По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 621.313

Разработка математической модели высокочастотного электромеханического преобразователя

Пономарева Л. Н. Национальный исследовательский университет «МЭИ», г. Москва, E-Mail: PonomarevaLN@mpei.ru

С помощью моделирования исследовано влияние особенностей используемого электромеханического преобразователя энергии на рабочие процессы в системе, проанализированы различные режимы работы системы электроснабжения (СЭС) и оценены ее показатели. Разработана модель высокочастотного электромеханического преобразователя (ЭМП) как отдельно, так и в составе электромеханической системы (ЭМС), работающей в генераторном режиме.

Литература:

1. Высоцкий В.Е., Воронин С.М., Горшков Р.Г. Имитационное моделирование электромагнитных и электромеханических процессов вентильного двигателя. – Вестник ИГЭУ. – Вып. 1, 2011.

2. Герман-Галкин С.Г. Matlab&Simulink. Проектирование мехатронных систем на ПК / С.Г. Герман-Галкин. – СПб.: КОРОНАВек, 2008. – 368 с.

3. Герман-Галкин С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем / С.Г. Герман-Галкин. – СПб.: КоронаПринт, 2001. – 268 с.

4. Горшков Р.Г. Разработка и исследование вентильного двигателя с постоянными магнитами на основе математического моделирования магнитного поля. – Самара, 2011.

5. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин. – М.: Высш. шк., 2001. – 327 с.

6. Лазарев Ю.Ф. Начала программирования в среде MatLAB: Учеб. пособие. – К.: НТУУ «КПИ», 2003. – 424 с.

7. Мартынов В.А., Голубев А.Н., Алейников А.В. Математическое моделирование режимов работы многофазных синхронных двигателей с постоянными магнитами. – Вестник ИГЭУ. – Вып. 2, 2013.

8. Черных И.В. SimPowerSystem: Моделирование электротехнических устройств и систем в Simulink / И.В. Черных. – М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2007. – 288 с.

За основу математической модели исследуемой двухполюсной трехфазной ЭМ взята математическая модель обобщенной электрической машины (ЭМ) (рис. 1 а), представляющую собой идеализированную двухполюсную ненасыщенную ЭМ с m обмоток на статоре и n – на роторе, с гладким воздушным зазором, стальными участками с нулевым магнитным сопротивлением и синусоидальным распределением поля в зазоре при питании обмоток синусоидальным напряжением [5].

Описание модели, исследуемой трехфазной ЭМ, осуществляется в системе координат, связанной со статором. Обмотки статора жестко связаны с тремя координатными осями, совпадающими с осями этих обмоток (рис. 1, б) [1, 4, 5].

Сама модель представляет собой систему дифференциальных уравнений на базе уравнений Кирхгофа для электрических цепей, описывающих процессы электромеханического преобразования энергии. Процессы представляются, исходя из того, что магнитное поле в ЭМ формируется токами, протекающими в обмотках на статоре, и постоянными магнитами на роторе, а за счет сдвига токов во времени и обмоток в пространстве в воздушном зазоре создается круговое поле.

При формировании модели ЭМ приняты следующие допущения [5]:

– магнитное поле в воздушном зазоре – плоскопараллельное;

– ЭМ имеет гладкий воздушный зазор без пазов на роторе и статоре;

– обмотки имеют синусоидальное распределение МДС;

– магнитная цепь не насыщена во всех возможных режимах работы;

– ЭМ обладает симметрией (геометрической, электрической, магнитной);

– при сдвиге обмоток в пространстве на 120° и при подаче на эти обмотки синусоидальных напряжений с одинаковой амплитудой, сдвинутых во времени на 120°, будет создано круговое вращающееся магнитное поле;

– полупроводниковые элементы в составе электронного преобразователя приняты идеальными, т. е. статические потери в них практически отсутствуют.

Уравнения Кирхгофа в составе модели содержат выражения напряжений, падений напряжения на активных сопротивлениях, ЭДС вращения и трансформаторных ЭДС:

Для Цитирования:
Пономарева Л. Н., Разработка математической модели высокочастотного электромеханического преобразователя. Главный энергетик. 2017;2.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: