автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Частотно-регулируемый асинхронный электропривод технологических процессов электростанций с релейно-векторным управлением

На пранах рукописи

Шевцов Максим Александрович

ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЙ АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ С РЕЛЕЙНО-ВЕКТОРНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

05.14.02 - Электростанции и электроэнергетические системы

Автореферат диссертации па соискание ученой степени кандидата технических наук

Ставрополь - 2006

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ссперо-Канказский государственный технический университет» (СевКавГТУ)

Нау ч ны й руководител ь:

доктор технических наук, профессор Минаков Владимир Федорович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Свешников Валерий Иванович

кандидат технических наук, доцент Шарипов Ильдар Курбапгалиевнч

Ведущая организация:

ОАО «Электроавтоматика», г. Ставрополь

Зашита состоится 29 сентября 2006 г. и 12 часов на заседании диссертационного совета Д 212.245.06 Северо-Кавказского государственного технического университета: 355029,1'. Ставрополь, пр. Кулакова, 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Северо-Кавказского государстве! п I ого у н ивсреитета.

Автореферат разослан 25 августа 2006 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета / *

д-р физ.-мат. паук, доцент /7//'¿£<<2г/В. И. Паац

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Одним из направлений совершенствования технологического процесса производства электроэнергии является применение частотно-регулируемого асинхронного электропривода собственных нужд электростанций, что позволяет улучшить условия эксплуатации механизмов пароводяного'тракта и тягодутьевых установок, увеличить их надежность, снизить расходы па ремонт и, тем самым, обеспечить повышение показателей работы электростанций. При плавном регулировании частоты вращения привода насосных и вентиляционных механизмов с квадратичной характеристикой сопротивления их расход, напор, а также мощность на валу изменяются пропорционально первой, второй и третьей степеням частоты вращения соответственно, следовательно, КПД механизма в диапазоне регулирования поддерживается максимальным. Применение регулируемого асинхронного электропривода позволяет исключить дросселирование и реализовать зону максимальных КПД агрегатов, обеспечить оптимальные условия пуска мощных механизмов, создать необходимые предпосылки для развития систем автоматизации энергоблоков тепловых электростанций.

Применение регулируемого электропривода, помимо выигрыша за счет повышения эффективности работы механизмов, позволяет обеспечить экономию электроэнергии и топлива в системе собственных нужд электростанций. Эффективность применения на тепловых электростанциях частотно-регулируемых асинхронных электроприводов особенно высока при оснащении ими питательных насосов мощностью 2,5-17 МВт с номинальной частотой вращения 3000 об/мин и тягодутьевых механизмов мощностью 0,3-5 МВт с поминальной частотой вращения 375-1000 об/мин. Так, например, для энергоблока 200 МВт тепловой электростанции экономия электроэнергии на собственные нужды при внедрении частотно-регулируемого асинхронного электропривода на этих механизмах может достигать 8-10 % номинального расхода, а снижение удельного расхода топлива - 1,6-2 г/кВт т условного топлива, что в целом обеспечивает окупаемость затрат на частотно-регулируемый асинхронный электропривод. В масштабах Российской Федерации применение частотно-регулируемого электропривода может обеспечить экономию топлива в размере 60-65 млн. т условного топлива за десятилетний период.

С другой стороны, современное состояние механизмов, используемых в технологических процессах производства электроэнергии, характеризуется высокой степенью износа: средний срок эксплуатации оборудования превышает 30 лет, а 40-50 % его парка выработало свой физический ресурс. При этом наблюдается устойчивая тенденция ежегодного роста па 0,4-0,7 % количества технологических нарушений и аварий. Применение частотно-регулируемого асинхронного электропривода позволит продлить ресурс оборудования, увеличить межремонтные периоды и обеспечить экономию электроэнергии и топлива.

В таких условиях актуальной научной и практической проблемой является исследование и совершенствование принципиально новых методов, а также разрабогка средств регулирования частоты вращения асинхронных электродви-

гателей, повышение надежности функционирования противоаварийной автоматики, что важно как для основного (мощного) электропривода, так и для вспомогательного электропривода.

Основополагающие исследования в теории современных систем управления частотно-регулируемого асинхронного электропривода представлены в работах Козярука Д. Е., Рудакова В. В., Терехова В. М, Осипова О. И., Виноградова Л. Б., Takahashi I., Noguchi T., Vas P.

Диссертационное исследование соответствует «Энергетической стратегии России на период до 2020 года», утвержденной распоряжением Правительства Российской Федерации № 1234-р от 28 августа 2003 года.

Тема диссертации соответствует шифру специальности ВАК 05.14.02 -Электростанции и электроэнергетические системы: п. 6 - Разработка методов математического и физического моделирования в электроэнергетике; п. 9 -Разработка методов анализа и синтеза систем автоматического регулирования, противоаварийной автоматики и релейной защиты п электроэнергет ике.

Целью работы является совершенствование технического обеспечения технологических процессов электростанций путем разработки алгоритмов управления и средств частотного регулирования асинхронных электроприводов механизмов собственных нужд и противоаварийной автоматики вспомогательного электропривода.

Достижение данной цели обеспечивается при решении следующих научных задач:

1) анализ методов и средств повышения эффективности работы электроприводов собственных нужд электростанций, выбор перспективного метода частотного регулирования асинхронных электроприводов технологических процессов электростанций;

2) исследование структуры и математического аппарата классического алгоритма прямого управления моментом асинхронных электроприводов, определение основных направлений совершенствования;

3) разработка и исследование усовершенствованной системы релейно-векторпого управления частотно-регулируемым асинхронным электроприводом;

4) разработка цифровой системы релейно-векторного управления частотно-регулируемым асинхронным электроприводом на базе микропроцессорной техники и проведение экспериментальных исследований его характеристик;

5) совершенствование средств противоаварийной автоматики вспомогательного электропривода сильноточной преобразовательной техники.

Методы исследований. Для решения поставленных задач использовались методы математического моделирования систем управления и электрических схем, численные методы решения уравнений, теория электрических цепей и нечеткой логики, прикладное программирование и натурные эксперименты.

Научная новизна работы:

1. Обоснована целесообразность использования частотно-регулируемого асинхронного электропривода в технологических процессах электрических станций Российской Федерации. Показано, что экономия электроэнергии на собственные нужды достигает 8-10 % номинального расхода, а снижение удельного расхода топлива - до 1,6-2 г/кВт-ч условного топлива. Сформулированы требования к частотно-регулируемому асинхронному электроприводу при работе в составе собственных нужд электростанций. Обоснован выбор алгоритма прямого управления моментом асинхронными электродвигателями в качества основного.

2. Исследована классическая система прямого управления моментом частотно-регулируемого асинхронного электропривода технологических процессов электростанций. Определены ее существенные недостатки: пульсации электромагнитного момента до 30 %, тока статора до 50 %, качество процесса регулирования не соответствует требованиям, предъявляемым к электромеханическому оборудованию, эксплуатируемому на электростанциях.

3. Разработан и исследован основанный на нечетной логике гибридный регулятор управляемых координат асинхронного электродвигателя, позволяющий оптимизировать переходные процессы, повысить скорость реакции системы регулирования на возмущающие воздействия и сократить в 2,46 раза пульсации управляемых координат асинхронного электродвигателя.

4. Разработана экспериментальная установка с цифровыми средствами контроля и регистрации параметров частотного регулирования асинхронных электродвигателей, отличающаяся открытой архитектурой.

5. Предложен принцип построения устройств противоаварийной автоматики вспомогательного электропривода, основанный на авторской схеме регистрации возникновения несиммстрии токов статора трехфазного асинхронного электродвигателя при анормальных режимах работы.

Практическая ценность результатов работы:

-разработана усовершенствованная релейно-векторная система прямого управления моментом частотно-регулируемых асинхронных электроприводов, обладающая робастностыо к их параметрам, что позволяет легко адаптировать систему для асинхронного электропривода конкретного технологического процесса электростанции, и, в свою очередь, снизить пусковые токк, увеличить КПД электропривода, сделать процесс преобразования энергии оптимальным;

-разработана экспериментальная установка для исследования методов частотного регулирования асинхронных электродвигателей с открытой архитектурой, позволяющая оценить эксплуатационные характеристики электродвигателей, значительно снизить сроки натурных экспериментов и опытно-конструкторских работ;

- разработано программное обеспечение, реализующее гибридный регулятор потокосцепления статора, позволяющее проводить модернизацию существующих преобразователей частоты на основе микроконтроллеров Texas Instruments серии С2хх;

- разработаны устройства для защить[ трехфазных асинхронных электродвигателем в однофазных сетях от анормальных и аварийных режимов и измерения времени действия перегрузочного тока.

Реализация результатов работы.

Алгоритм работы разработанной релейно-векторной системы прямого управления моментом асинхронного электропривода использовался в опытно-конструкторской работе в ОАО «Схема» и является управляющим алгоритмом преобразователя частоты, прошедшего экспериментальные исследования в ОАО «Ставропольская ГРЭС». Разработанное устройство для защиты трехфазных асинхронных электродвигателей внедрено и обеспечивает защиту электродвигателей вентиляторов охлаждения силовой установки преобразователей напряжения, серийно выпускаемых ОАО «Электроавтоматика». Разработанное устройство для защиты электрооборудования и измерения времени действия перегрузочного тока находится на стадии внедрения в производство в ЗАО «КИЭП Энергомера».

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Анализ опыта внедрения частотно-регулируемого асинхронного электропривода на электростанциях. Оценка состояния и тенденций в области со-пременных методов управления асинхронным электроприводом. Требования к системам управления регулируемого асинхронного электропривода.

2. Результаты исследования классической структуры системы прямого управления моментом асинхронного электропривода: структура, алгоритм работы и математический аппарат. Достоинства и недостатки системы,

3. Результаты разработки и исследования гибридного регулятора управляемых координат статора асинхронного электродвигателя для релейно-векторной системы частотно-регулируемых асинхронных электроприводов па основе систем на нечеткой логике.

4. Эксперимен тальная установка для исследования систем управления частотио-регулируемым асинхронным электроприводом. Результаты исследования, отличающиеся снижением уровня пульсаций регулируемых координат.

5. Способ построения противоаварийной автоматики вспомогательного электропривода, основанный на регистрации возникновения несимметрии то-' ков статора трехфазного асинхронного электродвигателя при анормальных режимах работы, и структура устройств, реализующих его.

Апробация работы и публикации.

Основные положения и научные результаты диссертации докладывались автором на Vil, VIII, IX региональных научно-практических конференциях «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону» (г. Ставрополь, СевКавГГУ, 2004, 2005, 2006 гг.); XXXIII, XXXIV научно-технических конференциях по итогам работы профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов (г. Ставрополь, СсвКавГТУ, 2004, 2005 гг.); IV международной научно-практической конференции «Современные энергетические системы и комплск-

сы и управление ими» (г. Новочеркасск, ЮРГТУ (НПИ), 2004 г.). Основные результаты диссертационного исследования опубликованы в 12 работах, из них-одна статья в ведущем рецензируемом научном журнале, одна заявка на изобретение Российской Федерации, один патент Российской Федерации на полезную модель и одно свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и приложений. Работа изложена на 183 страницах, в том числе: 148 страниц основного текста, включая 35 рисунка и 10 таблиц; список использованных источников из 142 наименований; 5 приложений.

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цели и задачи научных исследований, отражена структура диссертации. Сформулированы научная новизна основных результатов работы и их практическая ценность.

В первой главе выполнен анализ состояния проблемы повышения эффективности эксплуатации основных механизмов собственных нужд электростанций. На рисунке 1 приведена диаграмма, иллюстрирующая типичные средневзвешенные потери мощности на собственные нужды по группам механизмов, оснащенных асинхронными электроприводами с постоянной частотой вращения, энергоблока 200 МВт. Проанализированы причины, ограничивающее широкое внедрение регулируемого электропривода в электроэнергетике Российской Федерации.

Группы потребителей: 1 - топливоподача; 2-мельницы;

3 - насосы гидрозолоудаления;

4 - тягодутьевые вентиляторы;

5 - Дымососы;

6 - питательный насос котла;

7 - конденсатные насосы;

8 - циркуляционные насосы;

9 - вспомогательные механизмы энергоблока(маслопасос-ные установки, касосы газоохладителей и т.п.).

Группы потребителей

16

12345 6 789

Рисунок 1 - Потери на собственные нужды ТЭС

к - отношение электроэнергии, потребляемой механизмами собственных нужд, оснащенных регулируемым электроприводом к электроэнергии потребляемой системой собственных нужд;

Вэ - экономия удельного расхода топлива; ДЭ*с„ — экономия электроэнергии на собственные нужды.

С С,2 С,А С,6 С,8 к ■

Рисунок 2 -Экономия электроэнергии (топлива) при относительном

потреблении регулируемыми механизмами собственных нужд ТЭС

Сформулированы основные пути повышения энергетической эффективности асинхронных электроприводов эксплуатируемых па электростанциях:

В рамках первого направления для снижения потерь энергии в асинхронном электроприводе можно использовать следующие пути.

1. Обоснованный выбор установленной мощности электродвигателей, соответствующей реальным потребностям управляемого механизма.

2. Переход на более экономичные электродвигатели.

3. Переход к более совершенной, с энергетической точки зрения, системе электропривода.

4. Использование специальных технических средств, обеспечивающих минимизацию потерь энергии в электроприводе.

5. Совершенствование алгоритмов управления электроприводом в системах «преобразователь частоты - асинхронный электродвигатель» на основе энергетических критериев оценки его качества

В рамках второго направления снижения потребления энергии решающее значение имеют переход от нерегулируемого электропривода к регулируемому и повышение уровня автоматизации за счет включения в контур регулирования ряда технологических параметров (давления, расхода, температуры и т. д.).

Для третьего направления снижения потребления энергии характерны совершенствование системы электропривода в сочетании с автоматизацией технологического процесса и правильный выбор соответствующего по качеству регулирования электропривода из уже имеющихся или разработка новых, более качественных систем.

Автором сформулированы требования к системе управления частотно-регулируемого электропривода в схеме собственных нужд электростанций. Обосновано использование частотно-регулируемого электропривода для основных и вспомогательных механизмов электростанций на основе современного и перспективного метода управления — системы прямого управления моментом асинхронного электродвигателя, - с точки зрения качества процесса регулирования и затрат на его реализацию.

Во второй главе автором выполнены исследование и анализ системы прямого управления моментом асинхронного электропривода. Приведено математическое описание системы. Выявлены недостатки, ограничивающие его применение в составе собственных нужд электростанций и технологических процессах производства электроэнергии.

Определены основные отличия системы прямого управления моментом асинхронного электродвигателя от традиционных систем скалярного и векторного управления:

1) наличие релейных гистерезисных регуляторов магнитного потока статора и электромагнитного момента асинхронного электродвигателя;

2) наличие математической модели асинхронного электродвигателя для вычисления управляемых координат: потокосцепления статора, электромагнитного момента, частоты вращения ротора;

3) наличие табличного вычислителя оптимального вектора напряжения, прикладываемого к статорным обмоткам асинхронного электродвигателя;

. 4) наличие идентификатора фазового сектора, определяющего мгновенное положение вектора потокосцепления статора электродвигателя;

5) отсутствие преобразователей координат;

6) отсутствие регуляторов составляющих тока статора асинхронного электродвигателя;

7) отсутствие широтно-импульсной модуляции для формирования выходного напряжения автономным инвертором.

Структура классической системы прямого управления моментом асинхронного электропривода показана на рисунке 3.

моментом асинхронного электродвигателя

Показано, что основой алгоритма прямого управления моментом асинхронного электропривода является таблица переключений силовых ключей автономного инвертора напряжения. Строками в таблице переключений являются выходные сигналы регуляторов системы регулирования. Столбцами таблицы переключений являются номера фазовых секторов, на которые условно разбита фазовая плоскость - рисунок 4.

а, Р - оси неподвижной системы координат;

- вектор потокосцепления статора асинхронного электродвигателя;

Тм, Ч'5р - проекции вектора потокосцепления статора электродвигателя;

- мгновенное значение угла поворота вектора потокосцепления статора относительно оси а;

ИрЫб - номера фазовых секторов.

Рисунок 4 - Положение вектора потокосцепления статора 4's на фазовой пространственной плоскости (фрагмент)

Величина угла ys даст информацию о принадлежности вектора потокосцепления статора Ч'5 сектору па фазовой плоскости. Поэтому угол ys является исходной информацией для определителя фазового сектора, но на практике номер фазового сектора определяется значением тригонометрической функции sin 4/3 и cos v|/s, так как любые операции с иррациональными числами приводят к возникновению накапливающейся ошибки.

Выражение для вычисления частоты вращения ротора в системе прямого управления моментом асинхронного электродвигателя состоит из двух уравнений: уравнения частоты вращения поля ротора электродвигателя и уравнения снижения частоты вращения ротора электродвигателя от нагрузки:

Ч*

■Р

С0„ =-

dt

d¥

щ dt

ч>2

До) = -

'3ÍX

(i)

Показано, что дифференцирование непрерывных функций (производные составляющих потокосцепления ротора асинхронного электродвигателя в уравнении (1)) приводит к возникновению вычислительной ошибки, которая влияет на качество работы системы в целом. Частично ошибка демпфируется релейным регулятором момента, тем не менее, она вызывает колебания частоты вра-

щеиия ротора асинхронного электродвигателя. На рисунке 5 приведены истинная и вычисленная частоты вращения ротора асинхронного электродвигателя при пуске.

Время, с Время, с

Рисунок 5 - Реальное (а) и расчетное (б) значения частоты вращения ротора асинхронного электродвигателя при пуске

Показано, что процессы в асинхронном электроприводе с прямым управлением моментом имеют квазиустановившийся характер, поскольку гистере-зисные релейные регуляторы потокосцепления статора и электромагнитного момента электродвигателя в установившемся режиме работы остаются в автоколебательном режиме, что вызывает высокочастотные колебания электромагнитного момента, тока и потокосцепления статора асинхронного электродвигателя в установившихся режимах работы, рисунок 6.

Время, о. е. Врем*, о, е.

Рисунок 6 - Квазиустановившиеся электромагнитный момент (а) и ток статора (б) асинхронного электродвигателя в системе прямого управления моментом

Амплитуда и частота квазиустановившихся колебаний определяются настроечными параметрами релейных регуляторов (величиной гистерезисного допуска и зоны нечувствительности). Общая тенденция такова, что при снижении частоты вращения частота квазиустановившихся колебаний электромагнитного момента и тока статора электродвигателя возрастает, амплитуда колебаний снижается, чего нельзя отнести к характеру изменения потокосцепления статора, амплитуда колебаний которого мало зависит от установившегося значения частоты вращения ротора, а определяется величиной гистерезисного допуска соответствующего релейного регулятора.

В третьей главе предложен способ совершенствования системы релейно-векторного управления частотно-регулируемым асинхронным электроприводом, заключающийся в использовании гибридного регулятора частоты вращения, содержащего классический ПИ-регулятор и ПИ-фаззи-регулятор. Также выполнен сопоставительный анализ методами математического моделирования других типов регуляторов: ПД-фаззи-ре1улятора, И-регулятора и их комбинаций. Результаты анализа ранжированы по критерию качества процесса регулирования частоты вращения ротора асинхронного электропривода.

Разработанные фаззи-регуляторы реализованы в соответствии со структурой, представленной на рисунке 7, а их работа задастся набором правил, основной формой которых для входных переменных является усреднение, т. е. конъюнкция:

Если е А|Л И §2€ Агп И ... И е Ап,1„, то цеВ), (2)

где 5г. измеренные конкретные значения фаззических входных

переменных Х|, х2,х„;

А|.и. А2.ц, •••> А„,|„ - термы входных переменных (первый индекс обозначает номер переменной, второй - номер терма);

т) - вычисленное конкретное значение физической выходной неременной;

Bj - терм с номером j выходной переменной.

ч

G,

Atit;

Cj

L

функции

приналлежностк

1

1 nt; I-— о. 1 s Аппарат иечеткогс логическо!1© вывода àuit;

J s •е-

ж *

1 a e База нечетких правил ■в-и Ч

AUj(t) = —

IX,

Ое, 0„, Gdu -

параметры

регуляторов.

Рисунок 7 — Функциональная схема фаззи-регулятора

На рисунке 8 представлены функции принадлежности входных Е(Ц и ДЕ(() и выходной и(0 величин. Преобразование входных термов в выходные с передачей от входа к выходу значений функций принадлежности (нечеткий логический вывод) реализовано по алгоритму Мамдани, а этап дефаззификации -методом «центра тяжести», модифицированного в синглтон-функцию.

