Энергоэффективный электропривод на основе синхронного двигателя с постоянными магнитами

Построение системы управления синхронным двигателем с постоянными магнитами, обеспечивающей требуемые динамические и энергетические показатели качества управления. В качестве критерия энергоэффективности выбрана минимизация токов статора.

СОКРАЩЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ …………………………………………………………………………………………… 11

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………………………………………………………… 12

1. ПРИНЦИП РАБОТЫ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ …………… 14
1.1. Анализ методов управления СД …………………………………………………………………………………. 14
1.2. Описание математической модели СД ………………………………………………………………………… 19

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СИНХРОННЫМ
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ ………………………………………………………………………………………………………… 24
2.1. Система СДПМ с использованием датчика положения ротора…………………………………….. 24
2.2. Система СДПМ с использованием функциональных преобразователей ………………………. 29
2.3. Система СДПМ с использованием бездатчикового управления …………………………………… 31
2.3.1. Описание наблюдателя состояния ……………………………………………………………………….. 32

3. РАСЧЕТ СИЛОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ …………………………………………………………………………. 34
3.1. Расчет мощности двигателя и его выбор …………………………………………………………………….. 34
3.2. Расчет аккумуляторной батареи и ее выбор ………………………………………………………………… 34

4. МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ В ПРОГРАММНОМ ПРОДУКТЕ MATLAB
R2019A ……………………………………………………………………………………………………………………………………. 37
4.1. Моделирование синхронного двигателя ……………………………………………………………………… 37
4.2. Настройка регуляторов скорости и тока ……………………………………………………………………… 37
4.3. Моделирование системы с датчиком положения ротора ……………………………………………… 38
4.4. Моделирование системы управления с использованием функциональными
преобразователями ……………………………………………………………………………………………………………….. 40
4.5. Моделирование системы управления с использованием бездатчикового управления …… 41

5. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ…………………………………………………………………………………………………………. 45

6. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ …………………………………………………………………………….. 76

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………………………………………………………………………………………………….. 90

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ СТУДЕНТА ……………………………………………………………………………………. 91

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ …………………………………………………………………….. 91

ПРИЛОЖЕНИЕ А ……………………………………………………………………………………………………………………. 95

ПРИЛОЖЕНИЕ Б …………………………………………………………………………………………………………………… 107

ПРИЛОЖЕНИЕ В ………………………………………………………………………………………………………………….. 108

ПРИЛОЖЕНИЕ Г …………………………………………………………………………………………………………………… 109
Сокращения, обозначения
АИН – Автономный инвертор напряжения
АЭД – Асинхронный электродвигатель
ДПТ – Двигатель постоянного тока
ДПР – Датчик положения ротора
КПД – Коэффициент полезного действия
ПЧ – Преобразователь частоты
СД – Синхронный двигатель
ТАУ– Теория автоматического управления
ТЭД – Тяговый электродвигатель
ШИМ – Широтно-импульсная модуляция
IGBT – Биполярный транзистор с изолированным затвором

В ходе выполнения работы были поставлены и достигнуты такие задачи,
как:
– построение математической модели СДПМ;
– разработка модели векторного модулятора;
– разработка модели наблюдателя состояния;
– проведение синтеза системы бездатчикового векторного управления СДПМ;
– исследование эффективности и результативности полученных систем
векторного управления.
Проводя сравнение переходных процессов скорости, можно сказать, что
полученная система бездатчикового управления по динамическим
характеристикам не уступает системам с ДПР. Итак, подводим итог. Полученные
в ходе работы результаты подтверждают эффективность рассмотренной
методики построения бездатчиковой системы векторного управления СДПМ,
следовательно, требования на задания к магистерской диссертации выполнены.
Список публикаций студента

1. Бухтуев В.Ю. Энергоэффективный электропривод на основе синхронного
двигателя с постоянными магнитами // Наука. Исследования. Практика:
сборник статей международной научной конференции (Санкт-Петербург,
Апрель 2020). – СПб.: ГНИИ «Нацразвитие», 2020. С.106–108