Сетевое издание
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

Петрова М.Н. 1 Семёнов А.С. 1
1 Политехнический институт, филиал ФГАОУ ВПО «Северо-восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова»
1. Семёнов А.С. // Наука в центральной России. – 2012. – № 2S. – С. 23-27.
2. Семёнов А.С. // Научная дискуссия: вопросы технических наук: материалы II Международной заочной научно-практической конференции. – Международный центр науки и образования. – 2012. – С. 52-56.
3. Семёнов А.С., Саввинов П.В., Рушкин Е.И. // Достижения и перспективы естественных и технических наук: Сборник материалов II Международной научно-практической конференции / Центр научного знания Логос, 2012. – С. 60-63.
4. Семёнов А.С., Шипулин В.С. // Наука XXI века: новый подход материалы II молодежной международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, 28 сентября 2012 года. – СПб.: Науч.-изд. центр «Открытие»; Петрозаводск, 2012. – С. 63-65.
5. Семёнов А.С. // Современная наука: тенденции развития материалы II Международной научно-практической конференции, (30 июля 2012 г.): сборник научных статей: в 3 т. / Ред. Р.В. Бисалиев. – Краснодар, 2012. – С. 112-116.
6. Semenov A.S., Shipulin V.S. // Europaische Fachhochschule. – 2013. – № 1. – С. 228-230.
7. Семёнов А.С. Моделирование автоматизированного электропривода: Методические указания по выполнению лабораторных работ. – М., 2012. – 60 с.
8. Семёнов А.С. Программа MATLAB: Методические указания к лабораторным работам. – М., 2012. – 40 с.
9. Семёнов А.С. // Мир современной науки. – 2013. – № 1 (16). – С. 12-15.
10. Рушкин Е.И., Семёнов А.С. // Современные наукоемкие технологии. –2013. – № 8-2. – С. 341-342.
11. Саввинов П.В., Семёнов А.С. // Современные наукоемкие технологии. – 2013. – № 8-2. – С. 342-344.
12. Шипулин В.С., Семёнов А.С. // Современные наукоемкие технологии. – 2013. – № 8-2. – С. 344-347.
13. Семёнов А.С. // Естественные и технические науки. – 2013. – № 4 (66). – С. 296-298.
14. Семёнов А.С. // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2014. № 9-2. С. 29-34.
15. Семёнов А.С. // Вестник Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова. – 2014. – Т. 11. № 1. – С. 51-59.
16. Саввинов П.В., Семёнов А.С. // Современные наукоемкие технологии. – 2014. – № 5-1. – С. 232.
17. Семёнов А.С. // Современные наукоемкие технологии. – 2014. – № 5-1. – С. 232-236.
18. Семенов А.С., Кугушева Н.Н., Хубиева В.М., Матул Г.А. // Естественные и технические науки. – 2014. – № 3 (71). – С. 165-171.
19. Егорова А.А., Семёнов А.С., Петрова М.Н. // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 2-2. – С. 840.
20. Семёнов А.С., Хубиева В.М., Петрова М.Н. // Фундаментальные исследования. – 2015. – № 10-3. – С. 523-528.

Изучение электромеханических процессов на базе математических моделей, в частности в переходных режимах работы, связано с решением систем дифференциальных уравнений. Однако возможности, предоставляемые различными программными средствами и вычислительной техникой, позволяют облегчить произведение необходимых расчетов.

С одной из таких систем инженерных расчетов является система MatLab, которая предоставляет пользователю набор математических функций, простой встроенный объектно-ориентированный язык программирования. Дополнительные возможности предоставляет встроенная среда визуального программирования GUIDE, позволяющая построить графический интерфейс пользователя, основанный на стандартных элементах управления Windows.

На основе данных возможностей создан программный комплекс, объединивший в себе ранее и вновь разработанные независимые программы моделирования работы электрических машин. Каждая из программ моделирования была дополнена необходимым графическим интерфейсом и доработанной системой графической визуализации данных, которая включила в себя вывод осциллограмм и численных значений необходимых величин. Пользователю предоставлены широкие возможности изменения и сохранения введенных параметров и полученных результатов.

