосш от технических требований по диапазону рабочих моментов н тстот вращения, точности поддержания скорости;

• созданы программные средства для управления ВЭМС с СМ;

«разработаны схемные решения основных узлов синхронного шехтрспривода, защищенные авторскими свидетельствами.

Виодредаз работа. Результаты работы использовались при совместной заботе, с ВНИКЭлектромаш (г. Ленинград) для создания оригинальных ВЭМС с СМ, а так же при разработке комплектных приводов переменного roles для металлорежущих станков с ЧПУ. По технической документации, перздагекой ;-га Вологодский оптико-механический завод, • создана установочная партия. В учебный процесс внедрены макетные образцы "Система ИПЧ - ВД", "Система управления электроприводом на основе ВД с гргтигшргпьш инвертором", а материалы работы послужили основой для учебно-методической , разработан по ¡сурсам "Электропривод общепромышяешшга механизмов", "Компьютерное моделирование".

Основные разделы диссертационной работы доложены и обсуждены на Всесоюзной научно-технической конференции "Вентильные электромеханические системы с постоянными магнитами" (г. Москва, 1989 г.), на научно - -техническом семинаре "75 лет отечественной школы электропривода" (г. С-Петербург, 24 - 26 марта 1997 г.).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано П печатных работ, в том числе ! статья, ! депонированная работа, 3 учебно-методических работы, две публикации в виде тезизов докладов, а так же 4 ааторских свидетельства на изобретение.

Структура и обыя работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти Глав, заключения, списка лигературб!, включающего 96 наименований, и

3 приложений. Основная часть работы изложена на 159 страницах, содержит 76 рисунков и 1 таблицу.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении показана актуальность' проводимых исследований, определены цель и задачи работы, сформулированы положения, выносимые автором на защиту.

В первой главе рассматриваются вопросы анализа СМ как объекта управления. Вместе с обзором известных публикаций рассматриваются управление СМ по модулям электромагнитных переменных и векторное управление, на основе чего делается вывод, что предпочтение при выборе названных способов управления определяется требованиями достижения нужного качества регулирования для конкретного класса механизмог наиболее простыми средствами. На основе векторной диаграммы (рис.1) прг идеализированном преобразователе частоты в установившемся режим« получены соотношения:

2-

/= 1 -•л .

2 -Е-хт

ъМ*«-/,*)2)

(ит--и])2-2-и,1Ги*■ Ет./; .а»{в)+(Ет

--1---*-—^ (3)

. , . и»ги]-Г;- Ет•/*-(г, ■сол{0)-х1!Г/* .*т(д))

«<и(?) =- -у- 2; (4)

где Егп 1 и^, 1ц/- действующие значения ЭДС х.х. ротора, номинально! фазного напряжения и фазного тока статора; г,у, , - активное, реактивш и общее сопротивление статора; рп , т , /яп - число полюсов, фаз номинальная частота статора СМ; 1/$*, /з* - относительные значен! напряжения и частоты статора СМ; О- внутренний угол СМ; соз(<р) - косин угла ф между векторами напряжения и тока статора; Е , I/ - амплитуд пространственных векторов ив у Ег. На основе полученных выражш осуществляется анализ наиболее общих принципов управления независимого и зависимого. Для независимого частотного управления п различных частотах статора и пропорциональном законе частотно регулирования и*.//* = I по выражению (1) на рис, 2 (используется основ!

истема единиц измерений) построены угловые характеристики (СМ типа [ВУ215Ь мощностью 7.3 кВт ), которые показывают, что по мере снижения корости система теряет перегрузочную способность и пренебрегать качением активного сопротивления статора нельзя. Для построения геханических характеристик при зависимом частотном управлении с 6 Ь 0 рис. 3), т.е. при ориентации вектора напряжения статора ив по оси я (рис.1), пользуется выражение (1), а с 0 = <р (рис.4), т.е. при ориентации вектора ока статора Ь по оси я (рис.1) - совместное решение выражений (1) и (2). При ависимом управлении частотой появляется статическая ошибка по скорости, га при этом жесткая ориентация векторов исключает выпадение машины' из инхронизма. При независимом управлении частотой механически? лрактерисппш СМ естественные, но чтобы стабилизировать максимальный )асполагаемый момент, необходимо регулировать амплитуду напряжения ггатора СМ по заранее заданному закону. Анализ статических характернстик юказывает необходимость использования обоих принципов упрашшшя, где феимущества каждого проявлялись бы в полной мере.

