Разработка и исследование микропроцессорных систем управления электроприводами собственных нужд с индукторными двигателями тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат технических наук Максимов, Андрей Александрович

• Максимов, Андрей Александрович
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Максимов, Андрей Александрович

Введение

Глава 1. АНАЛИЗ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ И

ТРЕБОВАНИЙ К ДВИГАТЕЛЯМ МОТОР-

КОМПРЕССОРОВ.:. //

1.1 Анализ работы пневматического оборудования.

1.2 Анализ работы серийных электроприводов мотор-компрессоров различных типов ПС и составление технических требовании к новому типу исполнительного двигателя.№

1.3 Краткий анализ и сравнительная характеристика современных бесконтактных злектородвигателей средней мощности для собственных нужд ПС ГЭТ.

Глава 2. РАЗРАБОТКА МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ МОТОР-КОМПРЕССОРА. 5£

2.1 Выбор и обоснование силовой схемы электронного преобразователя ВИП. ^

2.2 Математическое описание и исследование характера переходных процессов индукторного двигателя мотор-компрессора . ^ I

2.3 Разработка системы управления вентильным электроприводом для мотор-компрессора.^

2.4 Примеры разработки алгоритмов управления мотор-компрессором.~

2.5 Разработка системы защиты силового преобразователя .^

2.6 Диагностика привода, реализуемая МПСУ. 9$

2.7 Разработка датчика положения ротора. 1и£

Глава 3. РАЗРАБОТКА ОПЫТНЫХ ОБРАЗЦОВ

ВЕНТИЛЬНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА И ИНЖЕНЕРНОЙ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ИД НА БАЗЕ ЛИНЕАРИЗОВАННОЙ

М АТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ИД. 1в

3.1 Общие положения.ИЗ

3.2 Линеаризованная математическая модель ИД./У

3.3 Инженерная методика расчета ИД.

3.3.1 Выбор главных размеров и электромагнитных нагрузок.-{И

3.3.2 Выбор зубцовой зоны и элементов магнитной цепи ИД мотор-компрессора.Ш

3.4 Особенности расчета потерь и КПД ИД мотор-компрессора.134'

Г лааа 4. ЙСЙЙТАЙЙЙ йШТШ-ШОМЫШЛЕННОГО ОБРАЗЦА ВЕНТИЛЬНО-ИНДУКТОРНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА ДЛЯ КОМПРЕССОРА . М

4.1 Общие положения.*

4.2 Конструкция стенда для испытаний опытного образца ВИЛ.'Ж 1 '

4.3 Определение статических моментных характеристик индукторного двигателя ./J

4.4 Определение омического сопротивления фаз индукторного двигателя в холодном и нагретом состояниях.ffé

4.5 Измерение индуктивностей фазных обмоток.-irá

4.6 Нагрев индукторного двигателя.46L \

4.7 Определение механической характеристики ИД.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование микропроцессорных систем управления электроприводами собственных нужд с индукторными двигателями»

Диссертационная работа посвящена вопросам анализа разных типов электроприводов (ЭП) вспомогательных нужд транспортных средств городского и пригородного электрического транспорта (ЭТ), и разработке переспективного типа ЭП для мотор-компрессоров и мотор-вентиляторов. Показано, что таким электроприводом является вентильный ЭП с транзисторным преобразователем и трехфазным двигателем индукторного типа, разработка и исследование которого является главной задачей этой работы.

В настоящее время для вспомогательных нужд (СИ) ЭТ используются главным образом, электроприводы постоянного тока и асинхронные электроприводы с релейно-контакторным управлением. В гл. 1 будут проанализированы недостатки этих ЭП и возможности использования электроприводов переменного тока с электронными преобразователями. Среди последних в зарубежной и отечественной технической литературе большое внимание уделяется вентильным электроприводам с разными типами синхронных двигателей. Рассмотрим некоторые итоги работ в области вентильного электропривода с нетрадиционными для широкого применения индукторными двигателями (ИД).

На рис. В.1 показан поперечный разрез и схема коммутации трехфазного ИД, который был установлен в 1838 году на первом в мире английском трамвае [43].

Эта конструкция и схема питания ИД образца XIX века вновь стала одной из самых популярных в 90-х годах при мощностях 1 -103 кВт и в широком диапазоне скоростей.

A A'i

Рис. B.l Поперечный разрез ИД с отношением полюсов 6/4(а); схема соединения И питания фаз (б). ип - напряжение источника постоянного тока;

UA- Ub, Uc - однополярные импульсы фазных напряжений; 0Эл (120°, 240°, 360°) -интервалы углов включения фаз в эл. градусах.

Двигатель имеет 6 прямоугольных зубцов статора и 4-х полюсный безобмоточный ротор, выполненный из шихтованной стали. По соотношению полюсов - зубцов статора (Zc) и ротора (Zp) современные ИД принято разделять на типы. Двигатель на рис. В.1 относится к типу 6/4; а наиболее распространенные ИД имеют сотношение полюсов: 8/6, 12/8, 16/12 и т. д.

Последовательным или параллельным включением катушек противоположных полюсов образуются фазы А, В, С, которое

5 5 обычно объединяются в трехлучевую звезду с общей точкой А , В , С . Циклическая коммутация механических контактов в круговой последовательности К1-К2-КЗ-К1-. обеспечивает последовательные угловые перемещения ротора, стремящегося занять положение с минимальным магнитным сопротивлением (максимальной индуктивностью) для каждой возбужденной фазы. Именно по этой причине ИД принято относить к электрическим машинам с переменным магнитным сопротивлением [84].

По английской терминологии ИД, работающие в вентильном режиме, называются Switched Reluctance Motors (SRM) [50]. В названии подчеркивается специфика управления инвертором в функции от углового изменения собственных индуктивностей фаз

А' а) ип

К1

КЗ тшт »«>1*6. Л

К2 Х

ВНР; при этом осуществляется коммутация фазных токов, а не реактансов двигателя.

Еще в 60-х годах [136] и совсем недавно проф. Курбасовым А. С. [112, 113] было предложено называть ИД - параметрическим двигателем, ибо его принцип действия основан на циклическом изменении главного параметра - индуктивности Ljf(Q)> а вентильное управление базируется на отслеживании закона изменения ¿Д®) при угловом повороте 0 ротора двигателя.

