,

,

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.


Ключевые слова

трансформатор с вращающимся магнитным полем, математическое моделирование, способ управления, выпрямитель, полупроводниковый преобразователь, круговая обмотка


Библиографический список

 1. Пат. 2525298 РФ. Трансформатор с трехфазной и круговой обмотками / И.Ю. Кузьмин и др. // Бюл. изобрет. 2014. № 22.

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.

 DOI: 10.24160/1993-6982-2017-5-71-77

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.