Рис. 2. Угловые характеристики СМ при независимом управлетт частотой/,* = 1(д|мГ$1); 0.2(Г82)^).1(Г53); 0.01(Гэ4)

Рис.1 Векторная диаграмма СМ

1

Рис. 3. Механические характеристики СМ при в-О их* = I (для ш4); 0.5(озЗ);0.2(со2); О Л (м!)

Рнс. 3. Механические характеристики СМ при 0 = фэ, где IV = 1 (для оз1); 0.8(©2); О.б(шЗ); 0.4 (и4)

Во второй главе рассмотрены различные законы независим« частотного управления СМ, получено аналитическое выражение закс поддержания максимального располагаемого момента (перегрузоч» способности) во всем диапазоне регулирования скорости СМ, показ; возможность линеаризации характеристик, определяемых этим законом , разные типоразмеров СМ. При независимом управлении частотой СМ,, сохранения его естественной перегрузочной способности Л? = сот достаточно управлять амплитудой питающего напряжения в фута входного сигнала задания скорости по закону, имеющему аналитнчеа форму записи:

»

Аналитическое решение найдено для частного случая, к( максимальный располагаемый момент Мтах естественной угле

характеристики Md = F(0) неизменный (рис.5), а соответствующий ему внутренний угол Отах зависит от fs:

М

Ет -Urn Ern-m-p„-rs-fg

max

J!r.lX

■■ arctg

xm'fs fj

4

-S-oj

(4).

Pnc.5. Угловые характеристики CM для Ag = 5, npmfs* = 3; 0.1; 0.02; 0,001

uom ( (о . Ми ) —ч-

uom ( Го ,2-Mu ) uom (fa ,3'Mu ) uom (fo .4* Mil ) 0

Рис. 6. Зависимости £/j*= F(fs*) для Mmax = const при Д = /; 2; 3\4

Линеаризация зависимости Us*— F( fs*) выполняется по опорным точкам на основе паспортных данных машины и описывается выражением:

U]s=f:^-A.rM<i-rsr (5) г .

т Ра ит.

При этом происходит некоторое снижение перегрузочной способносп (дпя машин средней мощности до 10 %) и наибольшее отклонение on естественного значения - Smax (в относительных единицах) зависит voi p=rs/xvl - отношения -активного сопротивления статора к номинальном)

о

в

реактивному (т.е. при f$* = I) и имеет место при разных fs*. На рис. 7 показаны зависимости ¿max = F(p) ч/о = F(p) , где /о -fs". 8 - ¿max, & -число расчетных точек.

Реализация данного закона осуществляется с помощью функционального преобразователя, передаточная функция которого, предварительно рассчитывается по предложенным выражениям. Выбор целесообразного значения перегрузочной способности должен определяться в зависимости от возможностей, используемого преобразователя частоты, синхронного двигателя по условиям насыщения и требований к электроприводу. Анаши режимов работы синхронного двигателя показывает, что управление по предложенному закону обеспечивает более высокие энергетические показатели! в. сравнении с рассмотренными законами Ш - компенсации, ~ const, Is - const при нагрузках близких к номинальной к тем более при нагрузках превышающих номинальные.