Во многих отечественных статьях и книгах ИД относят к классу синхронных реактивных машин (СРД) [44, 53], которые имеют гладкий статор с распределенной (обычно трехфазной) обмоткой и различные конструкции ротора, несимметричного в магнитном отношении. Чаще всего СРД выполняются на базе серийных асинхронных двигателей (АД) и питаются синусоидальными напряжениями от сети или стандартных трехфазных инверторов [132].

В [160, 161] дано всестороннее сравнение СРД и ИД и показано, что они относятся к разным классам электрических машин, хотя имеют одну и ту же природу образования электромагнитного момента, возникающего за счет переменного магнитного сопротивления воздушного зазора или фазных индуктивностеи

Главными отличительными свойствами ИД являются: двойная зубчатость магнитопровода, сосредоточенные фазные обмотки, обычно однополярные токи произвольной формы или разнополярные при внешнем возбуждении, разные (противоположные при Zp<Zc) скорости вращения результирующего потока статора и ротора и т. д. СРД по выше перечисленным признакам является прямой противоположностью ИД.

В англоязычной литературе электроприводы с ИД называют Switched Reluctance Drives (SRD), а в отечественной - вентильно индукторные приводы (ВИП) [134]. Исключение коллектора -трудоемкого и ненадежного элемента конструкции двигателя постоянного тока подчеркивается в более точном, чем «вентильный» термине «бесколлекторный двигатель постоянного тока» - БДПТ: «Brushless DC Motor» [44, 53]. В отечественной и зарубежной технической литературе так именуются вентильные электроприводы, выполненные на базе синхронных двигателей (СВД) с активным (возбужденным), а не пассивным ферромагнитным ротором, как у ИД и СРД. Современные СВД выполняются с явнополюсными роторами (2р=2 - 8), имеющим возбуждение от постоянных магнитов (феррит бария, самарий - кобальт и т. д.) или специальной обмотки. БДПТ заменили обычные коллекторные двигатели в высокотехнологичных областях (робото- и спецтехника, мехатроника и т. д.), где приоритетными качествами являются: минимальная удельная (на единицу массы или объема) мощность Руд , момент Муд , динамические и энергетические показатели, а не цена и технологичность. Современные серийные электроприводы с СВД отличаются превосходными динамическими и регулировочными характеристиками, имеют диапазон рабочих моментов Мн=(0,5 -150) Нм, номинальных частот вращения Пн= (50 - 6000) об/мин и высокий КПД (лн= 0,85 - 0,95) [58, 161].

Естественно, что ИД на рис. В.1 с механической коммутацией фаз по всем показателям проигрывал появившимся позже машинам постоянного и переменного тока. По этой причине индукторные машины до 50-х годов использовались преимущественно в качестве высокочастотных генераторов (Рг ^ 1500 кВт, f < 40 кГц) и микродвигателей [61, 160, 161]. Освоение транзисторных ключей и цифровых микросхем позволило в 60 - 70 г. г. разработать на базе «т»-фазных ИД весьма эффективные разомкнутые системы шагового дискретного электропривода (ДЭП). Органическая приспособленность ДЭП к управлению цифровыми сигналами от ЭВМ позволила создать и широко внедрить в промышленность металлорежущие станки с ЧПУ, манипуляторы, механизмы прокатных станов и т. д.

Интенсивные исследования шаговых электроприводов проводились во всех промышленно развитых странах. Ведущая роль принадлежит ученым МЭИ - проф. Чиликину М. Г., проф. Ивоботенко Б. А. и др., под руководством которых научным коллективом кафедры АЭП создана теория расчета и разработаны промышленные серии индукторных и магнитоэлектрических т-фазных шаговых двигателей малой мощности [47, 48, 99].

Однако свойства обычных транзисторов ограничивали мощность ДЭП до 1,5 кВт, а частоты инверторов до нескольких кГц, что не позволяло использовать ИД в транспортных системах.

Промышленное освоение сильноточных транзисторов (IGBT) и тиристоров с полевым управлением (IGTC) позволило создать мощные электронные преобразователи для машин переменного тока, в первую очередь для АД и СВД.

Таким образом, к началу 80-х годов сложились технические и теоретические предпосылки для разработки опытных образцов ВИП, состоящих из предельно простой и дешевой индукторной машины и весьма надежного электронного коммутатора с микропроцессорным управлением.

Приоритет в создании тягового ВИП (Рн = 35 кВт) принадлежит проф. П. Лоуренсону [26, 84] (университет г. Лидс, Великобритания), известному специалисту в области индукторных ШД и теории поля. В опытном макете использовался трехфазный ИД типа 6/4 с бифилярно намотанными фазными катушками, что позволило выполнить однополярный инвертор не на 6, а на 3-х ключах типа GTO. Весьма серьезные достоинства ВИП позволили организовать компанию SRDL, выпустившую первую промышленную серию 3-х и 4-х фазных ИД различной конфигурации (Рн = 4-35 кВт).

Масса статей, докладов и т. д., написанных сотрудниками П. Лоуренсона, напомнило ситуацию с появлением индукторных ШД и ДЭП. За этим последовала волна исследований, публикаций на тему ИД и ВИП во всех промышленно развитых странах.

По лицензии компании Switched Reluctance Drives Ltd. (SRDL) английская фирма Allenwest выпустила общепромышленные электроприводы 7,5 - 22 кВт, a Jeffrey Diamonds - электроприводы 35 - 200 кВт для шахт и других отраслей с тяжелыми условиями работы. В настоящее время фирма SRDL работает с мощностями до 450 кВт. В 1994 году на фирме SRDL, приобретенной позже У американской компанией Emerson Electric Co. - крупнейшим в мире поставщиком электрических моторов, находилось в разработке около 28 проектов с использованием SRM. По мнению ведущих зарубежных специалистов, только в Англии и США к 2000 г. новыми ВИП будут оснащены от 40 до 60 промышленных изделий для различных областей техники.

Американская фирма Magna Physics поставляет электроприводы мощностью от 10 Вт до 1500 Вт для бытовой техники; итальянская фирма Sicme Motori в кооперации с SRDL выпустила серию приводов RELU - SPEED мощностью от 9 до 140 кВт, 3000 об/мин для тяжелых условий работы и агрессивных сред в металлургической и химической промышленности [50, 84, 97].

