Исследование влияния различных функций предмодуляции на качество трёхфазной широтно-импульсной модуляции

СОДЕРЖАНИЕ
Введение……………………………………………………………………....8
1. Конструкции реактивных машин………………………............10
1.1 Отличительные особенности конструкции реактивной электрической машины………………………………………………….................................12
1.2 Реактивные электрические машины с анизотропной магнитной проводимостью ротора……………………………………………………...14
1.3 Реактивные машины с обмотками типа LL……………………………19
1.4 Реактивные машины с обмотками типа LM…………………………...21
1.5 Конструкция РЭМАМПР и формализация описания ее параметров...23
1.6 Номинальные данные и относительные единицы РЭМАМПР……….27
2. Математическая модель РЭМАМПР……………………………..31
2.1 Линейные уравнения напряжений РЭМАМПР………………………31
2.2 Электромагнитный момент. Уравнение движения ротора …………..40
3. Управление РЭМ ………………………………………………………..43
3.1 Структура электропривода с РЭМ ……………………………………..43
3.2 Структурная схема РЭМ………………………………………………...44
3.3 Структура синтеза динамики электромагнитных процессов………....45
3.4 Обзор методы управления РЭМ………………………………………...46
4. МЕТОДЫ ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИИ………………...48
4.1 Инвертор для управления РЭМАМПР………………………………....48
4.2 Обзор методов ШИМ …………………………………………………...51
4.3 Оценка качества ШИМ………………………………………………….56
5. МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕАКТИВНОЙ МАШИНЫ С АНИЗОТРОПНОЙ ПРОВОДИМОСТЬЮ РОТОРА В SIMINTECH……………………………...58
5.1 Характеристика программного продукта, в которой ведется исследование…………………………………………………………………58
5.2 Математическая модель РЭМАМЕР в SimInTech……………………..58
5.3 Аппроксимация динамических процессов в РЭМАМПР при ШИМ...61
5.4 Моделирование электромагнитных динамических процессов в РЭМАМПР…………………………………………………………………...62
5.5 Описание математических операций модели………………………….65
5.6 Результаты исследований модуляционных потерь энергии в РЭМАМПР…………………………………………………………………...73
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………...74
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………………..76

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Ф.А. Гельвер «Конструкции реактивных электрических машин. Характеристики, достоинства и недостатки»
Бычков М. Г. Расчетные соотношения для определения главных размеров вентильно-индукторной машины / М. Г. Бычков, СамирРиахСусси // Электротехника. — 2000. — № 3. — С.15–19.
Виноградов, А.Б. Адаптивная система векторного управления асинхронным электроприводом / А.Б. Виноградов, В.Л. Чистосердов, А.Н. Сибирцев // Электротехника. 2003. — №7. — С. 7–17.Система векторного управления асинхронным электроприводом с идентификатором состояния / Н.Л. Архангельский, Б.С. Курнышев, А.Б. Виноградов, С.К. Лебедев // Электричество. — 1991. — №11. — С. 47–51.Li-Campbell M., Chiasson J., Bodson M., Tolbert L. Speed sensorless identification of the rotor time constant in induction machines // IEEE Transact. on Automatic Control. 2007. — № 52(4). — P. 758–763.Самосейко В.Ф. Теоретические основы управления электроприводом/ В.Ф. Самосейко— СПб.: Элмор. — 2007. — 464 c.Мееров М.В. Синтез структур систем автоматического управления высокой точности. – М.: Наука. — 1967. — 423 с.Костенко, М.П. Работа многофазного асинхронного двигателя при переменном числе периодов / М.П. Костенко// Электричество. – 1925 – № 2 – С. 84–87.F. Blaschke. The principle of field-orientation as applied to the transvector closed loop control system for rotating-field machines: Siemens Rev., vol. 34, no. 1, pp. 217–220, 1972. Векторное управлениеK. Hasse.: Reglungstechnik, vol. 20, no. 2, pp. 60–66, 1972. Векторное управлениеВиноградов А.Б. Векторное управление электроприводами переменного тока/ А.Б. Виноградов// Иваново: ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», 2008. 298 с.Blaschke F.Das Prinzip der Feldorientierung die Grundlage fur die Transvector-Regelung [Regierung] von Drehfeldmaschinen // Siemens Zeitschift [Zeitschrift], 1971, Bd. 45, Heft 10, S. 757–760.Самосейко В. Ф. Реактивные электрические машины. Теория и проектирование/ В. Ф. Самосейко.

Магнитные потери мощности в магнитопроводе оказывают незначительное влияние на динамику электромагнитных процессов. Однако управление их динамикой  целесообразно строить так, чтобы минимизировать магнитные потери мощности. В данном параграфе приводятся соотношения, позволяющие выразить магнитные потери мощности через электромагнитные переменные, которые используются далее при синтезе алгоритмов управления РЭМ.

Магнитные потери мощности обусловлены потерями на перемагничивание стали и потерями на вихревые токи в магнитопроводе. Потери на перемагничивание пропорциональны произведению частоты токов статора, магнитной индукции и магнитной напряженности в магнитопроводе. Будем полагать, что магнитная индукция пропорциональна намагниченности магнитопровода y_d^*, а магнитная напряженность ¾ относительному току намагничивания обмотки статора  i_d^*. Тогда относительные потери мощности на перемагничивание стали магнитопровода можно записать в следующем виде:

где k_П¢ и k_П ¾ коэффициенты пропорциональности; w₁^* ¾ относительная частота токов статора; w^*¾ относительная скорость вращения ротора. Приближенная формула  потерь мощности на перемагничивание (2.14) справедлива при работе на линейной части характеристики намагничивания.

Потери от вихревых токов пропорциональны произведению квадрату частоты токов статора и  квадрату магнитной индукции в магнитопроводе:

Магнитные потери мощности в обмотках в магнитопроводе будем оценивать по формуле:

где w^*¾ относительная угловая частота токов статора; DP_с^*=w^*c*DP_с.ном^*¾ относительные магнитные потери мощности; c — показатель степени, зависящий от соотношения потерь энергии на перемагничивание и вихревые токи, обычно принимаемый c=1,3; DP_с.ном^*¾ относительные потери мощности в магнитопроводе при w^*=1.

При работе на линейной части кривой намагничивания относительные потери мощности в стали магнитопровода можно оценивать по формуле:

где R₀^*¾ активное относительное сопротивление, характеризующее номинальные потери в магнитопроводе; L_d^*¾ полная относительная продольная индуктивность обмотки статора в номинальном режиме работы; i₀^*     ¾ относительный ток намагничивания магнитопровода. Величина относительного сопротивления R₀^* может быть оценена по формуле при номинальной скорости вращения ротора (w^*=1):

где k_C ¾ коэффициент потерь мощности в стали, равный отношению номинальных потерь мощности в магнитопроводе статора к номинальным электрическим потерям мощности в обмотке статора; R₁^*=R_q^*¾  относительное электрическое сопротивление фазной обмотки статора; i_dном^*¾  номинальный ток намагничивания. Величина коэффициента потерь мощности в стали РЭМ может принимать значения: k_C = 0,3…1.

Основной вклад в потери мощности вносят электрические потери мощности в обмотках и магнитные потери в стали сердечника статора. Относительные потери мощности РЭМ при работе на линейной части характеристики намагничивания можно записать в следующем виде:

где  R_q^*=R₁^* ¾ относительное электрическое сопротивление обмотки статора; R_d^*=R_q^* + R₀^* ¾ относительное сопротивление контура намагничивания статора, учитывающее электрические и магнитные потери в контуре намагничивания.