В третьей главе рассматривается модель трехфазной СМ с неявнополюсными постоянными магнитами и без дешферных обмоток (такая машина используется в комплектных частотно-регулируемых электроприводах, например, ЭПБ2), работающего как от идеализированного ^преобразователе так и от транзисторного инвертора. Для учета преобразователе частоты. используется пакет SPICE, основанный на принципах схемотехнического моделирования и позволяющий совместить б общей модели; самостоятельные макромоделн электронных компонентов, механизмов и т.д., проводить анализ их взаимного влияния, работу в аварийных режимах, проводить параметрический синтез, вносить коррективы в алгоритм управления и выбирать силовое оборудование J10], Пакет позволяет создавать библиотеку макромоделей электронных компонентов по их паспортным данным через встроенные математические модели, например, Гуммеля-Пуна или Эберса-Молла для биполярного транзистора. При построении макромодели СМ делаются общепринятые допущения,

шводящие к незначительным расхождениям результатов, получаемых при эделиропашп! и натурных испытаниях. Макромодель может быть эдифицирована для учета значимых явлений, например, насыщения: згиитной цепи и потерь в стали, температурной чувствительности зстоянных магнитов и т.д. Необходимость учета специфики взаимных юцессов преобразователя и машины, определяет ограниченный выбор подов построения макромодели и методов численного интегрирования. В 5щем случае при изменении скорости вращения и несинусоидальнои токе ■атсра СМ целесообразно применять метод, основанный на принципе, тарнанткости вращения принятых координатных осей, где оси « - ./' »мплексной плоскости, не связанные с магнитными осями ротора (рис. I), ¡пользуются для определения мгновенного значения углового положений ¡обращающих векторов. Макромодель СМ с неявнопслюсными >стошшьши иагшгпши и без демпферное обмотки нежно представить в где системы нелинейных дифференциальный уравнении, прнведегшых к зрне Кошп, удобной для численного интегрирования: ;

I

!

<?й •0}-СОБ(у-—-);

У^ = ¡ч • Ьз;

( У \

Л<а _ М & - Ме (1у

—— Л» . П

Л ~ "

(б)

О)

(8)

где ке - коэффициент пропорциональности ЭДС вращения и скорости гшра а)\ у - угол, определяющий положение ротора; ¿г- индуктивность

статора в й-д осях; ¥г - потокосцепление возбужденного ротора; кэ согласузощий коэффициент для выполнения условия инвариантносп мощности; р - число пар полюсов; J, Jm.- моменты инерции двигателя 1 механизма.

Так как функция арктангенса определена. на интервале -я/2, я/2 необходимо осуществить преобразования для вычисления сйответствующег угла- на интервале 0, 2%. Например, уравнения для вычисления модуля ток статора I и его пространственного положения на комплексной плоскости с через токи фаз статора и их проекции на оси комплексной плоскости Ее - 1п имеют вид:

Лч'ь Уз-2

/

1т

,_'Ь ¡е., _

Чш

Ме,

щ = а\ + я-г\+2-к-г2\ г! =

» Л

г2=

и

Решение уравнений осуществляется методами Рупге-Кутта, Ньютон; Рафсоиа или Гира по выбору, в зависимости от типа преобразователя требуемой точности расчета. На рнс.8. показан переходный процесс п[ частотном пуске СМ в синхронном режиме, где в начальной стадии пус! происходит кратковременный выбор положения с 0 = 0 фгжим.ВД), г, используются обозначения: ад - знак режима, высокий уровень перемети означает работу СМ в режиме вентильного двигателя, низкий • в синхронж режиме, и] - скорость ротора, Мф - электромагнитный момент, I действующее значение фазного напряжения и тока статора. На рис. построены переходные кривые момента и скорости машины для/у* = 0.1 идеализированным преобразователем и линейным нарастанием иомен нагрузки,

Рис. 8. Частотный.пуск СМ в синхронном режиме

На рис. 10 показана работа СМ в синхронном режиме при питании его от транзисторного инвертора со 180 градусной диаграммой управления и начальной частотой fs* = 0.1. На графике используются обозначения: If -, фазный ток статора CM, Uf - фазное напряжение статора СМ, ЕГ * ЭДС вращения CM, w - скорость ротора СМ. В рассматриваемом случае из-за высших гармонических составляющих тока статора увеличились амплитуд^ колебаний скорости и время их затуханий. При плавном изменении момента нагрузки, средние значения переходных, криаш совпадают с расчетными данными статических характеристик, полученными в главе 2. Созданная модель СМ является необходимым инструментом для проверим алгоритмов при синтезе СУ.

:оэ

2W

■ J, 1С»

Ml,

I

- 10»

т

1Г

о

л.

i

г.,'

Рис. 9. Переходные кривые момента и скорости СМ с идеализированным преобразователем для /у* =0.1 и линейным нарастанием момента нагрузки

1007, гОЛ-,—,^-.----------

-1007J 0А+-

Ds 0.2s 0.4s O.fcs Ш «If .Uf ?БГ Ш

Рис.П. Переходные кривые СМ при его работе от транзисторно rt

инвертора в синхронном режиме длг "j*= 0.1 • ,

Способность СМ обеспечивать строгую пропорциональное! мездд частотой вращения ротора и частотой питающей сети является решающй

щри создании прецизионных систем задания частоты вращения. Поэтому при ¿питании «ОМ >от ¡регулируемого ПЧ с независимым частотным управлением, 'обеопешшающего широкий диапазон изменения частоты вращения, юцределяюшся наиболее эффективные меры для устранения колебаний внутренней© угла. Для этого, пренебрегая электромагнитными переходными .процессами, ¡на основе уравнения движения ротора исследуются механические переходные щроцессы, где электромагнитный момент СМ определяется по .выражению ((11)). В атом случае получается существенно нелинейное уравнение « его решение (возможно только методами математического моделирования ¡или путем линеаризации, причем, последний достаточно громоздкий с используется только для ¿качественной оценки процессов. Дополнительны! демпферный момент (Создается форсировкой напряжения статора пр; использовании гибкой обратной связи по внутреннему углу 0 с нелинейные коэффициентом передачи, зависимым от частоты задания скорости СМ Предложенная методика основана на использовании математической моделирования для настройки ЯШ-¡регулятора с табличным представление! «по параметров и обеспечивающий во всем диапазоне частот оптимальны еагсазатели по времени ¡переходного .процесса (п и перерегулированию с дл в.. Коэффициенты (црешчрционалыюй и интегральной составляющи шдаеделены для ОМ шипа >ЭДВУ215Ь и показаны на рис. 12. На рис. 1 показаны кривые тнущреннаго угла СМ для этого случая пр 1фатковременномвозмз1щешписо(СТрроиы11агруз1С51. ;

й.105

1

(0.1 Ifa(^) ib 0 fo(q) . 0.2

Рис. 82. -'Коэффициентам ¡пропорциональной (pro) и интегральной част (int) ПЯ- регулятрра>С1папохх'ительной обратной связью по d81 dt

При изменениях ыомешга нагрузки до максимально допустим! значений, внутренний угол машины достигает критического значения единственным способом в этом случае избежать выпадения СМ синхронизма является перевод его в режим вигпшьиого двигателя, i обратная связь по dO / dt не используется.

Рис. 13. Кривые внутреннего угла СМ при кратковременном возмущении

для отноаггельных частот статора Л=1; Г2=0> 2). В-01 И;. Г4-0.01.

В четвертой главе на основе анализа регулировочных свойств СМ и результатов моделирования, полученных в главе 3*,, выполнен синтез такой системы управления (СУ), которая' обеспечивает впгеокие- динамические' свойства СМ в переходных режимах и высокую статическую точность СМ в установившихся режимах. Выпадение дпигателя ют синхронизма при перегрузке исключается за счет ограничения' угла> опережения коммутации величиной, не превышающей одного м ежк о ммугащго ни о г о интервала, задаваемого ДПР. При работе в режиме сшткротгагс» двигателя (РСД) используется положительная обратная связь по- проютодной " внутреннего угла, которая определяется как разность сигнала) задашнп частоты и сигнала, пропорционального фактической скорости. ротора! СМ.. ¡ГГргг возникновении качгшш! ротора кз выходе функционального преобразователя; СУ появляется сигнал, влияющий на амплитуду выходного напряжения! РЧ и- оказывающий дополнительное демпфирующее действие В' РСД ПГр-га перегрузке машина переводится в режим вентильного двигателя1, . при этом» обеспечивается плавный переход га РСД в режим БД и обратно. Кроме-того* СУ обеспечивает регулирование амплитуды и частоты напряжения! статора СМ по определенному закону и формирование сгшусоидалатэй формы его огибающей с учетом положения ротора §1,2,1 ГЦ ГГреДложепиыГ» »диссертации алгоритм частотного пуска в синхронном режиме » соответствующая ему программа ; Для микропроцессорной реализации, ггрхзеерялись при использовании контроллера К1-20 с невысоким быстродействием и показали свою работоспособность.; ; . ^ ; -

