WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

- фазовый сдвиг j-го возмущения, приложенного к i-ой массе

- собственный вектор системы,

– инерционная матрица системы;

– упругая матрица системы;

- вектор-функция обобщенных возмущающих сил;

, (2)

где - элементы диссипативной матрицы R.

– диссипативная матрица системы.

Динамические нагрузки в упругих элементах между массами k и j определя­ются следующим образом:

, (3)

где - жесткость соединения между точками k и j.

Произведено исследование максимальных динамических усилий в рас­четных точках для 3-х массовой ма­тематической мо­дели ДВС-НУ, при варьировании ис­ходных силовых параметров. Обос­нована необходи­мость применения специальных ме­тодов для сокра­щения времени расчетов. Разрабо­тана методика рас­чета максималь­ных значе­ний ди­намических уси­лий в упругих эле­ментах исследуемой ЭМС “по резонанс­ным точкам”, позволяющая значительно сократить время расчета при варьирова­нии исходных параметров функции и не допустить “разрыва” функции вследствие дискретности расчетов. Для системы ДВС-НУ с МДП, при расчете функции с погрешностью менее 1% сокращение времени расчета при применении методики достигает двух-трех порядков. В работе обоснована необходимость предварительного расчета максимальных усилий в упругих элементах исследуемой системы. Произведен расчет максимальных усилий в критических точках системы ДВС-НУ, исследовано поведение графиков полученных функций.

Пример графического представления рассчитанных максимальных усилий в исследуемых элементах системы при варьировании электромагнитной жесткости в системе ДВС-НУ с МДП мощностью 160 кВт показан на рис.3.

Разработана методика параметрического синтеза силовой струк­туры системы ДВС-НУ, позволяющая минимизировать упругие колебания в системе.

Разработан алгоритм вы­бора и критерии поиска целевой функции для электро­механической системы на примере системы ДВС-НУ, где целевая функция определяется наиболее хрупким упру­гим звеном системы. Для такой системы в каче­стве целевой функции можно выбрать:

,, (4)

при ограничениях для других связей

,, (5)

где Y – вектор варьируемых параметров,

P – область допустимых изменений параметров.

В этом случае задача состоит в том, чтобы найти глобальный минимум це­левой функции, с учетом вышеназванных ограни­чений.

Под решением задачи поиска минимума целевой функции понимается нахождение численной оценки Y', приближающей абсолютный минимум Y'* функции с требуемой точностью, т.е.

и/или. (6)

Целесообразность применения специальных алгоритмов поиска целевой функции определяется, прежде всего, наличием или отсутствием локальных экс­тремумов в функции максимальных динамических усилий при варьировании ис­ходных параметров по отдельности, а также количеством варьируемых перемен­ных. В главе рассмотрены оптимальные с точки зрения скорости нахождения минимума целевой функции алгоритмы глобального поиска. Наибольшая эффективность специальных алгоритмов поиска достигается на больших исследуемых ин­тервалах изменения исходных параметров при наличии нескольких локальных экстремумов. В этих случаях время нахождения целевой функции теоретически может сократиться до нескольких тысяч раз по сравнению с методом прямого дискретного перебора в зависимости от необходимой точности и добротности ре­зонансных пиков в рассматриваемой кривой.

В четвертой главе рассмотрено влияние электромагнитной жесткости на процессы в системе ДВС-НУ, проведен анализ целесообразности учета данного параметра для системы ДВС-НУ, разработана методика расчета электромагнитного коэффициента жесткости (ЭМЖ).

Расчет ЭМЖ производится с помощью линеаризованных уравнений ма­лых отклонений для систем на основе машины переменного тока. При выводе ко­эффициента электромагнитной жесткости для асинхронной машины, асинхронная машина может быть представлена в виде обобщенной машины с четырьмя сосре­доточенными обмотками.

С учетом проведенных в диссертации преобразований электромагнитный мо­мент приводится к виду:

; (7)

Электромагнитная жесткость:

, (8)

где M – коэффициент взаимоиндуктивности статора и ротора,

– угол нагрузки,

- токи статора, - токи ротора в неподвижной системе статорных коор­динат.

