Шихненко М. О. Стартер-генератор підвищеної енергоефективності на основі вентильно-індукторної машини

Об’єкт дослідження: перехідні та квазіусталені процеси вентильно-індукторних стартер-генераторів. Мета роботи: розроблення математичної моделі для аналізу режимів і обґрунтування принципів формування перехідних і квазіусталених електромагнітних процесів вентильно-індукторних стартер-генераторів для підвищення їх енергоефективності. Методи дослідження. Вирішення поставлених у дисертаційній роботі задач грунтується на математичному, імітаційному і фізичному моделюванні, методах скінченних елементів, апроксимації залежностей індуктивності, комутаційних функцій перемикання, розкладання періодичних сигналів в ряд Фур’є, чисельних методах обробки результатів. Теоретичні та практичні результати. У дисертаційній роботі вирішено важливе наукове завдання розроблення математичної моделі для аналізу режимів, визначення принципів формування характеру протікання перехідних і квазіусталених процесів вентильно-індукторних стартер-генераторів з врахуванням параметрів електромеханічних перетворювачів, спрямованих на підвищення їх енергоефективності. Вдосконалено математичну модель вентильно-індукторного стартер-генератора за рахунок розроблених логічних виразів для визначення стану напівпровідникових елементів вентильного перетворювача та рівнянь зв’язку між індукторною машиною та елементами кола постійного струму, врахування втрат в сталі і механічних втрат, що дало змогу дослідити особливості квазіусталених і перехідних процесів як в стартерному так і в генераторному режимах. Розроблено імітаційні моделі вентильно-індукторного стартер-генератора, які враховують нелінійність магнітної системи, дискретність роботи вентильного перетворювача, механічні втрати, втрати в сталі та обмотках, особливість навантаження первинного двигуна та параметри акумуляторної батареї. Вперше за допомогою запропонованої математичної моделі науково обгрунтовано вплив параметрів вентильно-індукторного стартер-генератора, акумуляторної батареї і обмеження фазного струму на квазіусталені та перехідні процеси в стартерному та генераторному режимах. Розроблено рекомендації щодо принципів керування вентильно-індукторного стартер-генератора в стартерному режимі, які забезпечують необхідні тривалість пускових процесів, витрати енергії акумуляторної батареї та знизити різкі стрибки фазних струмів та струмів акумуляторної батареї. Розроблено рекомендації щодо керування ВІСтГ в генераторному режимі при збудженні і зміні навантаження, які забезпечили відхилення рівня вихідної напруги не більше 1…2 % від номінального її значення для всього діапазону навантажень та дозволили досягти зменшення тривалості перехідних процесів. Обгрунтовано мінімальну величину ємності конденсатора в колі постійного струму, яка забезпечує відповідність якості вихідної напруги генератора стандартам. Розроблено дослідний експериментальний зразок вентильно-індукторного стартер-генератора та проведено його експериментальні дослідження в стартерному та генераторному режимах. Отримані робочі характеристики вентильно-індукторного стартер-генератора в генераторному режимі підтверджують ефективність запропонованих принципів регулювання його вихідної напруги зміною максимального значення фазного струму. Результати дисертаційної роботи впроваджені в навчальний процес кафедри електротехніки та електроприводу Київського національного університету будівництва і архітектури та кафедри електромеханічного обладнання енергоємних виробництв Національного технічного університету України «Київський Політехнічний Інститут імені Ігоря Сікорського» у вигляді математичних та імітаційних моделей, алгоритмів розрахунку та принципів керування стартер-генераторів на основі вентильно-індукторних машин.