Итоги развития зарубежных вентильных электроприводов с СВД и ИД отражены в монографиях проф. Миллера Т. [50, 66] (г. Глазго, Speed Laboratory) и в статьях [84, 98, 101].

Все ведущие университеты США включились в исследования и разработку вентильных приводов, для промышленности, автомобильного и водного транспорта. Ведущая роль принадлежит отделу электрических машин и компьютерной техники во главе с проф. Липо Т. А. (университет штата Висконсин). Разработаны ИД с распределенной и сосредоточенной обмоткой, оригинальные конструкции дисковых двигателей с возбуждением от РЗМ; выведены уравнения, удобные для объективного сравнения разных машин переменного тока и т. д. [79, 100, 109, 121].

Отечественные ВУЗы, НИИ и некоторые заводы занимаются разработкой ИД и вентильных электроприводов. Наиболее существенные результаты достигнуты в следующих ВУЗах:

МЭИ:

1. На кафедре «Электромеханика» под руководством проф. Кузнецова В. А. защищено 2 кандидатских диссертации.

2. На кафедре АЭП под руководством проф. Ильинского Н. Ф. защищена докторская диссертация Бычковым М. Г. [134] и три кандидатских.

3. На кафедре ЭиЭА под руководством проф. Маслова С. И. ведутся исследования ИД для спецтехники и общепромышленного применения; защищены 3 кандидатские диссертации.

В НГТУ под руководством проф. Жуловяна В. В. защищено две докторских диссертации: Шевченко А. Ф. [141] и Калужского Д. А. [148]. Работы посвящены созданию промышленных образцов СВД и тихоходных (пн= 20 - 50 об/мин), высокомоментных (Мн= 20 -10000 Нм) ИД. Эти двигатели серии ДЭР имеют рекордно высокие удельные моменты (Муд= 3-7 Нм/кг) и предназначены для тяжелых условий работы в технологических установках алюминиевой промышленности, пневмоударниках и прямых приводах запорной арматуры.

В вышеперечисленных исследованиях главное внимание уделяется теории расчета, моделированию полей «т»-фазных ИД с дискретно распределенными обмотками и обобщенным преобразованиям координат всех современных машин переменного тока.

Работы по транспортным электроприводам проводились в следующих институтах:

1. МАИ, проф. Бут Д. А. - работы в области мощных линейных индукторных двигателей с магнитным подвесом [44, 153].

2. МЭИ, кафедра «Электрический транспорт» - под руководством доц. Сафронова А. В. защищена 1 кандидатская диссертация [159].

3. ВЭЛНИИ и НИИ, кафедра «Электрические машины» г. Новочеркасска под руководством доц. Коломейцева Л. Ф. выполнена разработка индукторных тяговых электродвигателей на мощности 300 и 1000 кВт и защищены кандидатские диссертации [115, 116].

Работы также ведутся на заводах ЯЭМЗ, НЭВЗ, «РАТЕП», АЭК «Динамо», НПО «Татэлектромаш», ЗАО «Кросна-Электра» и др.

Несмотря на многочисленные зарубежные и отечественные публикации по современным «т»-фазным индукторным машинам многие вопросы их разработки и исследования еще остаются нерешенными, особенно с учетом специфики их питания, управления и использования в тяжелых условиях эксплуатации на электрическом транспорте. Создание ВИП для этих целей с требуемыми технико-экономическими характеристиками является комплексной задачей, требующей совместного выбора и согласования свойств всех компонентов электропривода: ИД, электронного преобразователя, датчиков положения ротора и процессора, обеспечивающего оптимизацию алгоритма управления вентильного режима работы. Именно этими обстоятельствами обусловлена актуальность темы настоящей работы, важность которой также подтверждается низкой надежностью коллекторных двигателей постоянного тока и существенными расходами на их на их эксплуатацию и ремонт электроприводов мотор-компрессоров троллейбусов, трамваев (Санкт-Петербург), вагонов метрополитена и пригородных электропоездов.

Целью работы является разработка опытно-промышленного образца вентильно-индукторного привода для мотор-компрессоров подвижного состава, создание инженерной методики проектирования ВИП и исследование его основных технических характеристик.

Основными задачами, решаемыми в данной работе являются:

- анализ условий работы мотор-компрессоров и обоснование технических требований к переспективному типу электропривода, отвечающего уровню развития современной техники;

- сравнительная характеристика приводных двигателей и обоснование выбора типа двигателя для собственных нужд подвижного состава (ПС);

- разработка технологичного и надежного индукторного двигателя, отличающегося невысокой стоимостью, минимальным расходом активных материалов и ремонтопригодностью в условиях мастерских депо;

- создание инженерной методики расчета ИД для собственных нужд городского электрического транспорта (ГЭТ);

- использование линеаризованной модели ИД для расчета основных параметров и характеристик ВИП; а ч»

- разработка и создание простого и надежного датчика положения ротора двигателя для управления электронным коммутатором;

- выбор типа и разработка опытного макета электронного преобразователя для управления ИД с целью обеспечения требуемых характеристик, перегрузочной способности, производительности и коэффициента полезного действия;

- создание и программная реализация системы автоматического управления, реализующей оптимизацию законов управления ИД, защиты ВИП и его диагностики; разработка и создание мехатронного модуля мотор-компрессора, включающего микропроцессорную систему З'правления, транзисторный инвертор, высоковольтный источник питания, ИД, датчик положения ротора. Мехатронный модуль выполнен в едином герметичном корпусе с двумя высоковольтными вводами 550 В, в размерах заменяемой серийной машины постоянного тока; разработка испытательного стенда для исследования электромеханических и энергетических характеристик электропривода в длительном и повторно-кратковременном режиме работы, типичных для различных исполнений мотор-компрессоров; проведение экспериментальных исследований опытно-промышленных образцов ИД для внедрения их в серийное производство и потверждения теоретических положений.

Методы исследования: аналитические методы интегрирования дифференциальных уравнений, компютеризированная разработка и отладка программы управления вентильным режимом ИД, методика экспериментального определения параметров и характеристик электропривода.