Программный комплекс позволяет проводить моделирование:

– пуска двигателя постоянного тока независимого возбуждения. Результатом моделирования являются осциллограммы тока якоря и частоты вращения;

– внезапного короткого замыкания генератора постоянного тока смешанного и параллельного возбуждения, результат – осциллограммы токов якоря и возбуждения;

– внезапного короткого замыкания синхронного генератора снабженного демпферной обмоткой и без нее. Результат – осциллограммы расчетных токов; электромагнитного момента; реальных токов, для различного начального момента начала переходного процесса. Предусмотрен режим анализа влияния параметров генератора на ход переходного процесса;

– пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутой обмоткой ротора, с возможностью проведения моделирования в различных координатных системах. Результатом являются расчетные токи статора и ротора, в соответствии с моделью, выбранной пользователем; фазные токи; статическая и динамическая механическая характеристика; частота вращения.

Программный комплекс может использоваться в учебном процессе и инженерной практике, его использование позволяет пользователю, не владеющему навыками работы с системой MatLab, произвести полный цикл исследований в удобной для него среде. Дальнейшая работа ведется в двух направлениях: модернизация существующих моделей, направленная на более подробное моделирование с учетом различного рода физических процессов; увеличение номенклатуры исследуемых режимов работы и типов электрических машин.

Практически в любом электроприводе, например, для промышленного оборудования или для электротранспорта, применяется трехфазный электропривод. Регулирование таких приводов, которое обеспечивает, например, плавный пуск или управляемый характер ускорения, представляет собой сложную математическую задачу и связано с трудоемким программированием. Поэтому реализация такого способа часто требует очень длительной разработки.

При помощи созданной панели инструментов для языка программирования MatLab/ Simulink в дальнейшем можно предварительно моделировать сложные структуры регулирования для трехфазных приводов, а затем тестировать их на реальном преобразователе частоты с электродвигателем и под нагрузкой при помощи автоматически генерируемого кода.

Преимущества программы моделирования MatLab:

– безопасность выполнения работ благодаря использованию самозащищенного оборудования (все защитные функции не зависят от программного управления);

– содействие глубокому пониманию сложной темы, например, в процессе профессиональной подготовки или учебы или путем применения панели инструментов на лабораторных занятиях параллельно с обучением;

– очень быстрое генерирование программы для собственных регуляторов, предназначенных для промышленного применения, на основе модели и с возможностью параметрирования;

– последовательная реализация новых подходов к исследованию трехфазных электроприводов, напр., регулирование пространства состояний, мониторинг условий ошибок, регулирование числа оборотов без применения датчиков посредством новых наблюдательных процедур;

– впечатляющие возможности реализации регулирования трехфазных приводов;

– разработка сложных алгоритмов путем применения быстродействующих циклов регулирования длительностью 125 мкс;

– параметрирование регуляторов типа P и PI, оптимизация регуляторов.

Адаптированная к силовой электронике панель инструментов позволяет быстро реализовать собственные приложения. Специальные образцы позволяют быстро освоить программу, так как они конфигурируют систему таким образом, что пользователю остается сделать лишь некоторые настройки. В панели инструментов пользователь найдет все необходимые элементы для управления связанными с оборудованием функциями, а также блоки для быстрых преобразований и регуляторы. Наряду с базой языка MatLab, система может дополняться любыми собственными элементами библиотеки.

Специальный графический интерфейс обеспечивает связь между средой MatLab и оборудованием через порт USB. Временные диаграммы всех внутренних величин отображаются в графическом виде во время выполнения процесса. Предоставляются разные значения временных разрешений и варианты синхронизации. Помимо представления во временной шкале, сигналы могут отображаться и в зависимости от частоты. Отображение можно разделить на два дисплея, чтобы одновременно могли выводиться до десяти сигналов. Параметры, например, параметры регулирования, легко переносятся во время работы из персонального компьютера на оборудование.


Библиографическая ссылка

Петрова М.Н., Семёнов А.С. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ // Международный студенческий научный вестник. – 2016. – № 3-2. ;
URL: https://eduherald.ru/ru/article/view?id=14986 (дата обращения: 28.01.2023).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.685