Вдокладе представлены результаты разработки систем автоматизированного расчета и проектирования управляемого синхронно-гистерезисного электропривода

Вид материала

Доклад

Подобный материал:

• Рабочая программа учебной дисциплины "системы автоматизированного проектирования электроустановок, 119.83kb.
• Лекция №1 Основные тенденции развития автоматизированного электропривода, 205.82kb.
• Задача поиск инвестиций для реализации проекта, 393.23kb.
• Т. Н. Зайченко Россия, Томск, Томский государственный университет систем управления, 85.43kb.
• Методы автоматизированного проектирования системы прогнозирования землетрясений 05., 315.41kb.
• Вопросы по дисциплине Системы автоматизированного проектирования в сервисе, 19.6kb.
• Впроцессе обучения рассматривается комплекс вопросов, общих для современных систем, 50.1kb.
• С. А. Гайворонский 2010 г. Рабочая программа, 251.55kb.
• С. А. Гайворонский 2010 г. Рабочая программа, 359.3kb.
• Вдокладе представлены результаты исследований вопросов коррекции просчетов в трактах, 9.93kb.

А.А. ЕФИМОВ¹, А.И. КАЛЫГИН¹, А.А. КОБЕЛЕВ¹,
И.А. МУХАМАТШИН¹, С.Ю. ОСТАНИН<sup>2

1</sup>Новоуральский государственный технологический институт,

²Московский энергетический институт (технический университет)


СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО РАСЧЕТА
И ПРОЕКТИРОВАНИЯ УПРАВЛЯЕМОГО ГИСТЕРЕЗИСНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА


В докладе представлены результаты разработки систем автоматизированного расчета и проектирования управляемого синхронно-гистерезисного электропривода. Приводятся результаты проектирования синхронно-гистерезисного электродвигателя торцевой конструкции, а также математического моделирования и экспериментальных исследований макетного образца двухзвенного преобразователя частоты на базе активного выпрямителя и автономного инвертора тока, используемого для питания синхронно-гистерезисных электродвигателей.


Высокая частота вращения, необходимая для эффективной сепарации изотопов тяжелых веществ, определила выбор в качестве исполнительных электродвигателей синхронно - гистерезисных двигателей торцевой конструкции (СГДТ), обладающих простым и механически прочным ротором, обеспечивающих ввод в синхронизм инерционной массы и высокоточную стабилизацию ее частоты вращения. Питание СГДТ осуществляется от стабилизированных преобразователей частоты с синусоидальным выходным напряжением (СПЧС), которые традиционно выполняются на базе автономных инверторов тока (АИТ) с прямой коммутацией. Современная элементная база силовой электроники, наличие специализированных микроконтроллеров, способных реализовать в реальном времени сложные импульсно-модуляционные алгоритмы управления простейшими силовыми схемами активных токовых преобразователей с целью повышения их энергетических и динамических характеристик, ставят на повестку дня задачу развития и совершенствования подобного класса устройств силовой электроники, изыскание возможностей их использования в технологиях разделения изотопов тяжелых веществ. Полученные в результате интеграции СПЧС и СГДТ системы управляемого синхронно-гистерезисного электропривода относятся к классу нелинейных, дискретных, многомерных и многосвязных систем автоматического регулирования (САР), исследование процессов в которых невозможно без широкого привлечения средств вычислительной техники, что и определяет направления проводимых работ.

Сложность математического моделирования физических процессов в гистерезисных электродвигателях вообще, и СГДТ в частности, обусловлена существенной нелинейностью, гистерезисом и нестабильностью характеристик гистерезисного диска ротора, в связи с чем распределение магнитного поля в СГДТ существенно несинусоидально, как в пространстве, так и во времени. Магнитное поле распределено неравномерно в радиальном направлении по диску ротора. Распределение магнитного поля зависит также от всех предыдущих магнитных состояний каждого элементарного объема (элемента) ротора, начиная с намагничивания ротора при пуске.

Концепция базового метода для СГДТ состоит в следующем: для линейных участков магнитной цепи используются принцип суперпозиции, метод симметричных составляющих и гармонический анализ, для нелинейных участков строится распределение МДС обмотки статора и по нему определяется распределение магнитного поля в роторе. Расчет для ротора осуществляется с учетом перемагничивания его элементов по частным циклам с фиксацией всей совокупности магнитных состояний каждого элемента.

В работе, также решаются задачи улучшения электромагнитной совместимости, повышения динамических характеристик и энергетической эффективности двухзвенных СПЧС на базе активных выпрямителей тока (АВТ) и АИТ для систем электроснабжения газовых центрифуг разделительного производства. Получены и исследованы внешние, регулировочные характеристики, а также характеристики управления АВТ и АИТ. Разработаны алгоритмы релейного векторного, релейного пофазного и прогнозирующего релейно-векторного управления сетевыми токами АВТ. Разработаны алгоритмы релейного пофазного и прогнозирующего релейно-векторного управления выходным напряжением АИТ. Разработана САР СПЧС, использующая только релейные алгоритмы управления. Разработана методика расчета энергетических параметров СПЧС и его силовой схемы. Проведен сравнительный анализ алгоритмов управления с точки зрения обеспечения высоких энергетических показателей СПЧС. Разработана моделирующая программа для исследования алгоритмов и режимов работы СПЧС. Разработан метод двухступенчатого перевозбуждения СГДТ, обеспечивающий повышение его энергетических показателей.

Разработанные методы и средства математического моделирования и проектирования доведены до практических инженерных методик проектного и поверочного расчетов и реализованы на ПЭВМ. Расхождение расчетных и экспериментальных значений проектируемых СГДТ и исследуемых СПЧС не превышает 10%. Это свидетельствует о том, что созданные методы и средства расчета и проектирования количественно и качественно непротиворечиво отражают физические процессы в управляемом синхронно-гистерезисном электроприводе и полностью обеспечивают практические потребности разработчиков.