Научная новизна:

- выполнен анализ условий работы электроприводов мотор-компрессоров троллейбусов, вагонов метрополитена, электропоездов и трамваев и обоснованы технические требования к современному типу электроприводов; I

- предложена инженерная методика расчета основных параметров ИД с учетом особенностей эксплуатации ПС и жестких требований, предъявляемых к современным транспортным электроприводам; разработан оптимальный алгоритм управления ИД, обеспечивающий требуемые механические характеристики и пусковые свойсва при широком диапазоне рабочих температур, колебаний сетевого напряжения и т. д; на базе чего написана программа процессорного управления ВИП.

Положения выносимые на защиту:

- уточненные технические требования и ограничения к переспективным типам электроприводов мотор-компрессоров подвижного состава; система микропроцессорного управления вентильно-индукторным электроприводом, обеспечивающая надежную работу в номинальном и аварийном режимах;

- результаты инженерной методики расчета и испытаний опытно-промышленного образца ВИП.

Практическая значимость и реализация результатов работы:

- показано, что при больших воздушных зазорах, высокой перегрузочной способности, характерных для всех типов электродвигателей ПС, ИД работает без существенного насыщения стали, что позволяет применять упрощенный аналитический расчет его основных параметров;

- разработанная методика инженерного расчета ИД позволяет получить приемлемую точность расчетов главных размеров и параметров двигателя и технико-экономических показателей ВИП для мотор-компрессоров;

- разработан и создан мехатронный модуль мотор-компрессора на базе ИД, в едином герметичном корпусе с двумя высоковольтными вводами, способный заменить существующую машину постоянного тока;

- на основе экспериментов, выполненных на испытательном стенде установлено, что данные инженерных расчетов с достаточной для практики точностью согласуются с результатами испытаний;

- комплекс всесторонних расчетов и испытаний позволил двигателем . . , частотой вращения 0

1200 об/мин, перегрузочной способностью 3 -7; мехатронный модуль принят для серийного внедрения;

- результаты работы нашли практическое применение на заводе «РАТЕП» в г. Серпухов, НПО «Татэлектромаш» и могут быть использованы в различных транспортных организациях и НИИ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ:

1. Тезисы докладов для Московской студенческой научно-технической конференции «Проблемы радиоэлектроники-96», Москва, март 1996, стр. 59. «Тиристорный преобразователь для привода вспомогательных нужд троллейбуса».

2. Тезисы докладов для Московской студенческой научно-технической конференции «Радиоэлектроника и электротехника в народном хозяйстве», Москва, февраль 1997, стр. 179. «Привод с ШВТ модулями и 81Ш двигателями для вспомогательных нужд ПС

3. Тезисы докладов для Ежегодной научно-технической конференции студентов и аспирантов ВУЗов России «Радиоэлектроника и электротехника в народном хозяйстве», Москва, февраль 1998, том 2, стр. 82. «Разработка привода компрессора троллейбуса с индукторным двигателем».

4. Тезисы докладов для Ежегодной научно-технической конференции студентов и аспирантов ВУЗов России «Радиоэлектроника и электротехника в народном хозяйстве», Москва, февраль 1998, том 2, стр. 83. «Электропривод компрессора троллейбуса с использованием индукторного двигателя». создать электропривода с

ГЭТ».

16

5. Тезисы докладов Пятой Международной научно технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», Москва, март

1999, том 2, стр. 223. «Разработка алгоритмов управления приводом с индукторным двигателем мотор - компрессора троллейбуса».

6. Тезисы докладов Шестой Международной научно -технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», Москва, март

2000, том 2, стр. «Разработка системы управления приводом с индукторным двигателем мотор - компрессора троллейбуса».

Состав диссертации. Диссертация из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, приложений; количество страниц 177, рисунков 70, число наименований использованной литературы 163 на 12 страницах, приложения 3 на 15 страницах.

1. АНАЛИЗ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ И ТРЕБОВАНИЙ К ДВИГАТЕЛЯМ МОТОР-КОМПРЕССОРОВ.

Заключение диссертации по теме «Электротехнические комплексы и системы», Максимов, Андрей Александрович

Основные результаты работы заключаются в следующем:

1. Исследованы особенности работы и схемы пневматических систем троллейбусов, вагонов метрополитена, электропоездов и трамваев. На основе анализа статистики отказов мотор-компрессоров обоснованы и сформулированы технические требования к переспективным типам электроприводов собственных нужд ПС.

2. Выполнено сравнение электроприводов мотор-компрессоров с коллекторными ДПТ, АД и синхронными двигателями с активным и пассивным ротором, а также ИД.

3. Показано, что ВЙП с ИД является предпочтительным по отношению к другим приводам постоянного и переменного тока, рассмотренными в работе. При этом весьма существенными показателями предложенного привода являются: простота (грубость) конструкции, технологичность изготовления, минимальный расход активных материалов, высокая надежность, лучшая ремонтопригодность в тяжелых условиях работы привода на транспорте.

4. На основании сравнения различных типов ИД, отличающихся числом фаз, структурой магнитопровода, алгоритмами вентильного управления и т. д., показано, что предпочтительным для привода мотор-компрессоров является трехфазный ИД с самовозбуждением, имеющий соотношение числа зубцов статора и ротора 12/14 и одно-полярную систему фазных токов.

5. Создана инженерная методика расчета элементов магнитной системы ИД, на основании которой выполнен расчет двигателя мощностью 6 кВт, с частотой вращения 0 - 1200 об/мин и перегрузочной способностью 3-7.

6. Выбраны и разработаны основные элементы электронного преобразователя тока в соответствии с техническим заданием, для управления опытным макетом ИД.

7. Проведено сравнение различных типов САУ вентильно-индукторного привода на основании чего разработана система микропроцессорного управления на базе микроЭВМ АТ89С52, а также простой и надежный фотоэлектрический датчик положения ротора со световодами.

8. Написана и отлажена программа управления обеспечивающая реализацию основных рабочих режимамов и защиту от основных видов повреждений привода.

9. Разработан испытательный стенд для исследования электромеханических и энергетических характеристик электропривода и проведен комплекс испытаний опытно-промышленного образца электропривода для мотор-компрессора. Полученные результаты подтвердили правильность расчетов и адекватность принятой в диссертации линеаризованной математической модели ИД.