Для сопоставления разиых способов управлення рассмотрено косвенное векторное, управление СМ с использованием датчиков фазных токов СМ, датчика положения ротора, датчика температурь» статора, датчика скорости и которое имеет следующие ключевые признаки:

«используется внутренняя обратная связь по моменту, который вычисляется с учетом насыщения машины и температурной чувствительности постоянных магнитов;

о общий поток статора задается как функция момента для повышения эффективности работы ВЭМС при малой нагрузке;

в при векторном управлении в области постоянства момента (М = const) для повышения динамических показателей системы ось d ориентирована по потоку статора, вместо потока магнита;

•управление в области постоянства мощности (Р = const) при ослаблен™ результирующего потока, основана на работе СМ в режиме ВД t одновременным подавлением широтно-импульснон модуляции (ШИМ), £ Следовательно и векторного управления;

■ о обеспечивается плавный переход от области М = const к области Р-= const и обратно so всех режимах. • ' ■

СУ формирует сигналы управления силовыми транзисторам! автономного инвертора, который преобразует энергию источник; постоянного напряжения в регулируемую энергию переменного ¡напряжения j переменной частоты СМ. Фазные токи СМ в области М = const имею синусоидальную огибающую, что обеспечивается использованием обрати связи по току методом сканирования [9].

В пятой главе разработана и реализована ВЭМС на основ непосредственного преобразователи частоты (НПЧ). Система управлени выполнена с использованием оригинальных решений [8,10,11]. На основ макетного образца, создан лабораторный стенд. Испытания показал работоспособность разработанной СУ НПЧ. На стенде с треяфазны транзисторным инвертором и СМ типа ДВУ2!5Ь мощностью 7.3 кЕ проверены полученные в I гласа аналитические выражения с изменение момента СМ до номинального значения, при этом полученное расяождеиз результатов соизмеримо с погрешностью измерений и не' преаышает .2 ® Полученные крише скорости в переходных режимах (пуск, тормохебни иаброе нагрузки), кривые фазного тока и напряжения СМ квазистационаркозд режиме практически совпали с аналогичными кривым полученными при моделировании.

В завглютешш диссертационной работы сделаны основные выводы определены результаты:

1, При управлении по модулям электромагнитных беременныхд сксгем поддержания скорости целесообразно применять независим управление частотой, если при этом обе^лечить поддержание максимальна располагаемого момента Мтах ко всем диапазоне регулирования скорос

ю заранее заданному частотному закону. Предложенный частотный закон шеет аналитическую форму записи, а для упрощения реализация, юответствующая ему характеристика может быть линеаризована, что тесколысо уменьшает Мшах в области средних частот. Выбор делесообразиого значения перегрузочной способности должен определяться в шиси?,гости от возможностей используемого преобразователя частоты, :инхронного двигателя по условиям насыщения и требований электроприводу.; В комплектных электроприводах, построенных по модульному принципу (MR, MS), не требуется существенной модернизации при использовании независимого частотного управления СМ, что позволит использовать их не только в системах воспроизведения движения, но и в электроприводах с синхронным вращением осей.

2. Предложенные модели ВЭМС на основе СМ учитывают специфику взаимных процессов преобразователя и машины, для этого используются принципы схемотехнического моделирования с созданием макромоделн СМ на основе математического описания в виде системы нелинейных дифференциальных уравнений. При плавном изменении момента нагрузки, средние значения переходных кривых при моделировании совпадают с расчетными данными статнчеасих характеристик СД. Созданные модели является необходимым инструментом для проверки алгоритмов, улучшающих динамические показатели ВЭМС на основе СМ, позволяют проводить анаша взаимного влияния отдельных блоков ВЭМС, вносить коррективы в алгоритм управления и выбирать силовое оборудование.