С помощью стандартных уравнений преобразования, токи в осях и приводятся к реальным токам в трехфаз­ных обмотках статора и ротора, которые измеряются с по­мощью датчиков тока.

Посредством этих то­ков возможен контроль и управление электромагнитным моментом по необходимому закону с помощью системы управления силовым преобразователем, связывающим электрическую машину с питающей сетью. Обоснована це­лесообразность применения микропроцессорной схемы по­строения датчика момента, показаны ее пре­имущества. В главе приведена методика выбора необходимой эле­ментной базы и ее характеристик для достижения необходимой точности для рас­сматриваемого случая. При расчетах исполь­зован способ математиче­ского представления и обработки входных вели­чин для используемого 8-ми битного микропроцессора в виде 24-х битных чисел с пла­вающей запятой. Функциональная схема датчика электромагнитного момента показана на рис.4. В работе описаны основные принципы функционирова­ния отдельных элементов разработанной электрической схемы датчика (рис.7). Разработана также схема сопряжения микропроцессорного датчика портом RS232 компьютера.

Внешний вид экспериментальной платы микропроцессорного датчика мгно­венного значения электромагнитного момента представлен на рис.5.

Коэффициенты пропорциональ­ности для корректировки входных сигналов, коэффициент электромагнитной связи, коэффициент корректировки цифроаналогового преобразования и другие служебные коэффициенты вводятся при помощи клавиатуры, подключаемой к прибору, и запи­сываются во внутреннюю память (EEPROM) микроконтроллера. Информацию датчика можно выводить на встроенный индикатор, ЦАП, или на порт RS232. При программном отключении внутреннего индикатора, скорость преобразования датчика возрастает. Путем нажа­тия определенных клавиш можно вывести на индикатор инфор­мацию о текущих значениях токов в фазах, положении вала электрической машины, а также текущей скорости вращения. При контрольных замерах момента и использовании импульсного датчика положения с 512-ю импульсами на оборот, ошибка микропроцессорного датчика момента в сравнении с расчетным значением при различных режимах работы асинхронного двигателя составила менее 3%. Частота преобразования входных сигналов в выходную величину при отключенном режиме вывода на индикатор составила более 600 Гц.

Созданный датчик мгновенного значения электромагнитного момента может быть использован для создания обратной связи в системе автоматического регулирования в составе системы ДВС-НУ, эффективность применения такого датчика показана на осциллограммах экспериментального образца (рис.6).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

  1. На основе трехмассовой модели ДВС-НУ проведено исследование максимальных динамических усилий в упругих элементах системы при варьировании силовой структуры испытательного стенда. С целью сокращения времени на обработку данных и обеспечения универсальности расчетов созданы прикладные программы для разработанных математических моделей.
  2. Показано, что классические схемы полупроводниковых регуляторов момента и скорости асинхронной нагрузочной машины вследствие несинусоидальности токов являются источниками колебаний нагрузочного момента (10-15% Мн). Эти колебания при определенных условиях могут приводить к резонансным явлениям в системе ДВС-НУ.
  3. Разработана методика расчета максимальных значений динамических усилий в упругих элементах исследуемой ЭМС ДВС-НУ “по резонансным точкам”, позволяющая значительно сократить время расчета при варьировании исходных параметров и не допустить “разрыва” функции из-за дискретности расчетов. Применение разработанной методики позволяет сократить время расчетов на 2-3 порядка. Обусловлена необходимость предварительного расчета максимальных усилий в упругих элементах исследуемой системы. По результатам расчета определены пути и методы снижения перегрузок в упругих элементах.
  4. Проведен анализ влияния электромагнитной жесткости на процессы в электромеханических системах, позволяющий выявить целесообразность учета данного параметра для системы ДВС-НУ. Разработана методика расчета электромагнитной жесткости с помощью линеаризованных уравнений малых отклонений для систем на основе машины переменного тока, позволяющая проводить расчеты данного параметра в виде, удобном для практического применения.
  5. Проведен анализ методов измерения крутящего момента асинхронной машины с точки зрения их применения в системе ДВС-НУ. Создан опытный образец микропроцессорного датчика момента для применения в составе замкнутой системы автоматического регулирования с обратной связью по мгновенному значению момента. Произведена оценка его работы. Частота преобразования при использовании индикаторного режима работы составила более 600 Гц, погрешность - менее 3%. Реализовано электрическое и программное сопряжение построенного датчика с электронно-вычислительной техникой с помощью протокола обмена между микропроцессором и компьютером RS-232, с обоснованием его применения.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Научные работы, опубликованные в изданиях, рекомендованных ВАК