10. Результаты диссертацонной работы использованы при создании 3-ех головных образцов электропривода мотор-компрессоров по интегрированной схеме, подвижного состава городского и магистрального транспорта на заводе «РАТЕП» в г. Серпухов,

Заключение.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Максимов, Андрей Александрович, 2000 год

1. Казаков Л. А. Электромагнитные устройства РЭА: Справочник.-М.: Радио и Связь, 1991, 352 с.

2. Агаронянц Р. А. Электромагнитные элементы технической кибернетики,- М.: Наука, 1972, 280с.

3. Любчик М. А. Оптимальное проектирование силовых электромагнитных механизмов,- М.: Энергия, 1974, 392 с.

4. Ганзбург Л. Б., Федотов А. И. Проектирование электромагнитных и магнитных механизмов: Справочник,- Л.: Машиностроение, 1980, 364 с.

5. Гордон А. Сливинская А. Г. Электромагниты постоянного тока,- М.: Госэнергоиздат, 1960, 447 с.

6. Кенио Т. Шаговые двигатели и их микропроцессорные системы управления. Пер. с английского М.: Энергоатомиздат, 1987, 200 с.

7. Шаров В. С. Особенности расчета индукторных двигателей с магнитной редукцией частоты вращения ротора.-М.: МЭИ, 1982, 73 с.

8. Ивоботенко Б. А. Дискретный электропривод с шаговыми двигателями М.: Энергия, 1971, 624 с.

9. Коломийцев К. Ф., Пахонин С. А. и др. Расчет пускового момента в тяговом индукторном двигателе. Известия высших учебных заведений. Электромеханика, 1993, N4, с. 23-26

10. Троллейбус пассажирский ЗИУ-682Б. /Вишник Г. В., Шаба-лин В. И., Осипов И. Г. и др. М.: Транспорт,!979, 208с.

11. Е. Е. Корягина, О. А. Коськин. Электрооборудование трамваев и троллейбусов: Учебник для техникумов городского транспорта.-М.: Транспорт, 1982, 295 с.

12. П. В. Цукало, Б. К. Просвирин Эксплуатация электропоезда: Справочник,- М.: Транспорт, 1994, 383 с.

13. Федоров Г. В. и др. Подвижной состав метрополитена. М: Транспорт, 1968, 480 с.

14. AO «Метровагонмаш» Руководство по эксплуатации вагонов метрополитена моделей 81-717.5 и 81-714.5. М.: Транспорт, 1995,447 с.

15. Гуткин JI. В., Дымант Ю. Н., Иванов И. А. Электропоезд ЭР-200. М.: Транспорт, 1981, 192 с.

16. Родштейн JI. А. Электрические аппараты. Л.': Энергоиздат, 1981. - 304с.

17. Скобелев В. Е. Двигатели пульсирующего тока. Л.: Энергоатомиздат, 1985. - 208с.

18. Бондаренко Е. М. Теория динамики электромагнитных механизмов. Часть 1. Ростов н/Д. Рост, ин-т инж. ж-д. трансп. 1993. -124 с. ' V'

19. Яссе Э. Электромагниты. М.: ГЭИ, 1934. - 192 с.

20. Свечарник Д. В. Электрические машины непосредственного привода: безредукторный электропривод. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 208 с.

21. Пантелеев В. И., Соустин Б. П., Забуга В. А. Исполнительный электропривод с индукторными двигателями двойного питания. Красноярск. Изд во Красноярск, ун-та, 1990. - 184 с.

22. Шгелтинг Г., Байссе А. Электрические микромашины. М.: Энергоатомиздат, 1991. - 229 с.

23. Шаров В. С. Высокочастотные и сверхвысокочастотные электрические машины. М.: Энергия, 1973. 248 с.

24. Krishnan R., Arumugam R., Lindshy J. F. Design procedure for switched reluctance motors. IEEE transaction or industry applications. Vol. 24, N 3. 1988, стр. 456 460.

25. Miles A. R. Design of SWM, 9000 V switched reluctance motor. IEE transaction of energy conversion. Vol. 16, N 3, стр. 484 491.

26. Harris M. R., Huges A., Lawrenson P. J. Static torque production in saturated double salient machines. IEE 122, (10), 1975, c. 11217.

27. Расчет пускового момента в тяговом индукторном приводе / Коломейцев А. Ф., Пахомин С. А., Прокопец И. А., Крайнов Д. В. Известия высших учебных заведений. Электромеханика №4, 1993, стр. 22 26.

28. Microcontroleurs (Revue): Hors serie Elector N4. Belgie et France. 1996, 94 p. et disque 3.5 inch.

29. Le manuel des microcontroleurs 8032, 8051 & 80535 et leurs familles. Dietche und Ohsmann. Deuchland und Frankreich. 1996, 272 p. et disque 3.5 inch.

30. Henao H., Capolino G. A., Bassily E., Poloujadoff M. A new control angle strategy for switched reluctance motor. EPE 1997, Trond-heim, Norway.

31. P. Kauffmann. Mise en oeuvre et application du microcontro-leur 8051. Collection technologies et Masson, 1996, 269 p et disque 3.5 inch.

32. Pascal M. Mise en oeuvre du 8052 AH BASIC. ESTF France. 1996, 162 p. et disque 3.5 inch.

33. Fernand X. Montages autour du 68705. ESTF France. 1996, 178 p. et disque 3.5 inch.

34. Delaplace J.-M., Gregoriades J.-L. Le ST62XX, mise en oeuvre progressive d'un microcontroleur. Dunod tech. 1993, 211p.

35. Urban С.-F. Microcontroleurs PIC a structure RISC. Publi-tronic (compact) et Elector France, 1996, 93 p.

36. Tavernier C. Les microcontroleurs PIC. Application. Dunod tech., 1996, 301 p.

37. Tavernier C. Les microcontroleurs PIC. Description et mise en oeuvre. Dunod tech., 1996, 202 p.

38. Касьянов К. A. Руководство по наладке и ремонту АОНа на ОМЭВМ КР1830 ВЕЗ 1. М.:Центр «СКС», 1995, 2 части.

39. Козаченко В. Ф. Микроконтроллеры Intel MCS-196, 296. M.: ЭКОМ, 1997, 688 с.