М1Е(0Ш4Е(0В

PS PM

(1[Дч(1)]

NB NM NS Zp PS PM PB '1 À À

Е(ДЕ)

-9-6 -3 0 3 6 9

6)

Ди(1)

Рисунок 8 - Функции принадлежности входных E(t) и AE(t) (а) и выходной u(t) (б) величин

В результате проведенного анализа установлено, что в классической структуре релейно-векторного управления асинхронным электроприводом во внешнем контуре регулирования координат электродвигателя наибольшее распространение получил классический пропорционально-интегральный (Г1И) регулятор. Он обладает достаточной для систем данного класса точностью, но не обеспечивает необходимой робастности системы но отношению к внешним воздействиям и параметрам электродвигателя. ПИ-фаззи-регулятор, основанный на нечеткой логике, является существенно более робастным по отношению к колебаниям координат и параметров электропривода, однако вносит большую ошибку регулирования, что вызвано размером базы правил алгоритма. Авторское решение состоит в объединении обоих типов регуляторов и объединенный, получивший название «гибридный регулятор», структурная схема которого представлена на рисунке 9.

е; е:

Рисунок 9 - Структурные схемы гибридных регуляторов: ГШ-типа (а) и ПД/И-типа (б)

Принцип работы гибридного регулятора ГШ-типа заключается во включении в контур регулирования классического или фаззи-регулятора в зависимости от режима работы электропривода. Выбор типа регулятора осуществляется модулем коммутации (селектором состояний), работа которого подчинена условию:

если |е| <, 9 мин"1, то включен ПИ - рсчу.пятор (1);

(3)

если |е| > 9мин"\ то включен ПИ-фаззи-регулягор (0);

Пороговое значение 9 мин'1 определено округлением средиеквадратиче-ской ошибки регулирования частоты вращения ротора электродвигателя Г1И-фаззи-регулятором при работе в установившемся режиме, значение которой составляет 8,56 мин"1. В данном случае ошибка фаззи-регулятора обратно-пропорциональна тактовой частоте работы микропроцессорного устройства.

На рисунке 10 представлены результаты моделирования работы гибридного регулятора ПИ-типа в контуре регулирования частоты вращения ротора асинхронного электродвигателя. Установлено, что классический ПИ-регулятор обладает более высокой точностью регулирования в установившемся режиме, в то время как ПИ-фаззи-регулятор обеспечивает более высокое быстродействие и отсутствие перерегулирования и случае, когда отклонение частоты вращения ротора не превышает 9 мин"1.

'з: . ж

£ 1200

х

I

§ 1190

1180 1

о

л !

к— 'ГО 1-фаззи-регуля1

1'

о

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

Время, с

Рисунок 10- Характеристики работы гибридного регулятора

Математическое моделирование системы релсйно-векторного управления частотно-регулируемого асинхронного электропривода осуществлялось в программном комплексе МаИлЬ на БштоИпк-модели в соответствии со структурной схемой, представленной на рисунке II, и математической моделью системы прямого управления моментом (4). Моделирование выполнено для трехфазного асинхронного электродвигателя ЛИР56В2УЗ.

Р I ,

тгр+1 _

Ь,(стТ, +1) 1 Ь,(аТ,р + 1)

М'... +

• Т,р + 1

«.-^(м.-мД-

где Т, = Ь /К г - электромагнитная постоянная времени роторной цепи асинхронного электродвигателя; ,

Н - суммарный приведенный к валу электродвигателя момент инерции ротора и механизма; , ■

М0 — момент статического сопротивления механизма.

Т,

(^ф-^.^Кр»'. ^(^„-^.'„Кр.;

(4)

Рисунок 11 - Структура математической модели системы релейно-векторного управления асинхронным электроприводом

Показателем качества процесса регулирования частоты вращения ротора асинхронного электропривода выбрана среднеквадратическая ошибка частоты вращения ротора электродвигателя. Результаты моделирования представлены в таблице 1. Анализ адаптивных свойств предложенных типов регуляторов осуществлялся по результатам реакции системы управления при подачо ступенчатого импульса задания 100 мин"1 ротора нагруженного асинхронного электродвигателя.

Таблица 1 - Результагы моделирования релейио-векторной системы

Тип регулятора Среднеквадратическая ошибка частоты вращения ротора асинхронного электродвигателя

1500 мин"1 900 мин 600 мин"1 100 мин"'

ПИ-регулятор 32,12 6,75 6,1 8,9

ПИ-фаззи-регулятор 8,98 4,89 3,72 6,52

Гибридный регулятор ПИ-типа 8,56 4,52 3,45 ¿,24

Гибридный регулятор И/ПД-типа 8,56 4,87 4,07 5,2

ПД-фаззи-регул ятор 62,62 46,89 39,22 34,6

В результате проведенного анализа результатов математического моделирования предложенных типов регуляторов управляемых координат, сформулированы их преимущества и недостатки, что позволило ранжировать регуляторы по приоритетам использования в системах релейно-векторного управления (таблица 2), и установлено, что разработанный автором гибридный регулятор ПИ-типа является оптимальным по совокупному критерию качества режимов работы.

Подтверждено, что классический ПИ-регулятор не обеспечивает быстрой реакции и робастности к колебаниям параметров системы частотного регулирования асинхронного электропривода. ПД-фаззи-регуля гор обладает большей ошибкой в установившемся режиме, что вызвано отсутствием интегральной составляющей. ПИ-фаззи-рсгулятор, имеющий нелинейную характеристику, обеспечивает высокое быстродействие, робастность к колебаниям нагрузки и малую ошибку регулирования.

Таблица 2 -Сравнение регуляторов систем управления по результатам моделирования

Приоритет Режимы работы системы управления асинхронным электродвигателем АИР56В2УЗ

Установившийся режим Переходный режим Режим вариации нагрузки

. 1 Гибридный регулятор ПИ-типа Гибридный регулятор ПИ-типа, ПИ-фаззи-регулятор ПИ-фаззи-регулятор, гибридный регулятор ПИ-типа

2 Гибридный регулятор И/ПД-типа Гибридный регулятор И/ПД-типа Гибридный регулятор И/ПД-типа

3 ПИ-фаззи-регулятор ПИ-регулятор ПИ-регулятор .

4 ГШ-регулятор ПД-фаззи-регулятор ПД-фаззи-регулятор

5 ПД-фаззи-регулятор - . -

В четвертой главе разработана экспериментальная установка для натурного исследования частотно-регулируемого асинхронного электропривода с ре-лейно-векторным управлением. Описана структура и результаты натурных экспериментов, характеристики работы сопоставлены с результатами математического моделирования. Предложен способ и разработано устройство противо-аварийной автоматики трехфазных асинхронных электродвигателей при работе в однофазных сетях. ■

Структура экспериментальной установки представлена на рисунке 12, и представляет собой совокупность следующих основных частей:

1 ) измсрителыю-инструментальное_обеспеченис;

2) система управления;

3) преобразовательная часть;

4) элсктромашинный агрегат.

Измерительно-инструментальное обеспечение представляет собой совокупность цифрового осциллографа GDS-820C, персонального компьютера с внутрисхемным Л AG-эмулятором SM510PC1 и программного обеспечения Code Composer Studio 2.21.

Система управления состоит из платы контроллера на базе микроконтроллера TMS320LF2406A, модуля драйверов IGBT на базе микросхем TLP251, модуля согласования сигналов и датчиков обратной связи: датчика напряжения звена постоянного тока на основе делителя напряжения и двух датчиков фазных токов статора асинхронного электродвигателя LTS 6-NP/SP14.

Рисунок 12 - Структурная схсма экспериментальной установки частотно-регулируемого асинхронного электропривода

Рисунок 13 - Фотоснимок экспериментальной установки частотно-регулируемого асинхронного электропривода (без нагрузочной машины)

Преобразовательная часть установки состоит из неуправляемого выпрямителя и автономного инвертора напряжения, интегрированных н силовой модуль В8МЮ0Р120.

Электромашинный агрегат состоит из трех, соединенных между собой переходными муфтами, электрических машин:

1. Трехфазного асинхронного электродвигателя типа АИР56В2УЗ.

2. Нагрузочной машины постоянного тока типа 4ПК80А2.

3. Тахогенератора на базе электродвигателя постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов типа 8М-Б48В.

Программное обеспечение экспериментальной установки релейно-векторного управления частотно-регулируемым асинхронным электроприводом реализует классический алгоритм прямого управления моментом с гибридным регулятором ПИ-типа. Исходный код программного обеспечения выполнен на языке высокого уровня Си с фрагментами требовательных к вычислительным ресурсам участков программы на языке низкого уровня Ассемблер.

С целью оценки степени приближения процессов в математической модели к процессам в асинхронном электродвигателе был выполнен расчет статической характеристики электродвигателя в соответствии с уравнениям и Клосса и Парка-Горева. Сопоставление полученных данных показало, что максимальное расхождение не превышает 4 %. Таким образом, математическая модель воспроизводит электромеханические процессы в асинхронном электродвигателе АИР56В2УЗ с удовлетворительной для натурных исследований точностью.