  1. Раев В.А. Микропроцессорный датчик электромагнитного момента для системы управления машиной переменного тока// Научно-технические ведомости СПбГПУ. Санкт-Петербург: СПбГПУ, 2008, №1, - С.126-130.

Патенты и свидетельства о регистрации

  1. «GraphStrain»: Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2001610004 РФ/ Титов В.Г., Сочков А.Л., Раев В.А. М.: Роспатент, Реестр программ для ЭВМ, 5 января 2001 г.
  2. «GraphStrain2»: Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2001611024 РФ/ Титов В.Г., Раев В.А. М.: Роспатент, Реестр программ для ЭВМ, 29 июня 2001 г.

Статьи, опубликованные в других изданиях

  1. Сочков А.Л., Раев В.А. Максимальные динамические усилия в упругих элементах электромеханической системы ДВС – асинхронно-вентильное нагружающее устройство// Тезисы докладов XVIII научно-технической конференции «Актуальные проблемы электроэнергетики». Н.Новгород: НГТУ, 1999, - С.16-17.
  2. Сочков А.Л., Раев В.А., Филатов А.А. Алгоритм оптимизации целевой функции для минимизации динамических усилий в системе ДВС – НУ на основе машины переменного тока с полупроводниковым преобразователем// Тезисы докладов научно-технической конференции «Актуальные проблемы электроэнергетики». Н.Новгород: НГТУ, 2000, - С.21-23.
  3. Сочков А.Л., Раев В.А Влияние начальных фазовых сдвигов возмущающих воздействий на максимальные динамические усилия в упругих элементах системы ДВС-НУ// Тезисы докладов научно-технической конференции «Актуальные проблемы электроэнергетики». Н.Новгород: НГТУ, 2000, - С.24-25.
  4. Титов В.Г., Раев В.А. Исследование влияния физических параметров системы испытательного стенда двигателей внутреннего сгорания на величину динамических усилий в его элементах при стационарных режимах работы.: тез. док. 7-ой международной НТК студентов и аспирантов “Радиоэлектроника, электротехника и энергетика”. М.: Изд-во МЭИ, 2001г, - С.133-134.
  5. Раев В.А. Основные принципы матричного метода расчета электромагнитного коэффициента жесткости с помощью линеаризованных уравнений для малых отклонений для систем на основе машины переменного тока// Тезисы докладов XXI научно-технической конференции «Актуальные проблемы электроэнергетики». Н.Новгород: НГТУ, 2002, С.25-27.
  6. Раев В.А. Микропроцессорный датчик электромагнитного момента и жесткости // Тезисы докладов XXII научно-технической конференции «Актуальные проблемы электроэнергетики». Н.Новгород: НГТУ, 2003, - С.29-30.
  7. Раев В.А. Критерии выбора параметров преобразовательно-математической части микропроцессорного датчика момента асинхронного электродвигателя// Тезисы докладов XXIII научно-технической конференции «Актуальные проблемы электроэнергетики». Н.Новгород: НГТУ, 2004, С.38-39.
  8. Раев В.А. Сравнительная оценка датчиков момента асинхронных электродвигателей// Труды НГТУ. Н.Новгород: НГТУ, 2005, №49, - С.45-47.

Личный вклад автора. В работах, написанных в соавторстве, автору принадлежат: алгоритмы программ для расчета и исследования [4,5,7], постановка задачи [6], обобщение результатов [7].

Pages:     | 1 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»