40. Однокристальные микроЭВМ: Справочник. М.: БИНОМ, 1994,396 с.

41. Хикс К. С без проблем. Руководство пользователя. М.: БИНОМ, 1997, 448 с.

42. Электродвигатель постоянного тока типа ДК-408В. Технические условия ТУ 16-154.037-75, 1984, 40с.

43. Schaft A. Optimism for SR Drives. PCIM Europe, Jan/Feb, 1994.

44. Бут Д.А. Бесконтактные электрические машины. М.: Высшая школа. 1990.

45. Лебедев A.C., Остриров В.Н., Садовский JI.A. Электроприводы для станков и промышленных роботов. М.: МЭИ. 1991, 100с.

46. Кононенко Е.В. Синхронные реактивные машины,- М. Энергия. 1990.,208с.

47. Дискретный электропривод с шаговыми двигателями / Иво-ботенко Б,А., Рубцов В.П., Садовский JI.A. и др. М. 1971, 624с.

48. Ивоботенко Б.А., Козаченко В.Ф. Проектирование шагового электропривода. М. МЭИ. 1985.,100с.

49. Lawrenson P. A Brief Status Review of Swidched Reluctance Drives. EPE Journal.Vol.2. No.3. Oct. 1992, p. 134-144.

50. Ключев В. И. Теория электропривода М. Энергоатомиз-дат, 1998 - 704 с.

51. Жуловян В. В. и др. Вентильный индукторный двигатель в системе электропривода Автоматизированный электропривод. М; -1990, с. 405-408

52. Специальные электрические машины / Под ред Алиевского Б.А. М. Энергоатомиздат. 1993. ч.1, 320с.

53. Альпер Н.Я., Терзян A.A. Индукторные генераторы. М. Энергия. 1970.,190с.

54. Кузнецов В.А. Универсальный метод расчета полей и процессов электрических машин с дискретно-распределенными обмотками. Автореферат дисс. на соискание степени докт.техн.наук. - М. МЭИ. 1990.

55. Иванов-Смоленский A.B. Электромагнитные силы и преобразователи энергии в электрических машинах. М. Высшая школа. 1989.

56. Иванов-Смоленский A.B. Электрические машины. М.: Энергия, 1980, 927 с.

57. Цаценкин В.К. Безредукторный автоматизированный электропривод с вентильными двигателями,- М. МЭИ. 1991.,236с.

58. Ся Беньчун. Разработка и исследование вентильных реактивных двигателей. / Автореферат дисс. на соис. степени канд.техн.наук,- М. МЭИ. 1995.

59. Jacek Zarudski. Control Method of SR-Motor PEMC-94. Poland.

60. Bobbio S. and al. Rotor-Iron Losses in Axial Laminated Brushless Motors. PEMC-94. Poland.

61. Lawrenson P and al. Variable-Speed SRM.- IEEE Proc. Vol.127, No.4, July 1980.

62. Fratta A. and an. AC Spindle Drives: A Unified Approch to the Field Wlakening Behavior. Motor-Con. June. 1988. Proc.

63. Digital Signal Processing Solutions for Switched Reluctance Motor. Texas Instruments Europe. July 1997.

64. Davis R. Variable Reluctance Rotor Structures-Their Influence on Torque Production. IEEE Trans, on Ind. Electron. Vol. 39, No. 5. Apr. 1992.

65. Miller T. Converter V-A Requirements of the SRM Drive. -IEEE Trans, on Ind. Appl. Vol. 1A-21, No.5. 1985.

66. Matery N., Krishnan R. Steady-State Analysys of the Variably-Speed SRM Drive. IEEE Transe on Ind. Electronic. Vol.36. No.4, Nov. 1989.

67. Pollock C., Williams B. Power Convertor for SRM with minimum Number of switches. IEEE Proc. Vol. 137. No. 6. Nov. 1990. p.373-384

68. Torrey D., Long J. Optimal Efficiency Excitation of VRM drives. IEEE Proc. Vol. 138. No. 1. Jan. 1994.p.l-14

69. Moghbelly H., Adams G., Hoft R. Prediction of the Instant and Steady-State Torque of the SRM Using FEM with Exper. Results Comparison. El. Machines and Pow Systems. 19:287-302. 1991.

70. Kreifhnan R. Materu P. Design of a Single Switched per Phase Converter for SRD. IEEE trans. Of industrial electronics. Vol. 37, #6, Dec. 1990.

71. Ремизевич Т. В. Микроконтроллеры для встраиваемых систем управления электроприводом. Приводная техника №1. М. 1998, с.2-8.

72. М. Jufer. Indirect Sensors For Electric Drives. EPE'1995, p. 1.836-1.840.1. PJ

73. G. Gallegos-Lopez, P. C. Kjer, T. J. E. Miller. A New Rotor Position Estimation Method For Switched Reluctance Motors Using PWM Voltage Control. EPE'1997. p. 3.580-3.585.

74. Giuseppe S. Variable Structure Control of SRM Drive. IEEE TRANACTIONS INDUSTRY APLICATIONS VOL. 40, # 1, 1993.

75. Francecshini, Rosso G., Fratta A., Vageti A. Performance of SRM in Servo-Drive Applications. Proceedings Intelligent Motion. June 1993. p. 16-27.

76. Miller T., Mc Gilp M. Nonlinear Theory of the SRM for Rapid Computer-aided design. Proc. IEE, 1990, 137, Pt.B, No 6, p.337-347.

77. Rex M. Davis. Variable Reluctance Rotor Structures Their Influence on Torque Production. - IEEE Trans, on Ind. Electr., Vol.39, No 2, Apr. 1992.

78. Xu, Lipo T. Raos. Analysis of a New Variable Speed Singly Salient Reluctance Motor Utiliting Only two Transistor Switches. IEEE Trans. Ind., Vol.26, March 1990, p. 229-236.

79. Miles A. Design of A 5 MW, 9000 V SRM. IEEE Transaction on en. Convers, Vol. 6, No. 3, Sept. 1991 .p.484-491

80. Miller T. Bruchless Perman.-Magnet and Reluctance Motor. -Oxford, Clarendon Press, 1989.

81. Low T., Lin H., Chen S. An Approach to Design and Simulation of Fraction-Horse Power SRD. Proc. ICEM-94. D.7 Machines. 4. p.145-150.

