По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 621.313.333

Уточненная математическая модель синхронного магнитоэлектрического электропривода для расчетов в реальном времени

Мартынов В.А. д-р техн. наук, профессор, ФГБОУВО «Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина», Иваново, Россия
Голубев А.Н. д-р техн. наук, профессор, ФГБОУВО «Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина», Иваново, Россия
Алейников А.В. аспирант, ФГБОУВО «Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина», Иваново, Россия

Предложена математическая модель для расчета в реальном времени динамических режимов работы m-фазного синхронного двигателя с постоянными магнитами, учитывающая реальное распределение магнитного поля в активной зоне машины с учетом насыщения магнитной цепи, дискретного распределения многофазной обмотки статора по пазам и перемещения зубчатого сердечника статора относительно ротора с постоянными магнитами. Разработанную модель можно использовать в качестве наблюдателя состояния в системах управления, на ее основе возможна разработка алгоритмов управления двигателем, улучшающих виброшумовые показатели электропривода.

Литература:

1. Стрижков  И. Г.  Основы теории синхронных машин с  несколькими обмотками на  статор  // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс].  — Краснодар: КубГАУ, 2012.  — №10 (84). — С. 469–507.

2. Р у д е н к о   Е . С . , М о р о з о в   Д . И . Линеаризованная математическая модель синхронного двигателя с постоянными магнитами как объекта управления // Сборник научных трудов ДонГТУ. — 2016. — № 1. — С. 88–93.

3. Баранов М. В., Корчагин О. А. Разработка математической модели высокомоментного синхронного двигателя при  проектировании прецизионных приводов.  — Инженерный журнал: наука и инновации. — 2013, вып. 8. — 10 c. DOI 10.18698/2308–6033

4. Копылов И. П. Математическое моделирование электрических машин: учеб. для вузов / М.: Высшая школа, 2001. — 327 с.

5. Осипов  Ю. М., Борисов  П. А. Методы расчета линейных электрических цепей. Учеб. пособие по  курсам электротехники и ТОЭ. — СПб.: НИУ ИТМО, 2012. — 120 с.

6. М а р т ы н о в   В . А . , Г о л у б е в   А . Н . , Алейников  А. В. Математическое моделирование режимов работы многофазных синхронных двигателей с  постоянными магнитами // Вестник ИГЭУ. — 2013. — № 2.

7. Мартынов  В. А.  Современные методы расчета нелинейных электромеханических устройств / ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет им. В. И. Ленина». — Иваново, 2000. — 140 с.

Развитие технологий изготовления постоянных магнитов (ПМ) привело к их применению в многих отраслях промышленности, в том числе и в электродвигателях. В связи с этим синхронные двигатели с постоянными магнитами (СДПМ) получили широкое распространение. Тем не менее для расчетов динамических режимов работы таких двигателей используют модели обобщенной двухфазной машины переменного тока, а математическое описание основывается на уравнениях Парка-Горева. В таких моделях присутствует ряд идеализирующих допущений, в числе которых: предположение о гладком воздушном зазоре, учет только радиального синусоидального распределения индукции в зазоре, отсутствие учета насыщения стали магнитной цепи, симметрия обмоток статора, отсутствие гистерезиса [1, 2].

Использование полевых моделей является наиболее достоверным способом анализа, однако время расчета таких моделей, даже с использованием современных компьютерных средств, весьма значительно [3]. Кроме того, перспективным направлением является разработка многофазных электромеханических систем [2]. Это связано с рядом преимуществ, в числе которых повышенная отказоустойчивость системы, улучшенные энергетические и виброшумовые характеристики. В связи с этим актуальной задачей является создание математической модели многофазного электропривода, учитывающей специфику протекания электромагнитных процессов в m-фазных машинах на основе использования полевых моделей.

Методы исследования. В основе анализа режимов работы любой электрической машины лежат дифференциальные уравнения электрического состояния ветвей, электромагнитного момента и уравнения движения вращающихся частей.

Уравнения динамики механической системы, включающей электрическую машину с одной степенью свободы, для вращающихся машин, имеют вид [4]:

где J — момент инерции ротора;

МЭ и МС — электромагнитный момент и момент сопротивления, приложенные к валу ротора соответственно;

Ω − угловая частота вращения ротора;

α − угол поворота ротора относительно статора в момент времени t.

Для Цитирования:
Мартынов В.А., Голубев А.Н., Алейников А.В., Уточненная математическая модель синхронного магнитоэлектрического электропривода для расчетов в реальном времени. Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2018;4.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: