ФИЛЬТРУЮЩИЕ СВОЙСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ПРИ ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИИ

Аннотация

Статья посвящена вопросам оценки фильтрующих свойств различных типов электрических машин при широтно-импульсной модуляции. Введен показатель, который позволяет осуществлять оценку фильтрующих свойств RL-нагрузки. Введенный показатель при определенных допущениях позволяет производить оценку фильтрующих свойств электрических машин для определения основного показателя качества - дисперсии токов, протекающих в обмотках электрических машин. Приведена характеристика электромагнитных процессов в электрическом двигателе, порождаемых широтно-импульсной модуляцией. Для сравнения по предложенному показателю произведено сравнение трех наиболее распространенных машин переменного тока: асинхронной, синхронной и реактивной электрических машин. Представлено математическое описание данных типов электрических машин переменного тока в естественной системе координат. С использованием преобразования Ляпунова уравнения, записанные в естественной системе координат, преобразованы в уравнения, записанные в осях d и q. Представлен характеристический полином и найдены корни характеристического уравнения. Корни характеристического уравнения позволили определить аналитическую зависимость для определения показателя фильтрующих свойств рассматриваемой электрической машины. Для удобства записи и сопоставления полученных результатов различных электроприводов, характеризующихся значительными отличиями в мощности, введены базовые и относительные величины параметров электрических машин. Для рассмотренных типов электрических машин приведены относительные значения их параметров для широкого диапазона мощностей, представленных в относительных единицах. Определены численные значения показателей фильтрующих свойств рассмотренных типов электрических машин, выполнено их сравнение и сделаны выводы. Полученные результаты имеют большое практическое значение при синтезе алгоритмов управления мощными электроприводами при ограничениях, наложенных на частоту коммутации силовых полупроводниковых элементов электрического преобразователя.

Ключевые слова

широтно-импульсная модуляция, дисперсия тока, фильтрующие свойства, преобразования Ляпунова, базовые и относительные величины, асинхронный электродвигатель, синхронный электродвигатель, реактивный электродвигатель, анизотропная магнитная проводимость, продольная шихтовка ротора, поперечная шихтовка ротора, Lyapunov transformations

Читать полный текст статьи:  PDF

Список литературы

Самосейко В. Ф. Теоретические основы управления электроприводом / В. Ф. Самосейко. - СПб.: Элмор, 2007. - 464 c.
Bychkov M. G. Elements of the switched reluctance drive theory / M. G. Bychkov // Электричество. - 1997. - № 8. - С. 35-44.
Ваганов М. А. Электромагнитный момент вентильного индукторного двигателя / М. А. Ваганов, И. А. Горюшкин // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ». - 2012. - № 10. - С. 69-76.
Голландцев Ю. А. Вентильные индукторно-реактивные двигатели / Ю. А. Голландцев. - СПб.: ЦНИИ «Электроприбор», 2003. - 148 с.
Самосейко В. Ф. Реактивные электрические машины с зубчатым статором и ротором. Методика проектирования. Алгоритмы управления / В. Ф. Самосейко [и др.]. - СПб.: ФГУП «Крыловский государственный научный центр», 2016. - 174 с.
Nyman E. Magnet-free motor technology for field speed applications reaching “IE5” efficiency level / E. Nyman, A. Tammi, P. Termini, T. Kansakangas. - ABB, 2015. - 9 p.
Dmitrievskii V. Development of a High Efficient Electric Drive with Synchronous Reluctance Motor/ V. Dmitrievskii, V. Prakht, V. Kazakbaev, A. Pozdeev, S. Oshurbekov // Electrical Machines and Systems (ICEMS), 2015 18th International Conference on. - IEEE, 2015. - Pp. 876-881. DOI: 10.1109/ICEMS.2015.7385158.
Захаров А. В. Перспективы технического применения синхронных электродвигателей с анизотропной магнитной проводимостью ротора / А. В. Захаров // Состояние и перспективы развития электро- и теплотехнологии: материалы Международной науч.-техн. конф. (XVIII Бенардосовские чтения). - Иваново: Ивановский государственный энергетический университет имени В. И. Ленина, 2015. - С. 124-127.
Самосейко В. Ф. Синхронные электрические машины с анизотропной магнитной проводимостью ротора. Методика проектирования. Алгоритмы управления / В. Ф. Самосейко [и др.]. - СПб.: ФГУП «Крыловский государственный научный центр», 2016. - 174 с.
Гельвер Ф. А. Реактивный электрический преобразователь с анизотропной магнитной проводимостью ротора / Ф. А. Гельвер, Н. В. Белоусова, В. Ф. Самосейко // Труды VIII Международной (XIX всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу АЭП-2014 (7-9 октября 2014 г.). - Саранск: Изд-во Мордовского университета, 2014. - С. 394-398.
Казакбаев В. М. Разработка высокоэффективного синхронного реактивного двигателя: дис. … канд. техн. наук; специальность 05.09.01 - Электромеханика и электрические аппараты / В. М. Казакбаев. - Екатеренбург: ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина», 2017. - 128 с.
Браславский И. Я. Энергосберегающий асинхронный электропривод: учеб. пособие / И. Я. Браславский, З. Ш. Ишматов, В. Н. Поляков. - М.: Академия, 2004. - 256 с.
Дмитриевский В. А. Экспериментальное сравнение асинхронного и синхронного реактивного электродвигателей / В. А. Дмитриевский [и др.] // Труды Международной 16-й научно-технической конференции «Электроприводы переменного тока (ЭППТ 2015)». - Екатеринбург: Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина, 2015. - С. 19-22.

Об авторах

Гельвер Фёдор Андреевич - кандидат технических наук

gelver@bk.ru. kaf_electroprivod@gumrf.ru

ФГУП «Крыловский государственный научный центр»; ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»

Белоусов Игорь Владимирович - ведущий инженер

ibel@bk.ru. kaf_electroprivod@gumrf.ru

ФГУП «Крыловский государственный научный центр»; ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»