УДК 621.314
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДА
НА БАЗЕ СИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ С ПОСТОЯННЫМИ
МАГНИТАМИ
А.И. Байков
1
,
М.В. Андрюхин
2
,
И.В. Бобылев
2
1
НГТУ им. Р.Е. Алексеева, Нижний Новгород, 603950, Российская Федерация
e-mail:
2
ФНПЦ “ННИИРТ”, Нижний Новгород, 603950, Российская Федерация
Приведена полная математическая модель автоматизированного электропри-
вода на базе синхронного двигателя с постоянными магнитами и автоном-
ным инвертором напряжения в виде системы обыкновенных дифференциаль-
ных уравнений. Система включает в себя уравнения, описывающие электро-
магнитные процессы в схеме замещения преобразователя частоты на базе
автономного инвертора напряжения с векторной широтно-импульсной мо-
дуляцией, электромеханического преобразования энергии в двигателе и пре-
образования информации в инерционных элементах замкнутой системы упра-
вления. Предусмотрено воспроизведение заранее неопределенных переключений
силовых ключевых элементов силовой схемы, координатных преобразований в
структуре системы управления и особенностей выполнения аналого-цифровых
функций. Модель применена для анализа энергетических показателей в условиях
несинусоидальных токов и напряжений. Сопоставлением расчетных и экспери-
ментальных спектров гармоник тока и напряжения подтверждена адекват-
ность модели.
Ключевые слова
:
математическая модель, синхронный двигатель с постоянными
магнитами, переключения, аналого-цифровое управление, энергетические пока-
затели, спектр гармоник.
MATHEMATICAL MODELING OF ELECTRICAL DRIVE
ON THE BASIS OF SYNCHRONOUS PERMANENT-MAGNET
MOTORS
A.I. Baikov
1
,
M.V. Andryukhin
2
,
I.V Bobylev
2
1
Nizhniy Novgorod State Technical University n.a. R.E. Alekseev, Nizhni Novgorod,
Russian Federation
e-mail:
2
OAO “NNIIRT”, Nizhni Novgorod, 603950, Russian Federation
A comprehensive mathematical model of the automated electric drive based on
synchronous permanent-magnet motor with self-commutated voltage inverter is
proposed in the form of a system of ordinary differential equations. The system
includes equations describing electromagnetic processes in the equivalent circuit of
frequency converter on the basis of the self-commuted voltage inverter with vector
pulse-width modulation, the electromechanical energy conversion in the motor, and
data transformation in lagging elements of the closed-loop control system. Switching
of the key elements in the power circuit, which has not been predetermined, coordinate
transformations in the control system, and specific features of performing the analog-
to-digital functions can be reproduced. The model is applied for the energy data
analysis in case of non-sinusoidal currents and voltages. Comparison of the design
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение” 2014. № 4 33