82. Cameron E., Lang H., Umans D. The origin and reduction of acoustic noise in doubly salient variable-reluctance motors. IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 28, No. 6, Nov/Dec. 1992, pp. 1250-1255.

83. Miller T. SRM and Their Control. Oxford University Press.1993.

84. Barnes M., Pollock C. Two Phase SRD with New Power El. Converter for Low Cost Application. Proc. EPE-95, Vol. 3, p. 14271430.

85. Backnays and an. Investignation on High Speed SRD Incorporating Amorhous Iron. Proc. EPE-95. Vol.3, p. 1460-1464.

86. Michaelides A., Pollock С. Design and Performance of High Effec. SphSRD.- Proc. EPE-95. Vol. 3, p. 3.143-3.148.

87. Fratta A.„ Vagati A. Synchronous Reluctance IM a Comparison. Proc., Intelligent Motion. Apr. 1992, p. 179-186.

88. Nicolai Т. Simplified Electronics Bring the SRM to the Mass Market. Proc. EPE-95, Vol. 3, p. 3.903-3.907.

89. Acarnley P. Position Estimation in SRD. Proc. EPE-95, Vol.3, p.3.765-3.770.

90. Laurent and an. A New Inderect Rotor Position Sensing with Resonant Method for SRM. Proc. Intel. Motoin. June 1993. p. 324-331.

91. Acarnley P. Detection of Rotor Position in Stepping and Switched Morots by Monitoring of Current Waveforms. IEEE Trans., Vol. IE. No.3. Aug. 1985, p.215-222.

92. Lumsdaine A., Long T. State Observers for Variable Reluctance Motors. IEEE Trans. IE, Vol.37, No.2. Apr.1990. p.133-142.

93. Бычков М.Г., Кисельникова A.B., Семенчук В.А. Экспериментальные исследования шума и вибраций в вентильно-индукторном электроприводе. Элекетричество, №12, 1997, с. 4146.

94. Comfer Т. Microprocessor-Controlled single-phase SRM. -Drives/Motors/Controls, Brighton, 68-4, 1984.

95. Cossar C., Miller T.J.E. Electromagnetic testing of switched reluctance motors / International Conference on Electrical Machines, Manchester, 1992, September, 15-17.

96. Hopper E. The development of SRM Applications.- PCIM Europe. Sept./Oct. 1995. p.236-241.

97. Kjaer P., Cossar C., Miller T. Efficiency Optimisation in Current Controller Variable-Speed SRD. Proc. EPE-95. p.3.741-3.747.

98. Соколов M.M., Рубцов В.П. Дискретный электропривод механизмов электротермических установок. М. Энергоатомиздат. 1986.,1 18с.

99. Fen Liang, Liao, Lipo Т. A New Variable RM Utilizing an Auxiliary Commutation Winding. Trans. IEEE. Vol.30. No.2. March/Apr. 1994.сГ/

100. Bimal Bose, Miller Т. Microcomputer Control of SRM. -Trans. IEEE. Vol. LA-22. No. 4. July/Aug. 1986. p. 708-715.

101. Уайт Д., Вудсон Г. Электромеханическое преобразование энергии. М.: Энергия. 1964.,526с

102. Кузнецов В.А. Усилия, действующие на зубцы электрических машин. Тр./Моск.энерг.ин-т. Вып. 656. 1992. с.3-11.

103. Burne J. Tantential forces in overlapped geometric incorporating ideally saburable materials. IEEE Trans, on Magnetics. 1972. Vol. Mag-8. p.125-130.

104. Stephenson J., Corda J. Computation of Torque and Current in Doubly-Salient Reluctance Motors from Nonlinear Magnetization data. -Proc. I EE. Vol. 1979. Vol. 126. No.5. p.393-396.

105. Stephenson J., El.Khazendar M. Saturation in doubly salient RM. IEE Proc. 1989. Vol. 136. No. 1. p.50-58.

106. Бергер А. Я. Выбор главных размеров электрических машин. М. Энергия, 1972, 87 с.

107. Philips. SRD: New Aspects. Record of IEEE conference (PESC). 1989. p.579-584.

108. Lipo T. Advanced Motor Technologies: Converter Fed Machines. IEEE Trans. 1997, No.7 , p.204-222.

109. Fitzgerald A.E., Kingsley C. Electric Machinery. The Dynamics and Statics Electromechanical Energy Conversion. New York, Toronto, London : McGraw-Hill Book Company, 1961, 568 p.

110. Бычков М.Г. Элементы теории вентильно-индукторного электропривода. Электричество, №8, 1997, с.35-44.

111. Курбасов А.С. Параметры синхронных реактивных электродвигателей. Электричество, 1994, № 12, с. 58-62.

112. Курбасов А.С. Опыт создания индукторных реактивных электрических двигателей. Электричество, 1997, №7, с. 46-49.

113. Коломейцев Л.Ф., Пахомин С.А. и др.Математическая модель для расчета электромагнитных процессов в многофазном управляемом реактивном индукторном двигателе. Изв. вузов. Электромеханика. № 1, 1998, с. 49-53.

114. Коломейцев Л.Ф., Пахомин С.А., Квятковский И.А. К расчету реактивного индукторного двигателя малой мощности. Изв. вузов. Электромеханика. № 1, 1999, с. 15-17.

115. Stephenson J.M., Eng С., Corda J. Computation of Torque and Current in double salient reluctance motors from nonlinear magnetisation data. Proc. IEE, Vol. 126, No. 5, May 1979, pp. 393396.

116. Универсальный метод расчета электромагнитных процессов в электрических машинах / А.В. Иванов-Смоленский и др. М.: Энергоатомиздат, 1986. 216 с.

117. Henneberger G. Servo Drives a Status Review. Proceedings Intelligent Motion, June 1993, p. 1-15.

118. C. Rochford Development of Smooth Torque in Switched Reluctance Motor Using Self-Learning techniques EPE-93, p. 14-19.

119. Huang S., Luo J., Leonardi F., Lipo T.A. A General Approach to Sizing and Power Density Equations for Comparison of Electrical Machines

120. Бычков М.Г., Сусси Риах Самир. Расчетные соотношения для определения главных размеров вентильно-индукторной машины. Электротехника, (принята к публикации).

