Аналитическое описание управляемых выпрямителей на базе трансформатора с вращающимся магнитным полем с двумя круговыми обмотками
Аннотация
Описаны электромагнитные процессы в управляемых выпрямителях, построенных с использованием трансформатора с вращающимся магнитным полем в задачах параметрического математического моделирования. На основе применения матрицы поворачивающих коэффициентов предложен новый подход к решению проблемы необходимости учета всех взаимоиндуктивных связей внутри трансформатора с вращающимся магнитным полем, конструктивно содержащего первичную трехфазную и две вторичные круговые обмотки, при описании электромагнитных процессов в управляемых выпрямителях. Приведено обоснование возможности снижения количества дифференциальных уравнений, описывающих электромагнитные процессы, до фиксированного значения вне зависимости от числа секций в круговых обмотках трансформатора и применяемых способов управления, в том числе отличных от классических. Важность этого объясняется тем, что с увеличением числа секций даже единственной круговой обмотки значительно усложняется описание электромагнитных процессов в управляемом выпрямителе на базе трансформатора с вращающимся магнитным полем. В трансформаторе, конструктивно содержащем две круговые обмотки, взаимоиндуктивных связей будет гораздо больше, что обусловливает дополнительные сложности при моделировании таких выпрямителей. С ростом числа секций круговых обмоток также растет многообразие возможных вариантов алгоритмического управления силовым коммутатором выпрямителя. Представлены выражения, описывающие электромагнитные процессы в управляемых выпрямителях, построенных на базе трансформатора с вращающимся магнитным полем, содержащего трехфазную и две вторичные круговые обмотки, последовательно подключенные к нагрузке. Предложен новый подход к параметрическому математическому моделированию управляемых выпрямителей, построенных на базе трансформатора с вращающимся магнитным полем с любым числом секций вторичных круговых обмоток, основанный на их симметрии. Для расчета взаимоиндуктивных связей внутри полуобмоток круговых обмоток и между ними предложено использование матрицы поворачивающих коэффициентов. Приведены выражения, позволяющие упростить описание электромагнитных процессов и составляющие основную суть нового метода математического описания данных выпрямителей, отличного от существующих методов, лежащих в основе моделей выпрямителей, реализованных в MATLAB Simulink и Microcap. Сделаны выводы о перспективном применении данного подхода к математическому моделированию при исследовании других типов пре- образователей энергии, построенных на базе трансформатора с вращающимся магнитным полем, а также различных способов управления с использованием широких возможностей MATLAB.
Литература
2. Черевко А.И. Полупроводниковые преобразователи автономных электроустановок с трансформаторами вращающегося магнитного поля, обладающие высоким качеством выходного напряжения. Архангельск: Изд-во Архангельского гос. ун-та, 2005.
3. Пат. 2534218 РФ. Многофазный трансформатор / А.А. Сеньков, А.П. Сеньков, А.Н. Калмыков //Бюл. изобрет. 2014. № 33.
4. Григораш О.В., Отмахов Г.С. Выпрямители на трансформаторах с вращающимся магнитным полем //Научный журнал КубГАУ. 2014. № 98. С. 560—570.
5. Музыка М.М. Совершенствование полупроводниковых преобразователей с трансформаторами с вращающимися магнитными полями в судовых электротехнических системах: дисс. … канд. техн. наук. Северодвинск, 2008. С. 93—107.
6. Черевко А.И., Базанов В.А., Музыка М.М. Системы управления полупроводниковыми преобразователями, выполненными на базе трансформаторов с вращающимися магнитными полями. Северодвинск: Севмашвтуз, 2005.
7. Музыка М.М. и др. Алгоритмы работы силовых ключей в составе коммутаторов управляемых выпрямителей с трансформаторами с вращающимися магнитными полями // Инновационное развитие северных территорий России: образование, наука, производство: Сб. докл. на науч.-практ. конф. Северодвинск, 2010. С. 106—113.
8. Платоненков С.В. Ступенчато-хордовый алгоритм управления выпрямителем, построенным на базе трансформатора с вращающимся магнитным полем //Взгляд в будущее – 2015: Материалы XIII молодежной науч.-техн. конф. СПб.: ОАО ЦКБ МТ Рубин, 2015. С. 453—459.
9. Сакович И.А., Черевко А.И., Платоненков С.В. Качество выходного напряжения управляемого выпрямителя на базе трансформатора с вращающимся магнитным полем // Электричество. 2016. № 1. С. 43—49.
10. Пат. 2586322 РФ. Способ регулирования выходного напряжения управляемого выпрямителя на базе трансформатора с вращающимся магнитным полем с четным числом секций круговой обмотки /И.А. Сакович и др. // Бюл. изобрет. 2016. № 18.
11. Лимонникова Е.В. Математическое и физическое моделирование полупроводниковых выпрямите- лей на базе трансформатора с вращающимся магнитным полем в судовых электротехнических комплексах: дисс... канд. техн. наук. Северодвинск, 2007.
12. Сингаевский Н.А., Суртаев Н.А. Математическая модель ТВП в системе MATLAB // Технические и технологические системы: Материалы междунар. науч. конф. Краснодар: КубГАУ, 2009. С. 103—107.
13. Сакович И.А., Черевко А.И., Лимонникова Е.В. Математическое моделирование управляемых выпрямителей, построенных на базе трансформаторов с вращающимся магнитным полем // Вестник гос. ун-та морского и речного флота им. адмирала С.О. Макарва. 2016. № 3 (37). С. 192—200.И.А. Сакович и др. // Бюл. изобрет. 2016. № 18.
---
Для цитирования: Сакович И.А., Черевко А.И., Кузьмин И.Ю. Аналитическое описание управляемых выпрямителей на базе трансформатора с вращающимся магнитным полем с двумя круговыми обмотками // Вестник МЭИ. 2017. № 5. С. 71—77. DOI: 10.24160/1993-6982-2017-5-71-77.
#
1. Pat. 2525298 RF. Transformator s Trekhfaznoy i Krugovoy Obmotkami. I.Yu. Kuz'min i dr. Byul. Izobret. 2014;22. (in Russian).
2. Cherevko A.I. Poluprovodnikovye Preobrazovateli Avtonomnyh Elektroustanovok s Transformatorami Vrashchayushchegosya Magnitnogo Polya, Obladayu- shchie Vysokim Kachestvom Vyhodnogo Napryazheniya. Arhangel'sk: Izd-vo Arhangel'skogo Gos. Un-ta, 2005. (in Russian).
3. Pat. 2534218 RF. Mnogofaznyy Transformator. A.A. Sen'kov, A.P. Sen'kov, A.N. Kalmykov. Byul. Izobret. 2014;33. (in Russian).
4. Grigorash O.V., Otmahov G.S. Vypryamiteli na Transformatorah s Vrashchayushchimsya Magnitnym Polem. Nauchnyy Zhurnal KubGAU. 2014;98:560—570. (in Russian).
5. Muzyka M.M. Sovershenstvovanie Poluprovodni- kovyh Preobrazovateley s Transformatorami s Vrashchay- ushchimisya Magnitnymi Polyami v Sudovyh Elektrotekh- nicheskih Sistemah: Diss. … Kand. Tekhn. Nauk. Severo- dvinsk, 2008:93—107. (in Russian).
6. Cherevko A.I., Bazanov V.A., Muzyka M.M. Sistemy Upravleniya Poluprovodnikovymi Preobrazovatelyami, Vypolnennymi na Baze Transformatorov s Vrashchayu- shchimisya Magnitnymi Polyami. Severodvinsk, Sevmashvtuz, 2005. (in Russian).
7. Muzyka M.M. i dr. Algoritmy Raboty Silovyh Klyuchey v Sostave Kommutatorov Upravlyaemyh Vypryamiteley s Transformatoramis Vrashchayushchimisya Magnitnymi Polyami. Innovatsionnoe Razvitie Severnyh Territoriy Rossii: Obrazovanie, Nauka, Proizvodstvo: Sb. Dokl. na Nauch.-prakt. Konf. Severodvinsk, 2010:106—113. (in Russian).
8. Platonenkov S.V. Stupenchato-hordovyy Algoritm Upravleniya Vypryamitelem, Postroennym na Baze Transformatora s Vrashchayushchimsya Magnitnym Polem. Vzglyad v Budushchee – 2015: Materialy XIII Molodezhnoy Nauch.-tekhn. Konf. SPb.: OAO TSKB MT Rubin, 2015:453—459. (in Russian).
9. Sakovich I.A., CHerevko A.I., Platonenkov S.V. Kachestvo Vyhodnogo Napryazheniya Upravlyaemogo Vypryamitelya na Baze Transformatora s Vrashchayushchimsya Magnitnym Polem. Elektrichestvo. 2016;1:43—49. (in Russian).
10. Pat. 2586322 RF. Sposob Regulirovaniya Vyhodnogo Napryazheniya Upravlyaemogo Vypryamitelya na Baze Transformatora s Vrashchayushchimsya Magnitnym Polem s Chetnym Chislom Sektsiy Krugovoy Obmotki. I.A. Sakovich i dr. Byul. Izobret. 2016;18. (in Russian).
11. Limonnikova E.V. Matematicheskoe i Fizicheskoe Modelirovanie Poluprovodnikovyh Vypryamiteley na Baze Transformatora s Vrashchayushchimsya Magnitnym Polem v Sudovyh Elektrotekhnicheskih Kompleksah: Diss... Kand. Tekhn. Nauk. Severodvinsk, 2007. (in Russian).
12. Singaevskiy N.A., Surtaev N.A. Matematicheskaya model' TVP v Sisteme MATLAB. Tekhnicheskie i Tekhnologicheskie Sistemy: Materialy Mezhdunar. Nauch. Konf. Krasnodar: KubGAU, 2009:103—107. (in Russian).
13. Sakovich I.A., CHerevko A.I., Limonnikova E.V. Matematicheskoe Modelirovanie Upravlyaemyh Vypryamiteley, Postroennyh na Baze Transformatorov s Vrashchayushchimsya Magnitnym Polem. Vestnik Gos. Un-ta Morskogo i Rechnogo Flota im. Admirala S.O. Makarova. 2016;3 (37):192—200. (in Russian).
---
For citation: Sakovich I.A., Cherevko A.I., Kuz’min I.Yu. An Analytical Description of Controlled Rectifiers Made Using a Transformer with Rotating Magnetic Field and Containing Two Circular Windings. MPEI Vestnik. 2017; 5: 71—77. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2017-5-71-77.
