В силу высокого развития силовой полупроводниковой преобразовательной техники наиболее распространенным в промышленном применении является частотнорегулируемый асинхронный электропривод. Однако современные технологии производства постоянно повышают требования по быстродействию, перегрузочной способности и надежности систем электроприводов. В этой связи уместно рассмотреть и другие варианты исполнения электромеханических преобразователей.
Лучше всего вышеуказанным требованиям отвечает синхронная реактивная машина независимого возбуждения СРМНВ (Field regulated reluctance machine). Применяя новые подходы к управлению приводом [1], можно достичь существенных результатов. Так, компания ABB сегодня выпускает линейку электроприводов с синхронной реактивной машиной независимого возбуждения. По данным компании, инженерам удалось разработать привод, у которого масса-габаритные показатели на 40% лучше по сравнению с АД. Кроме того, отсутствие обмоток на роторе СРМНВ улучшает энергетические показатели машины [2].
Моделирование процессов в электроприводе с СРМНВ производилось нами в конечноэлементной системе ANSYS Maxwell. Отличительной особенностью данного продукта является возможность его работы в связке с программой ANSYS Simplorer, где моделируется силовая часть электропривода и система управления, что позволяет учитывать работу электрической машины от преобразователя частоты. Разработанная модель позволяет учесть также нелинейность кривой намагничивания стали, из которой выполнена машина, насыщение источников питания, краевые эффекты.
Конечно-элементная модель электрической машины, разработанная в програм мном продукте ANSYS Maxwell, интегрируется в модель системы управления, расчет обоих моделей происходит одновременно (рис. 1). Питание машины производится от шести независимых источников тока — ИТ 1… ИТ 6, сигнал управления на которые приходит с узла формирования фазных токов УФФТ. Амплитуда этого сигнала зависит от выхода регулятора скорости РС, а частота переключения — от скорости вращения ротора, текущее положение которого фиксируется датчиком положения ДП. Кроме того, модель позволяет имитировать статическую нагрузку на валу и варьировать момент инерции ротора.