name: Частотный электропривод на базе двухфазного асинхронного электродвигателя
keyword_list: частота коммутации векторная система управления алгоритм управления преобразователем частоты частотно-токовое управление релейный регулятор тока система управления электроприводом двухфазный асинхронный двигатель асинхронный двигатель регулируемый электропривод
abstract: Объект исследования: 
  Система электропривода малой мощности с двухфазным асинхронным двигателем, применяющаяся в станкостроительной промышленности и бытовых механизмах
  Цель работы: 
  Создание энергоэффективной системы управления маломощным электроприводом на базе двухфазного асинхронного двигателя с низкой частотой коммутации ключей инвертора и малыми гармоническими искажениями, вносимыми преобразователем в электрическую сеть.
  Методы исследования и использованная аппаратура: 
  Для решения поставленных задач применялись теории электрических цепей, автоматического управления, методы спектрального анализа. Для исследований было использовано компьютерное моделирование в специализированных программных оболочках MATLAB/Simulink и EMBED SolidThinking. Оценка адекватности компьютерных моделей выполнялась постановкой экспериментальных опытов с использованием микроконтроллера Texas Instruments TMDX28069USB Piccolo control STICK, осциллографов Hantek DSO8060, системы измерения электрических характеристик Satec PM175-HACS.
  Полученные результаты и новизна:
  1. Разработана система электропривода с двухфазным асинхронным двигателем и векторным частотно-таковым управлением, обеспечивающим регулирование момента и скорости двигателя, отличающаяся непосредственным управлением мгновенными значениями тока статора двигателя и отсутствием блоков координатных преобразований переменных двигателя из трехфазной системы координат в неподвижную ортогональную систему координат и наоборот.
  2. Разработан алгоритм управления преобразователем частоты с трехстоечным инвертором напряжения, питающим двухфазный асинхронный двигатель, на основе релейных регуляторов тока, отличающийся сохранением синусоидальной формы токов статора на низких скоростях и снижением числа коммутаций силовых транзисторов за счет поддержания протекания токов двух фаз статора по наиболее оптимальному пути в цепи инвертора и обмотках двигателя в зависимости от текущих мгновенных значений.
  3. Разработан электропривод на базе асинхронного двигателя с основной и вспомогательной однофазными обмотками, позволяющий осуществлять регулирование скорости, отличающийся отсутствием фазосмещающего конденсатора и применением преобразователя частоты с нерегулируемым выпрямителем и трехстоечным инвертором, к двум стойкам которого подключаются начала основной и вспомогательной обмоток двигателя, а к третьей – концы обмоток двигателя, соединенные в общую точку.
  Основные конструктивные и технико-экономические показатели: 
  Длина: 1000 мм;
  Ширина: 500 мм;
  Высота: 400 мм;
  Масса: 16 кг;
  Питающее напряжение: 220 – 240 В;
  Частота питающего напряжения: 50 Гц
  Номинальный ток двигателя 1,8 А;
  Максимальный ток двигателя 5,4 А.
  Степень внедрения и эффективность: 
  Внедрена экспериментальная установка частотно-регулируемого электропривода на базе двухфазного асинхронного двигателя. Практические результаты от применения разработанных решений:
  - разработана система векторного управления двухфазным асинхронным двигателем с релейными регуляторами тока, в которой доля высокогармонических составляющих в спектре токов статора на 6,3% ниже, чем в системе с синусоидальной широтно-импульсной модуляцией;
  - разработан преобразователь частоты с энергоэффективной системой управления, обеспечивающий расширенный диапазон регулирования скорости двигателя от 10% до 100% от номинального значения, заменяющий систему конденсаторного управления однофазным двигателем с двумя обмотками, применяемым на вертикально сверлильном станке.
  Разработанные алгоритм управления трехфазным инвертором напряжения на основе релейных регулятором тока для преобразователя частоты на базе двухфазного асинхронного двигателя и система управления электроприводом натяжного устройства на базе двухфазного асинхронного двигателя внедрены в методологический комплекс, ориентированный на оптимизацию электропривода намоточного станка.
  Область применения:
  Станкостроение, в том числе сверлильные и намоточные станки, промышленные роботы, мехатронные системы с электроприводом на базе двухфазного асинхронного двигателя.
chairman_dissertation_council.name: Александр
chairman_dissertation_council.surname: Шпиганович
chairman_dissertation_council.patronymic: Николаевич
chairman_dissertation_council.position: Профессор
chairman_dissertation_council.degree: Доктор технических наук
chairman_dissertation_council.rank: Профессор
chairman_dissertation_council.wos_research_id: -
chairman_dissertation_council.scopus_author_id: 57190676387
chairman_dissertation_council.rinc_id: 137760
chairman_dissertation_council.territory: РОССИЯ
organization_supervisor.name: Павел
organization_supervisor.surname: Сараев
organization_supervisor.patronymic: Викторович
organization_supervisor.position: Ректор
organization_supervisor.territory: РОССИЯ
rubrics.code: 45.41.31
rubrics.name: Электропривод переменного тока
rubrics.code: 45.37.31
rubrics.name: Силовые статические преобразователи
oecds.code: 02.11.IJ
oecds.name: ENGINEERING, INDUSTRIAL
oecds.code: 02.02.IQ
oecds.name: ENGINEERING, ELECTRICAL & ELECTRONIC
oecds.code: 02.02.AC
oecds.name: AUTOMATION & CONTROL SYSTEMS
speciality_codes.name: Электротехнические комплексы и системы
speciality_codes.code: 05.09.03
supervisors.fio: Мещеряков В.Н.
supervisors.scientific_degree: Доктор технических наук
supervisors.speciality_code: Электротехнические комплексы и системы
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Саушев А.В.
opponents.scientific_degree: Доктор технических наук
opponents.speciality_code: Электротехнические комплексы и системы
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Плехов А.С.
opponents.scientific_degree: Кандидат технических наук
opponents.speciality_code: Электротехнические комплексы и системы
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: ЛГТУ, ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ, ФГБОУ ВО "ЛГТУ", ФГБОУ ВО "ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"
protection_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"
protection_organization.ogrn: 1024840843631
protection_organization.supervisor_name: ПАВЕЛ
protection_organization.supervisor_surname: САРАЕВ
protection_organization.supervisor_patronymic: ВИКТОРОВИЧ
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
protection_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения
author_organization.short_name: ЛГТУ, ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ, ФГБОУ ВО "ЛГТУ", ФГБОУ ВО "ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"
author_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"
author_organization.ogrn: 1024840843631
author_organization.supervisor_name: ПАВЕЛ
author_organization.supervisor_surname: САРАЕВ
author_organization.supervisor_patronymic: ВИКТОРОВИЧ
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
author_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения