ЭНЕРГЕТИЧЕСКИ ОПТИМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ МОМЕНТОМ РЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ

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.

реактивный двигатель, электромагнитный момент, энергетически оптимальное управление, энергетические характеристики, алгоритмы управления

1. Птах Г. К. Вентильно-индукторный реактивный электропривод средней и большой мощности: зарубежный и отечественный опыт / Г. К. Птах // Электротехника: сетевой электронный научный журнал. - 2015. - Т. 2. - № 3. - С. 23-33.

2. Романовский В. В. Разработка гребного вентильно-индукторного двигателя для систем электродвижения большой мощности / В. В. Романовский, Б. В. Никифоров, А. М. Макаров // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2019. - Т. 11. - № 2. - С. 357- 366. DOI: 10.21821/2309-5180-2019-11-2-357-366.

3. Романовский В. В. Вентильно-индукторный привод ВИП-1000-1100 в системе электродвижения / В. В. Романовский, Б. В. Никифоров, А. М. Макаров // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2019. - Т. 11. - № 3. - С. 573-581. DOI: 10.21821/2309-5180-2019-11-3-573-581.

4. Шевкунова А. В. Выбор оптимальных значений углов наклона боковых поверхностей зубцов статора и ротора вентильно-индукторного двигателя / А. В. Шевкунова // Труды Ростовского государственного университета путей сообщения. - 2016. - № 2. - С. 100-104.

5. Шевкунова А. В. Выбор оптимальных значений ширины зубцов статора и ротора вентильно-индукторного двигателя / А. В. Шевкунова // Труды Ростовского государственного университета путей сообщения. - 2014. - № 4. - С. 138-140.

6. Карнаухов Н. Ф. Обзор подходов к снижению пульсаций электромагнитного момента вентильно-индукторного двигателя методами математического моделирования / Н. Ф. Карнаухов [и др.] // Вестник Донского государственного технического университета. - 2016. - Т. 16. - № 2 (85). - С. 51-58. DOI: 10.12737/19688.

7. Самосейко В. Ф. Реактивные электрические машины. Теория и проектирование: монография / В. Ф. Самосейко. - СПб.: Изд-во ГУМРФ им. ад. С. О. Макарова, 2017. - 324 с.

8. Жарков А. Цифровое векторное управление вентильно-индукторными двигателями с независимым возбуждением / А. Жарков [и др.] // Компоненты и технологии. - 2004. - № 8 (43). - С. 166-170.

9. Козаченко В. Ф. Новое направление в приводе - мощный многосекционный вентильно-индукторный электропривод с векторным управлением / В. Ф. Козаченко, В. Н. Остриров, А. М. Русаков // Доклады научно-практического семинара «Вентильно-индукторный электропривод». - М.: Изд-во МЭИ, 2007. - С. 102-112.

10. Самосейко В. Ф. Управление гребным реактивным электродвигателем с анизотропной магнитной проводимостью ротора / В. Ф. Самосейко, С. В. Шарашкин // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2017. - Т. 9. - № 2. - С. 390-401. DOI: 10.21821/2309-5180-2017-9-2-390-401.

11. Самосейко В. Ф. Идентификация параметров реактивного электродвигателя с анизотропной магнитной проводимостью ротора / В. Ф. Самосейко, С. В. Шарашкин, Ф. А. Гельвер // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2017. - Т. 9. - № 3. - С. 637-644. DOI: 10.21821/2309-5180-2017-9-3-637-644.

12. Самосейко В. Ф. Управление реактивным электрическим двигателем при питании обмоток синусоидальным током / В. Ф. Самосейко, Э. В. Ширяев // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2020. - Т. 12. - № 3. - С. 606-618. DOI: 10.21821/2309-5180-2020-12-3-606-618.