3. Для компенсации качаний ротора при работе СМ в синхронном режиме требуется создание дополнительного демпферного момента путем дополшп-ельной форсировки напряжения статора в период переходного процесса, поэтому необходимо использовать гибкую обратную связь по внутреннему углу 8 с нелинейным коэффициентом передачи, зависимым от частоты задания скорости СД. Разработанная методика синтеза нелинейного регулятора для компенсации качаний СМ без демпферных обмоток ориентирована на применение стандартных пакетов прикладных программ (MaihCAB, SPICE) при независимом управлении частотой.

4. Косвенное векторное управление СМ является наиболее предпочтительным при создании электроприводов с высокими динамическими показателями с широким диапазоном регулирования скорости, для которых оправдывается использование дорогих вычислительных устройств с высокой скоростью обработки сигнало!' обратной связи в реальном масштабе времени.

5. Экспериментальные исследования показали работоспособность разработанных систем и подтвердили правильность теоретических положений и созданных моделей.

, По теме диссертации опубликованы следующие работы: ■ 1. Преобразователь частоты с управлением фазой выходной переменной/ С И. Авдонин, B.JT. Грузов, Ю.М. Натариус, Ю.И. Подольный : Тез. докл. Зсесоюзной науч. техн. конф., г. Москва. 14-17 февраля 1989 г. "Вентильные электромеханические системы с постоянными магнитами". - М., 1989. - С. 117.

2. Авдонин С.И., Натариус Ю.М., Подольный Ю.И. Управление фазой выходной переменной преобразователя частоты / ВоПИ. - Вологда, 1989. - 11 г. -Деп. в ВИНИТИ. 08.01.90, №96 - 1390.

3. Авдонин С.И., Грузов B.J1. Характеристики частотно-регулируемого синхронного электропривода // Технические проблемы в электроэнергетике: Сб. науч.тр.-Вологда, ВоПИ, 1995.-С.76-84. .

4. Авдонин С.И. Электропривод общепромышленных механизмов : Метод, указ. к лаб. работам.- Вологда, ВоПИ, 1995,- 21 с. »

5. Авдонин С.И. Математический пакет MathCAD: Метод, пособие. -Вологда, ВоПИ, 1995. - 34 с.

6. Авдонин С.И. Работа с пакетом PSPiCE для схемотехнического моделирования. Учеб. пособие. - Вологда, ВоПИ, 1996. - 77 с.

; 7; Авдонин С.И., Грузов ВЛ. Управление вентильно->лектромеханнческнмн системами с бесконтактными двигателями: - Тез. докл. науч.-техн. семинара "75 лет отечественной щколы электропривода", СПб., 24-26 марта 1997 г. - СПб., 1997. - С. 35.

; 8. A.c. 1476398 СССР, МКИ3. G 01 R 23/02. Преобразователь частота -код / Авдонин С.И.', Грузов В. Л., Калинин В.Р., Натариус Ю.М. (СССР) - № 4228690 / 24-10; Заявлено 06.03.87; Опубликовано 30.04.89. Бюл.№ 16. - 4 е.: ил.

• 9. A.c. 1493061 СССР, МКИ3.-Н 02 Р 6/02. Вентильный электропривод/ Авдонин С.И., Гращенков В.Т., Грузов В. Л., Лебедев Н.И., Натариус Ю.М. (СССР) - № 4278945 / 24-07; Заявлено 06.07.87; Для служебного пользования.

10. A.c. 1470149 СССР, МКИ3. Н 02 М 5/22. Способ цифрового управления непосредственным преобразователем частоты / Авдонин С.И., Грузов В. Л., Натариус Ю.М., Подольный Ю.И. (СССР) - № 4289527 / 24-07; Заявлено 2.7.07.87; Для служебного пользования.

11. A.c. 1647804 СССР, МКИ3. Н 02 М 5/22. Цифровое устройство для /правления фазой выходного напряжения трехфазного преобразователя частоты / Авдонин С.И.. Грузов В. Л., Натариус Ю.М., Подольный Ю.И, (СССР)-№¡4605632/07;Заявлено S6.1 ¡.88"Опубликовано07.05.9S. Бюл.Хз 37 - 4 е.: ил.