Определение влияния параметров источника питания на резонансный режим работы вентильного электропривода колебательного движения

Юрий Михайлович Кулаковский, Анатолий Владимирович Аристов

Аннотация


Исследование особенностей работы электрических машин периодического движения в составе электромеханических комплексов различного целевого назначения направлено на создание высокоэффективных электроприводов как линейного, так и углового колебательного движения. Особое место среди них занимают безредукторные электроприводы, в которых колебательный режим работы формируется за счет различных видов модуляции питающих фазных напряжений исполнительного двигателя. На основании анализа математической модели вентильного электропривода определена методика расчета его выходных параметров при колебательном движении с учетом функций регулирования, параметров электрической машины и нагрузки. Показано, что при определении колебательного электромагнитного момента вентильного двигателя при инженерных расчетах достаточно учитывать в его демпфирующей составляющей только постоянные члены. Получено выражение, определяющее амплитуду колебаний подвижного элемента вентильного электродвигателя, что позволило установить возможность регулирования собственной частоты электропривода за счет изменения амплитуды одного из фазных напряжений. Представлены результаты математического моделирования вентильного электропривода колебательного движения в математической среде MathCAD 2000, иллюстрирующие возможность обеспечения резонансного режима работы электропривода согласно разработанному алгоритму. Полученные в работе аналитические соотношения составили теоретические основы не только для расчета выходных параметров, но и рабочих характеристик вентильного электропривода колебательного движения. Они также могут быть рекомендованы для оценки динамических и энергетических показателей электропривода в режиме колебательного движения.


Ключевые слова


вентильный электропривод; колебательное движение; собственная частота; резонансный режим работы

Полный текст:

PDF

Литература


Aristov A.V. [Oscillatory Electric Drive with Adjustable Eigen-Frequency]. Doklady TUSURa [TUSURa Reports], 2011, no. 1 (23), pp. 5–9. (in Russ.)

Aristov A.V., Aristova L.I., Ekkert I.A. The Control System of Electric Vibrating Motor under the Po-tential Phase Modulation. Mechanical Engineering, Automation and Control Systems (MEACS): Proceedings of the International Conference, Tomsk, 1–4 December, 2015. National Research Tomsk Polytechnic Univer-sity (TPU); Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), [S. l.]: IEEE, 2015, [4 p.]. DOI: 10.1109/MEACS.2015.7414854

Ivanik, V.V. [Modelling a Resonant Asynchronous Electric Drive in Reciprocating Motion With Con-trol Moment Algorithm]. Zapiski Gornogo institute [Notes of the Mining Institute], 2009, vol. 182, pp. 81–84. (in Russ.)

Astashev V.K. [Excitation Systems for Auto-Resonant Vibtotechnical Devices]. Vestnik nauchno-tekhnicheskogo razvitiya [Bulletin of Scientific and Technical Development], 2007, no. 1, pp. 11–17. (in Russ.)

Jordan H.E. Energy-Efficient Electric Motors and their Applications. Springer Science & Business Me-dia, New York, 1994. 188 p.

Ede J.D., Zhu Z.Q., Howe D. Rotor Resonances of Highspeed Permanent-magnet Brushless Machines. IEEE Transactions on Industry Applications, 2002, 38(6), pp. 1542–1548. DOI: 10.1109/TIA.2002.804765

Fashilenko V.N., Reshetnyak S.N. Energy Efficient Resonant Mode of Electromechanical System Min-ing Machines Based on Management Structures with PID-controller. Miner’s week-2015: Reports of the XXIII International Scientific Symposium, 2015, pp. 608–612.

Degobert P., Remy Jing Zeng G., Barre P.-J., Hautier J.-P. High Performance Control of the Permanent Magnet Synchronous Motor Using Self-Tuning Resonant Controllers. Proceeding of the Thirty-Eighth South-eastern Symposium on System Theory SSST, 2006, pp. 382–386.

German-Galkin S.G. Proektirovanie mekhatronnykh system [Designing Mechatronic Systems]. St. Pe-tersburg, KORONA-vek Publ., 2008. 368 p.

Kosulin V.D., Mihaylov G.B., Omel'chenko, V.V., Putnikov V.V. Ventil'nye elektrodvigateli maloy moshchnosti dlya promyshlennykh robotov [Low-Power BLDC Motors for Industrial Robots]. Leningrad, En-ergo-atomizdat Publ., 1988. 184 p.

Lukovnikov V.I. Elektroprivod kolebatel'nogo dvizheniya [Oscillatory Electric Drive]. Moscow, En-ergoatomizdat Publ., 1984. 152 p.

Nagorny A., Dravid N., Jansen R., Kenny B. Design Aspects of a High Speed Permanent Magnet Synchronous Motor/Generator for Flywheel Applications. NASA/TM–2005–213651, 2005, pp. 1–7. DOI: 10.1109/IEMDC.2005.195790

Aristov A.V., Kulakovskiy Yu.M. Ventil'nyy elektroprivod kolebatel'nogo dvizheniya [Oscillatory BLDC Drive]. Patent RF, no. 2629946, 2017.

Hanselman D.C. Minimum Torque Ripple, Maximum Efficiency Excitation of Brushless Permanent Magnet Motors. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 1994, vol. 41, no. 3, pp. 292–300. DOI: 10.1109/41.293899

Kolondzovski Z., Arkkio A., Larjola J., Sallinen P. Power Limits of High-speed Permanent-magnet Electrical Machines for Compressor Applications. Report Series on Electromechanics, Report 76, Aalto Uni-versity School of Science and Technology, Espoo 2010. 21 p.

Chen H., Jianguo J., Suli S., and Dong Z. Dynamic Simulation Models of Switched Reluctance Motor Drivers, Intelligent Control and Automation, Proceedings of the 3rd World Congress, 2000, vol. 3, pp. 2111–2115.

Ovechkin O.I., Mironov V.A. [Electric Mechanisms and Motors Designed by OAO Elektroprivod]. Elektronika i elektrooborudovanie transporta [Electronics and Electrical Equipment of Transport], 2013, no. 3,

pp. 5–11. (in Russ.)

Pierre-Daniel Pfister, Yves Perriard. Very High Speed Slotless Permanent Magnet Motors: Analytical Modeling, Optimization, Design and Torque Measurement Methods. IEEE Transactions on industrial elec-tronics, 2010, vol. 57, no. 1, pp. 296–303. DOI: 10.1109/TIE.2009.2027919

Lukovnikov V.I., Rudchenko Yu.A. [Analysis of an Electromechanical Self-Oscillatory System Con-sisting of an Asynchronous Electric Motor and a Elastic Element]. Vestn. GGTU im. P.O. Sukhogo [Bulletin of Sukhov GGTU], 2003, no. 1, pp. 61–66. (in Russ.)

Abraham Peter K., Ashok S. Design and Implementation of an Efficient Regenerative Braking System for a Vector Controlled PMSM Drive. 3rd International Conference on Electrical Energy Systems (ICEES). 2016,

pp. 312–317. DOI: 10.1109/ICEES.2016.7510660




DOI: http://dx.doi.org/10.14529/power180116

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.