CC BY
29
законов управления ЛА. Также на основе результатов оптимизации тра-екторных параметров возможно проведение оценки аэродинамических качеств рассматриваемых компоновок с целью выбора наилучшего конструктивного решения.
Список литературы
1. Брайсон А., Xo-Ю-ши. Прикладная теория оптимального управления. М.: Мир, 1972. 544 с.
2. Дмитриевский А.А., Лысенко Л.Н., Богодистов С.С. Внешняя баллистика: учебник для студентов втузов. /. 3-е изд. перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1991. 640 с.
S.S. Maksimov, D.N. Avtukh
OPTIMIZATION OF ROCKET MISSILE MOTION RATE BY MATHEMATICAL PROGRAMMING METHODS.
Solution of rocket missile motion rate optimization by applying gradient projection method is considered. Optimization solution involving reaching of object's maximum range was exemplified.
Key words: motion rate optimization, gradient projection method, rocket missile, motion rate.
Получено 17.10.12
УДК 621.313.42
А.П. Панков, канд. техн. наук, доц., (4872) 35-38-35 lexxiyn@ramЫer. щ (Россия, Тула, ТулГУ),
А.А. Панарин, асп., (4872) 35-38-35, lexxiyn@rambler. ги (Россия, Тула, ТулГУ),
Д.М. Грубенко, нач. отдела ОАО «КБ Приборостроения» (4872) 35-38-35 lexxiyn@rambler.ги (Тула, ОАО «КБ Приборостроения»)
АНАЛИЗ МЕТОДОВ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ПРОЕКЦИИ ТОКА СТАТОРА ВЕНТИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ
Рассмотрены способы коррекции реактивной составляющей тока статора вентильного двигателя, позволяющие уменьшить энергопотребление. Предложен комбинированный метод коррекции в зависимости от частоты вращения двигателя.
Ключевые слова: вентильный двигатель, коррекция реактивной составляющей тока статора, комбинированный способ коррекции тока.
Энергопотребление привода на основе вентильного двигателя можно уменьшить, используя рациональные режимы управления, обеспечивающие получение заданного момента при минимально возможном токе статора.
Структурная схема привода с исполнительным бесконтактным вы-сокомоментным вентильным двигателем представлена на рис. 1.
Рис. 1. Структурная схема привода на основе вентильного двигателя
Для решения задач анализа и синтеза привода необходимо располагать математическим описанием. Математическая модель во вращающейся системе координат представлена в [1].
Выражения для реализации проекций токов и /1гу в зависимости
от вектора статорного напряжения и ЭДС вращения, полученные на основании указанной модели, имеют вид
и1с/ (Т\Р +!) + ицРпсоТ\ ~ ЕР
(Т1р + 1)2+{р„а>Т1)2\ (1)
(Щч ~ Е){Т,Р +1) - РпсоТхща -
ях[Рп^%-+(т1Р^\у] (2)
где Щс1>и1с] "Проекции напряжения статора на оси (Л и д во вращающейся системе координат, -сопротивление обмотки ротора и электромаг-
нитная постоянная времени статорной обмотки, со-частота вращения ротора, , - проекции тока статора на оси (Л и д во вращающейся системе
координат, рп - количество пар полюсов.
Коэффициент при проекции статорного напряжения иы в (2) определяет величину перекрестной связи на проекцию вектора тока ^ Это
представляет собой физически существующую взаимосвязь каналов управления в виде возмущения, действующего на токовый контур .
Если быстродействие токовых контуров достаточно велико (величина Тх мала), то их влиянием можно пренебречь.
Таким образом, для обеспечения требования минимального энергопотребления необходимо определить, какими должны быть напряжения иы и чтобы выполнялось равенство /ы=0. Примем допущение, в соот-
ветствии с которым индуктивность фазной обмотки пренебрежимо мала. Тогда из уравнений, описывающих электромагнитные процессы [1], получим выражения для напряжений в проекциях переменных на оси вращающейся системы координат:
где Кг, Е - сопротивление статорной обмотки и ЭДС.
Таким образом, при 7\ = 0 для получения экономичного режима работы достаточно в процессе управления бесконтактным двигателем поддерживать равным нулю напряжение по продольной оси и1сг0. Однако в реальном двигателе Т-ф0 и вектор тока 1Х отстаёт от вектора напряжения их на некоторый угол у, а ток по оси с! не равен нулю.
Тогда для обеспечения равенства /ы=0 необходимо воздействовать на составляющую напряжения на статоре.
Приравняв нулю в (1) числитель, получим
(4)
77 I
где со - угловая скорость выходного вала двигателя, Е - сдсо - проти-воЭДС; Сд - коэффициент пропорциональности.
Структурная схема коррекции приведена на рис 2. В результате введения данной компенсации получим переходные характеристики, представленные на рис. 3.
Описанный метод компенсации не требует измерения токов, что может рассматриваться как его достоинство.
