УПРАВЛЕНИЕ РЕАКТИВНЫМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ДВИГАТЕЛЕМ ПРИ ПИТАНИИ ОБМОТОК СИНУСОИДАЛЬНЫМ ТОКОМ

Рассматривается векторное управление электромагнитным моментом реактивной машины, целью которого является устранение пульсаций электромагнитного момента. Для этого по фазным сосредоточенным обмоткам машины должны протекать синусоидальные токи, а их индуктивности пульсировать по синусоидальному закону. В рабате показано, что при протекании синусоидальных токов по фазным обмоткам на них возникает напряжение основной и третьей гармоники. При этом в трехфазной машине, фазные обмотки которой соединены в звезду, в составе линейных напряжений третья гармоника исчезает. В этом случае для синтеза напряжений, подводимых к обмоткам статора методом широтно-импульсной модуляции, может быть использован стандартный преобразователь частоты, что позволяет упростить и удешевить практическую реализацию управления реактивной электрической машиной с сосредоточенными фазными обмотками. Определены соотношения размеров зубцов статора и ротора, при выполнениикоторых коэффициент несинусоидальных пульсаций индуктивностей фазных обмоток при вращении ротора будет минимальным. Электромагнитные процессы в реактивной машине описаны линейными дифференциальными уравнениями с периодическими коэффициентами. Найдены преобразования Ляпунова для дифференциальных уравнений напряжений, позволяющие преобразовать исходные уравнения с периодическими коэффициентами в уравнения напряжений с постоянными коэффициентами. Полученные уравнения Ляпунова положены в основу синтеза системы управления динамикой электромагнитных процессов, позволяющей обеспечить протекание синусоидальных токов по фазным обмоткам машины. Система управления реактивной электрической машиной представлена структурной схемой. Рассмотрен алгоритм управления электромагнитным моментом реактивной машины с постоянным током намагничивания. применение которого позволяет получить максимальное быстродействие управления. Для увеличения быстродействия и робастности управления также используется контур виртуальной диссипации. Выполнено моделирование электромеханических процессов при управлении реактивной электрической машиной.

векторное управление, реактивная электрическая машина, синусоидальный ток, преобразование Ляпунова

1. Бычков М. Г. Расчетные соотношения для определения главных размеров вентильно-индукторной машины / М. Г. Бычков, Самир Риах Сусси // Электротехника. - 2000. - № 3. - С. 15-19.

2. Ваткин В. А. Разработка вентильных индукторных электромеханических систем автотранспортного назначения: автореф. дисс. на соискание ученой степени канд. техн. наук: спец. 05.09.01 «Электромеханика и электрические аппараты» / В. А. Ваткин. - М.: МЭИ (ТУ), 2007. - 20 с.

3. Ильинский Н. Ф. Проектирование вентильно-индукторных машин общепромышленного назначения / Н. Ф. Ильинский, Й. Штайнбрунн, Ю. И. Прудникова [и др.] // Вестник Московского энергетического института. Вестник МЭИ. - 2004. - № 1. - С. 37-43.

4. Фисенко В. Г. Проектирование вентильных индукторных двигателей: методическое пособие / В. Г. Фисенко, А. Н. Попов. - М.: Изд-во МЭИ, 2005. - 56 с.

5. Krishnan R. Switched reluctance motor drives: modeling, simulation, analysis, design and applications / R. Krishnan. - CRC Press, 2001. - 432 p.

6. Miller T. J. E. Design of a synchronous reluctance motor drive / T. J. E. Miller, A. Hutton, C. Cossar, D. A. Staton // IEEE Transactions on industry applications. - 1991. - Vol. 27. - Is. 4. - Pp. 741-749. DOI: 10.1109/28.85491.

7. Красовский А. Б. Исследование пульсаций момента вентильно-индукторного двигателя при регулировании среднего значения момента в зоне малых скоростей / А. Б. Красовский // Электротехника. - 2017. - № 5. - С. 2-8.

8. Степанов А.В. Анализ пульсаций электромагнитного момента при проектировании бесконтактного двигателя постоянного тока дискового типа / А.В. Степанов, С.И. Масленникова // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. - 2015 - № 10. - С. 288-301. DOI: 10.7463/1015.0820340.

9. Шабаев В. А. Анализ источников шума вентильно-индукторного двигателя / В. А. Шабаев // Электротехника. - 2005. - № 5. - С. 62-64.

10. Самосейко В. Ф. Реактивные электрические машины. Теория и проектирование/ В. Ф. Самосейко. - СПб.: Изд-во ГУМРФ им. адм. С. О. Макарова, 2017. - 392 с.

11. Жарков А. Цифровое векторное управление вентильно-индукторными двигателями с независимым возбуждением / А. Жарков, А. Анучин, А. Дроздов, В. Козаченко // Компоненты и технологии. - 2004. - № 8 (43). - С. 166-170.

12. Егоров И. Н. Векторное управление вентильно-индукторными двигателями мехатронных систем / И. Н. Егоров, В. А. Шабаев // Фундаментальные исследования. - 2015. - № 12-5. - С. 891-895.

13. Белоусов И. В. Широтно-импульсные преобразователи электрической энергии: Монография / И. В. Белоусов, Ф. А. Гельвер, В. Ф. Самосейко, В. А. Хомяк. - СПб.: ФГУП «Крыловский государственный научный центр», 2019. - 228 с.

14. Самосейко В. Ф. Реактивные электрические машины с зубчатым статором и ротором. Методика проектирования. Алгоритмы управления / В. Ф. Самосейко, Ф. А. Гельвер, В. А. Хомяк, Н. А. Лазаревский. - СПб.: ФГУП «Крыловский государственный научный центр», 2016. - 197 с.

15. Самосейко В. Ф. Адаптивный алгоритм векторного управления электроприводами с асинхронными электродвигателями / В. Ф. Самосейко // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2019. - Т. 11. - № 1. - С. 156-168. DOI: 10.21821/2309-5180-2019- 11-1-156-168.