Введение
Глава 1. Оценка возможностей регулируемых электроприводов с позиций реализации предельных режимов 16
1.1. Обобщенные требования технологического процесса к электроприводам, реализующим предельные режимы работы по быстродействию и перегрузочной способности 16
1.2. Новые подходы к синтезу современных регулируемых электроприводов переменного тока 23
1.3. Новые типы электроприводов 30
1.3.1. Вентильно-индукторные электроприводы 30
1.3.2. Синхронные реактивные электроприводы с независимым управлением по каналу возбуждения 32
1.4. Этапы синтеза регулируемых электроприводов, реализующих предельные режимы работы 33
1.5. Оценка возможностей каждого из этапов разработки 35
Выводы по главе 1 41
2. Математическая модель комплекса “полупроводниковый преобразователь – двигатель” 43
2.1. Предварительная оценка возможностей существующих математических моделей электроприводов переменного тока 43
2.2. Обобщенная математическая модель электропривода переменного тока 56
2.2.1. Математическое описание электромеханического преобразователя с различными конфигурациями магнитной системы 59
2.2.2. Математическое описание полупроводникового преобразователя 66
2.2.3. Анализ возможностей распараллеливания расчетов в электроприводах переменного тока 76
2.3. Анализ программно-технических возможностей суперкомьютерного центра Скиф-Аврора 83
2.4. Алгоритм расчета математической модели с распараллеливанием вычислительных операций 89
2.5. Оценка адекватности предложенной математической
модели 94
2.6.Частные случаи математических моделей электроприводов
переменного тока 98 2.6.1. Математическая модель асинхронного электропривода 99
2.6.2. Математическая модель синхронного электропривода 102
2.6.3. Математическая модель электропривода с СРМНВ 106
Выводы по главе 2 108
3. Способы достижения улучшенных показателей в электроприводе с срмнв в сопостовлении с другими электроприводами 110
3.1. Основные термины и определения. Показатели эффективности регулируемого электропривода 110
3.2. Влияние способа управления на удельные показатели 113
3.2.1. Управление в электроприводах постоянного тока 113
3.2.2. Управление в асинхронных электроприводах 115
3.2.3 Управление в синхронных электроприводах с возбужденным ротором 118
3.2.4. Управление в синхронных реактивных электроприводах и СРМНВ 121
3.3. Влияние способа управления на перегрузочные показатели электроприводов 129
3.4. Предельные скоростные режимы работы электроприводов 133
Выводы по главе 3 137
4. Параметрическая оптимизация комплекса “полупроводниковый преобразователь – двигатель” 139
4.1. Постановка задачи многокритериальной оптимизации с позиции достижения предельных показателей по быстродействию и перегрузочной способности 139
4.2. Общая задача определения рационального соотношения затрат на активные материалы в системе “Регулируемый преобразователь – двигатель” 148
4.2.1. Решение задачи в системе с идеальным источником питания 148
4.2.2. Уточнение задачи с учетом нагрузочной диаграммы электропривода 153
4.2.3. Решение задачи в системе с реальным источником питания 155
4.3. Выбор основных размеров электромеханического
преобразователя 162
4.3.1. Постановка задачи выбора главных размеров двигателя 162
4.3.2. Алгоритм выбора размеров и уточнение весовых коэффициентов расхода активных материалов 164
4.3.3. Анализ результатов расчета 165 4.4. Выбор структуры и параметров силовых цепей 167
4.4.1. Особенности работы электропривода при ограниченном числе фаз полупроводникового преобразователя 167
4.4.2. Выбор схемы силовых цепей при минимизации затрат на электропривод 187
4.4.3. Выбор схемы силовых цепей при минимизации электрических потерь в электроприводе 192
4.5. Оптимальные решения по критерию Парето 196
Выводы по главе 4 197
5. Синтез системы управления электропривода 200
5.1. Классификация структур управления электроприводами переменного тока 200
5.2. Обобщенная структура управления электроприводом с СРМНВ 202
5.2.1. Матричная модель контура регулирования момента как многомерной системы 202
5.2.2. Анализ факторов, способствующих увеличению числа независимых управляющих воздействий 205
5.2.3. Выбор управляющих воздействий в электроприводе с СРМНВ 213
5.3. Обоснование возможности аппроксимации динамических характеристик электропривода с СРМНВ линейными звеньями 214
5.3.1. Физические модели электроприводов с СРМНВ 215
5.3.2. Особенности идентификации электропривода с СРМНВ частотными методами 217
5.3.3. Частотные характеристики контуров регулирования фазных токов 222
5.3.4. Частотные характеристики контура регулирования
электромагнитного момента. Принятая математическая модель 224
5.4. Синтез структур управления электроприводами с СРМНВ 226
5.4.1. Системы управления с независимым возбуждением 226
5.4.2. Системы управления с последовательным возбуждением 229
5.4.3. Системы управления с двухзонным регулированием скорости 229
5.4.4. Потери в электроприводах при разных законах регулирования 231
5.5. Особенности работы электропривода с СРМНВ на повышенных
угловых скоростях 233
5.5.1. Структурная схема канала регулирования момента 233 5.5.2. Расчетные и экспериментальные ЛЧХ КРТ и КРМ 236
5.7. Синтез систем управления электроприводом с DTC 238
5.7.1. Особенности и возможности систем с DTC-управлением в синхронных реактивных электроприводах 238
5.7.2. Результаты теоретических и экспериментальных исследований на математических моделях и физическом макете электропривода 240
Выводы по главе 5 241
6. Примеры реализаций электропривода с срмнв на реальных производственных механизмах 243
6.1. Оптимальная траектория движения электропривода,
реализующего предельные характеристики 243
6.1.1. Общий случай движения электропривода для механизмов, реализующих предельные характеристики 243
6.1.2. Формализованный метод поиска оптимальных процессов в электроприводах с предельными режимами работы 244
6.2. Электроприводы станов ХПТ 245
6.2.1. Участки оптимальных траекторий движения привода подачи 246
6.2.2. Реализация предельных характеристик в электроприводе подачи стана ХПТ 248
6.3. Тяговые электроприводы 259
6.3.1. Участки оптимальных траекторий движения тягового электропривода 260
6.3.2. Реализация предельных характеристик в тяговом электроприводе 261
6.4. Электроприводы с вентиляторным характером нагрузки 276
6.4.1. Особенности требований технологического процесса 277
6.4.2. Электрические схемы замещения технологического процесса 280
6.4.3. Идея импульсно-векторного управления 281
6.5. Реализация результатов работы на промышленных предприятиях 284
Выводы по главе 6 285
Заключение 286
Литература 290
