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

Abstract

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. Periodic-motion electric machines are used in various electromechanical facilities designed for various purposes; the operating properties of such machines are researched to construct high-performance oscillatory drives generating both linear and angular motion. One specific kind of such drives is gearless electrical drives which generate oscillatory motion by applying different modulations to power the phase voltages of the motor. Based on mathematical model analysis of a valve actuator, we define a procedure for calculating its oscillatorymotion output parameters with due account of control functions, the electric machine parameters, and the load. It is shown that when finding the oscillating electromagnetic torque in a BLDC motor for engineering calculations, it is enough to take into account only the constant terms in its damping component. We have thus formulated an expression for finding the oscillation amplitude of the moving BLDC element, which has enabled us to establish the possibility of controlling the eigen-frequency of the BLDC motor by altering the amplitude of one of the phase voltages. Such oscillatory motion has been simulated by means of MathCAD 2000 with the simulation results being presented here and demonstrating how resonance-state operation can be attained per the algorithm developed. The obtained analytical relations make up the theoretical basis for computing not only output parameters, but also the operating properties of oscillatory electrical drives. They can be recommended for the evaluation of dynamic indexes and energy data for oscillatory motion