При работе вентильного двигателя на высоких скоростях, когда ЭДС Е — ссо — рпх¥/со близка к максимально возможному значению напряжения на статоре, которое ограничено значением номинального напряжения инвертора и если запас по напряжению мал, то возможно ограничение напряжения что приводит к ограничению динамического тока и
момента в переходных процессах и ограничению ускорения в динамических режимах и ухудшению качества реакции привода на изменение нагрузки.
Рис. 2. Структурная схема коррекции составляющей тока
Рис. 3. Переходный процесс по составляющей тока в проекции на ось d вентильного двигателя серии ДБМ с учетом коррекции
Для организации режима «ослабления поля» можно применить задание на верхних скоростях отрицательной составляющей вектора тока по оси d. Это приведет к уменьшению напряжения U при том же значении ЭДС. Недостатком этого режима можно считать увеличение суммарного тока статора при данном значении нагрузки [1].
У вентильных машин, ротор которых имеет явно выраженные полюса, индуктивности по продольным и поперечным осям различны.
Момент двигателя в этом случае определяется не только составляющей тока по поперечной оси q, но и составляющей по продольной оси d:
3
МД =- Pn fhq + (L1d - L1q )iqid )• (5)
Для получения режима, в котором требуемый момент будет создаваться при минимально возможном токе статора, необходимо построить систему управления вентильным двигателем, при которой минимизируется значение полного тока статора
11=V + iq (6)
Пользуясь выражением (6) для данного значения момента Мд , рассчитывают то соотношение токов iid и iid, при котором выполняется требование 11= min .
Для получения заданного момента при минимальном энергопотреблении в зависимости от конструкции вентильного двигателя должно выполняться условие iid = 0 (для двигателя с неявнополюсным ротором),
I 2
или минимизация полного тока статора 11= J z'ia + z'iq = min (для двигателя с явнополюсным ротором).
Для создания необходимых условий работы вентильного двигателя на высоких скоростях иногда требуется организация работы с отрицательным значением тока[1].
Таким образом, анализируя достоинства и недостатки рассмотренных выше методов компенсации реактивной составляющей тока статора высокомоментного вентильного двигателя и учитывая особенности работы следящих систем, при построении высокоточных приводов, выполненных на основе вентильных двигателей типа ДБМ (с неявнополюсным ротором), для обеспечения лучших энергетических характеристик и получения приемлемых динамических параметров при высоких скоростях целесообразно применение комбинации режимов поддержания продольной проекции тока /,=0и/,<0.
Блок-схема, описывающая работу такого устройства, приведена на
рис. 4.
Рис. 4. Структурная схема комбинированной коррекции тока /V/
В результате анализа различных способов коррекции системы был предложен комбинированный способ, включающий в себя коррекцию тока статора в зависимости от угловой скорости двигателя.
Список литературы
1. Соколовский Г. Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием. М., 2006. 265 с.
2. Виноградов А.Б. Векторное управление электроприводами переменного тока. Иваново: Ивановский государственный энергетический университет, 2008. 298 с.
A.P. Pankov, A.A. Panarin, D.M. Grubenko
ANALYSIS METHODS FOR COMPENSATION OF REACTIVE COMPONENT COMPONENT CURRENT STATOR BRUSHLESS DC MOTORS.
The means corrections reactive component current stator brushless DC motors let decrease power consumption are considered. A combined method correction in dependence from speed rotation engine is proposed.
Key words: brushless DC motor, compensation of reactive component component current stator, combined method correction current.
Получено 17.10.12
УДК 62-83
Г.В. Васев, инженер-исследователь 1 - й категории, 8 (49232) 9-03-98 [email protected] (Россия, Ковров, ОАО «ВНИИ «Сигнал»), А.Н. Коробов, инженер-исследователь 1 - й категории, 8 (49232) 9-03-98 [email protected] (Россия, Ковров, ОАО «ВНИИ «Сигнал»)
УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЙ АЛГОРИТМ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОКА СТАТОРА СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ
В данное время среди регулируемых приводов наиболее перспективными считаются приводы переменного тока. Технические параметры приводов данного типа в большей степени зависят от применяемых алгоритмов управления, среди которых лучшими параметрами обладает частотно-токовое управление. При этом характеристики управления определяются применяемым регулятором тока двигателя.
Ключевые слова: регулируемый электропривод, частотно-токовое управление, регулятор ток, синхронный двигатель.
Развитие техники обуславливает необходимость повышения технических характеристик регулируемых приводов переменного тока, а также их использования в тех областях, где ранее применялись нерегулируемые приводы, приводы постоянного тока или гидроприводы.
Среди алгоритмов управления контуром тока особое внимание следует уделить частотно-токовому управлению [1], способному реализовать все преимущества синхронных и асинхронных двигателей и тем самым получить больший диапазон регулирования скорости, повысить плавность регулирования скорости и общий КПД привода.
Одним из главных элементов частотно-токового управления является алгоритм регулирования тока статора двигателя, характеризующийся следующими параметрами:
- средней частотой коммутации ключей автономного инвертора напряжения (АИН);
- амплитудой ошибки фазных токов;
- коэффициентом использования источника питания по напряжению;
- временем отработки заданного значения тока;