121. J.-W.Ahn. juPcontroller Based PLL Control for SR Drive.1. USA. 1999.

122. P. Luk, P. Jinupun. Direct Torque Sensorless Control for Switched Reluctance Motor Drives. UK, 1999.

123. W. Cai, P. Pillay. Resonance Frequencies and Mode Shapes of Switched Reluctance Motors. USA, 1999.

124. I. E. Chabu, S.I. Nabeta, J.R. Cardoso. Design aspects of 4:2 Pole Phase Switched Reluctance Motor, Brasil, 1999.

125. B. Fahimi, G. Suresh, M. Ehsani. Large Switched Reluctance Machines: A 1 MW Case Study. USA, 1999.

126. С. G. da Costa Neves, R. Carlson, N. Sadowski, J. P. A. Bastos. Forced Vibrations Calculation in a Switched Reluctance Motor Taking into Account the Viscous Damping. Brasil, 1999.

127. Mutsui N. Etc. High Precision Torque Control of Reluctance Motor. IEEE 1989, p. 335-340.

128. M. Takemoto, H. Sukzuki, A. Chiba, T. Fukao. Improved Analysis of Bearingless Switched Reluctance Motor, Japan, Canada, 1999.

129. S.E. Lyshevski, A. Nazarov, A. El-Antably. Design and optimization, Steady-State and Dynamic Analisys of Synchronous Reluctance Motors Conrolled by Voltage-Fed Converters with Nonlinear Controllers, USA, 1999.

130. Vagati A. Advanced Motor Technologies: Synchronous Motors and Drives. IEEE Trans, p. 223-247, 1997.

131. Садовский JI. А., Черенков А. В. Разработка математической модели четырехфазного ВИП. Труды МЭИ №675, 1997, 10 с.

132. Бычков М. Г. Основы теории, управление и проектирование ВИП. Автореферат по диссертации на соискание степени ДТН, МЭИ, 1999.

133. Кузнецов В. А., Садовский JI. А., Лопатин В. В., Виноградов В. Л. Особенности расчета ИД для вентильного электропривода. Электротехника №6, 1998, 8 с.

134. Садовский Л. А., Виноградов В. Л., Черенков А. В. Новые типы двигателей для регулируемого электропривода, Информэлектро, октябрь 1999, 23 с.

135. Садовский Л. А., Виноградов В. Л. Электродвигатели с переменным магнитным сопротивлением для современного регулируемого электропривода (РЭП). Электротехника №2, 2000.

136. Виноградов В. Л. Выбор типа и особенности расчета индукторных двигателей для вентильного электропривода. Труды конференции. МЭИ. 1999 г.

137. Виноградов В. Л Подход к системному проектированию вентильно индукторного электропривода (ВИП). Труды конференции. Клязьма. 1998 г.1. Jft

138. TMS320C24xDSP controller and power solutions. Texas Inst.1. Труды ВЭЛК-99.

139. Калужский Д. Л. Электрические машины с дискретной распределенной обмоткой. Автореферат по диссертации на соискание степени ДТН, НГТУ, Новосибирск, 1999.

140. Калужский Д.А. Методы анализа многофазных электрических машин. Электричество №2, 1998, с. 38-43.

141. Ефименко Е. Н. Новые методы исследования машин переменного тока и их приложения. М. Энергоатомиздат, 1993.

142. Беленький Ю.М. и др. Бесконтактный моментный привод для замкнутых систем автоматического управления. Электротехника №2, 1986. С.24-32.

143. Юферов Ф. М. Электрические машины автоматических устройств. М. Высшая школа, 1988, 480 с.

144. Bianchi N., Bolognani S., Parametrs and V-A Ratings of SunRM Drive for Flux Weaking Applications Taking ito Account Iron Saturation. ENE - 97, p. 3.631-3.635.

145. Казанский В. M. Развитие производства асинхронных двигателей. Электричество №10, 1999, с. 22-27.

146. Шевченко А. Ф. Электромеханические преобразователи с модулированным магнитным потоком. Автореферат диссертации на соискание степени ДТН, НГТУ, Новосибирск, 1999.

147. Шевченко А. Ф. Новые многополюсные синхронные двигатели исполнительных электромеханизмов. Автоматизированный ЭП, М. Энергоатомиздат, 1990, с. 376-380.

148. Чиликин М. Г. Развитие АЭП в работах проблемной лаборатории электромеханики. Труды МЭИ, Вып. XXXVIII, 1962, ст. 516.

149. Бут Д. А., Чернова Е. Н. Линейные вентильно-индукторные двигатели. Электричество №3, 1998, 22с.

150. Grondoal. SR Motors from Italy // PCI Europe, Jan. 1994, p.18-20.

151. Семенчук В. А. Разработка высокоэффективных микроконтроллерных модулей систем управления ВИД и базового комплекта программного обеспечения. Автореферат диссертации на соискание степени КТН, МЭИ, 1998.

152. Radun Arthr V. High-Power Density SRM Drive for Aerospace Applications. IEEE Trans, on Industry Application. Jan 1992, v. 28, №1, p.113-119.

153. Ефименко E. И. Математические модели электрических машин с электромагнитной редукцией. Электричество. 1995, №8, Юс.

154. Wolf J., Spath Н. SRM with 16 Stator Poles and 12 Rotor Teeth, EPE-97, p.3.558-3.563.

155. Хевсуриани M. И. Разработка и исследование низкоскоростных электроприводов вспомогательных нужд подвижного состава ГЭТ. Автореферат диссертации на степени КТН, МЭИ, 1999.

156. Бычков М. Г., Миронов Л. М., Козаченко В. Ф., Остриров В. Н., Садовский Л. А. Новые направления развития регулируемых ЭП. Приводная техника №5, 1997, 15 с.

157. Садовский Л. А., Виноградов В. Л., Черенков А. В. Новые типы двигателей для регулируемого электропривода, Информэлектро, октябрь 1999, 23 с.

158. Ефремов И. С., Косарев Г. В. Теория и расчет троллейбусов. «Высшая школа», 1981, часть 2, 244 с.

159. Тезисы докладов III Международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития электроподвижного состава» г. Новочеркасск 2000.