Вентильний реактивний двигун із буфером енергії у системах із автономним живленням обмеженої потужності

Abstract

Обґрунтовано доцільність використання ємнісного нагромаджувача в колі електронного комутатора для покращення техніко-економічних показників вентильних реактивних двигунів. Такий електромеханічний перетворювач максимально простий конструктивно, дешевий у виготовленні та має хороші технологічні характеристики порівняно із найпростішими електричними машинами – асинхронними, а привід на базі вентильного двигуна з пасивним ротором за регулювальними властивостями не поступається приводам з колекторними двигунами постiйного струму, які набули необмеженого поширення. Запропоновано нові електричні схемні рішення, орієнтовані на живлення від джерел низької напруги й обмеженої потужності з використанням буферів енергії, які здійснюють захист силових ключів комутатора від перенапруги під час вимкнення секції та виконують функцію акумулювання запасеної в магнітному полі енергії, яку потім використано для форсування струму секції. Організовувати керування у таких схемах електронного комутатора можна логічним перемноженням певних сигналів давача положення ротора для формування сигналів керування. Наведену в матеріалах математичну модель, використану для дослідження, реалізовано для миттєвих значень вентильного реактивного двигуна з ємнісними буферами енергії, вона слугує основою для розрахунку його характеристик. Для того щоб вирішити проблему відшукання моментів комутації у задачах такого типу, використано метод інвертування нелінійної системи диференціальних рівнянь. Метод. полягає у виборі незалежною змінною кута комутації за перемикання якогось із силових ключів електронного комутатора. Дослідження механічних та робочих характеристик вентильного двигуна із пасивним ротором та буфером енергії здійснено в середовищі комп’ютерної програми дослідження вентильних реактивних двигунів із буферами енергії. Наведено приклади розрахунку динамічних та статичних характеристик двигунів. Результати комп’ютерного симулювання електромеханічних процесів підтверджені експериментальними дослідженнями та свідчать про адекватність наведеної у матеріалах математичної моделі та доцільність відповідного використання такого типу двигуна.

The article substantiates the expediency of using a capacitive storage in the circle of an electronic switch to improve the technical and economic performance of the switched reluctance motor. Such electromechanical converter is maximally simplest by design and construction, chip in technology side. It has good performance compared to simplest motor – induction, and, electric drive on the base of switched reluctance motor according to the regulating properties to drives with DC motors, that have unlimited distribution as know. New electrical schemes oriental on suppling by low voltage and limited power suppling are proposed. Energy buffers are used in this schemes not only protect the power transistors of the switch from the overvoltage phenomenon at the switch-off moment of the section, but also serve as a function of accumulation of energy stored in the magnetic field, which is then used to force the section current in the next section. It is possible to organize control in such schemes of the electronic commutator, when the control signals are formed by the logical multiplication of the signals of the adjacent rotor position sensor. The given mathematical model are used for investigation and are given in such paper for instantaneous values of a switched reluctance motor with capacity energy buffers and which is the basis for calculation of its characteristics. To solve the problem of finding the moments of switching in problems of this type, we used the method of inverting a nonlinear system of differential equations. The essence of this method in relation to this task is that approximately switching-on or -off any of the power transistors of the electronic commutator, an independent variable accepts switching angle. The investigation results of mechanical and performance characteristics of a brush-less motors with a passive rotor and energy buffer are developed by a computer-aided research systemof switched reluctance motor with energy buffers. Calculation results of dynamic and static characteristics are given in this paper. Its show that the proposed mathematical models are a good base for the calculation of the characteristics of such engines. The results of computer simulation of electromechanical processes are confirmed by experimental studies and show the adequacy of the material model presented in the materials and the feasibility of using such an engine type.