В настоящем исследовании рассмотрены энергетические характеристики реактивных двигателей с зубчатым статором и зубчатым ротором: активная мощность, полная мощность, потери мощности, коэффициент мощности, коэффициент мощности по первой гармонике (cos φ) и коэффициент полезного действия. Показано, что коэффициент мощности и коэффициент мощности по первой гармонике не могут превышать значения 0,27 и 0,5 соответственно. Исследование выполнялось с представлением всех переменных электропривода с реактивным двигателем в координатных осях d-q. На основе выражения для суммарных потерь мощности сформирован алгоритм энергетически оптимального управления электромагнитным моментом реактивного двигателя. При этом под энергетически оптимальным управлением понимается обеспечение заданного электромагнитного момента при минимальных потерях мощности. Алгоритм энергетически оптимального управления находится с помощью метода неопределенных множителей Лагранжа. Решение системы уравнений Лагранжа позволяет найти выражения для сигналов задания на контуры управления током намагничивания и током нагрузки. На основе этих сигналов задания формируется алгоритм оптимального управления, при котором реализуется два режима управления: режим энергетически оптимального управления на линейном участке кривой намагничивания и режим с постоянным номинальным намагничиванием в зоне магнитного насыщения магнитопровода. Приведены структурная схема системы энергетически оптимального управления электромагнитным моментом, а также результаты моделирования, выполненного на основе этой схемы. Указаны условия, при которых обеспечивается энергетически оптимальное управление. Выполнено сравнение результатов моделирования и ограничительных характеристик алгоритма энергетически оптимального управления электромагнитным моментом с алгоритмом управления с постоянным намагничиванием.
In this study, the energy characteristics of jet engines with a toothed stator and a toothed rotor are considered. These are active power, total power, power loss, power factor, first harmonic power factor (cosφ), and efficiency. It is shown that the power factor and the power factor for the first harmonic cannot exceed the values of 0,27 and 0,5, respectively. The study is performed with the representation of all variables of the electric drive with a jet engine in the coordinate axes d-q. Based on the expression for the total power losses, an algorithm for energetically optimal control of the electromagnetic torque of a jet engine is formed. At the same time, energetically optimal control is understood as providing a given electromagnetic torque with minimal power losses. The algorithm of energetically optimal control is found using the method of indefinite Lagrange multipliers. The solution of the system of Lagrange equations allows us to find expressions for the signals of setting to the control circuits of the magnetizing current and load current. Based on these setting signals, an optimal control algorithm is formed, where two control modes are implemented: the energetically optimal control mode on a linear section of the magnetization curve and the mode with constant nominal magnetization in the magnetic saturation zone of the magnetic circuit. A block diagram of the system of energetically optimal control of the electromagnetic torque, as well as the modeling results performed on the basis of this scheme is presented. The conditions under which energetically optimal control is provided are indicated. The results of modeling and limiting characteristics of the algorithm of energetically optimal control of the electromagnetic torque with the control algorithm with permanent magnetization are compared.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.