При анализе статических режимов работы частотно-регулируемого асинхронного электропривода с релейио-векторным управлением рассматривались кривые изменения фазных напряжений и токов асинхронного электродвигателя ~ рисунок 14.

0 0,01 0,02 0,03 0,04 0 0,01 0,02 0,03 0,04

Рисунок 14 - Расчетные (а) и экспериментальные (б) кривые фазного напряжения (иф) и фазного тока (1ф) асинхронного электродвигателя АИР56В2УЗ

Подтверждено, что явно выраженное импульсное заполнение кривой фазного напряжения на выходе автономного инвертора обусловлено автоколебательным режимом работы гисгерезисных релейных регуляторов. Высокочастотные пульсаций в кривой фазного тока асинхронного электродвигателя также

время,с

время,с

присутствуют, однако первая гармоническая составляющая тока статора электродвигателя явно преобладает.

С целью проверки соответствия математической модели реальной системе в динамических режимах работы частотно-регулируемого асинхронного электропривода, были получены экспериментально и при помощи математической модели характеристики изменения частоты вращения рогора асинхронного электродвигателя, рисунки 15 и 16.

I6C

мс

12С

юс

8С 6С 4С 2С

. ''' 1 1 1,4« . 1

.....гп ~ т ___i жЬеЫ ТТ 5..1...........t........ -r--j--- i i L _ _t___ 1 _ _l___ _

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 l

1 1 1 Л, -4Í t IMLVC ' ■-......\...............-Г 1 1 1 1 1 1 l„ - I e l^-jc ---- 1 1 1 1 ----- 1 ____

I 1 1

1__1 1 -i 1 1 t

1 1 1 1 1 1 1 1 . 1 I I 1 1 1 1 1 1 1 1 1 . 1

Рисунок 15 - Экспериментальная осциллограмма частоты пришения ротора асинхронного электродвигателя ЛИР56В2УЗ

время, i

Рисунок 16- Расчетная характеристика частоты прищеп ротора асинхронного электродвигателя АИР56В2УЗ

Сопоставление результатов экспериментальных исследований и математического моделирования указывает на их расхождение, которое составило менее 30%. Некоторую погрешность в результат вносят допущения, принятые при математическом моделировании. Результаты эксперимента подтвердили целесообразность использования гибридного регулятора в системе релсйно-векторного управления частотно-регулируемым асинхронным электроприводом, так как он позволяет оптимизировать процесс регулирования частоты вращения ротора асинхронного электродвигателя АИР56В2УЗ.

Энергетические характеристики частотно-регулируемого асинхронного электропривода оценивались по осциллограммам пульсаций электромагнитного момента частотно-регулируемого асинхронного электродвигателя - рисунок 17.

Рисунок 17 - Осциллограммы каналов пульсаций электромагнитного момента асинхронного электродвигателя АИР56В2УЗ усовершенствованной (а) и классической систем управления моментом (б)

Сопоставление кривых, изображенных на рисунке 17, показывает снижение пульсаций электромагнитного момента асинхронного электродвигателя в системе реленно-векторного управления в 2,46 раза, что определяется работой фаззи-регулятора, обладающего высоким быстродействием. Следствием сужения канала пульсаций электромагнитного момента является снижение напряжения, прикладываемого автономным инвертором к обмоткам статора, и, как следствие, снижение потребляемой преобразователем частоты мощности, что подтверждено актом испытаний опытного образца преобразователя частоты с системой релейно-векторного управления. Другим, априорно ожидаемым эффектом от снижения пульсаций электромагнитного момента является снижение уровня электромагнитных помех, передаваемых преобразователем частоты в питающую сеть, что расширяет область его применения в соответствии с ГОСТ 13109-97.

Автором предложен способ и разработано устройство для защиты трехфазных асинхронных электродвигателей в однофазных сетях от анормальных и аварийных режимов, а также подана заявка на изобретение Российской Федерации, регистрационный №2005132694/09(036624), в котором используется новый способ контроля состояния асинхронных электродвигателей, основанный на регистрации возникновения несимметрии напряжений при аварийных режи-

мах работы. Принципиальная электрическая схема устройства показана па ри сунке 18.

N РГ-

Рисунок 18 - Устройство дли защиты трехфазных асинхронных элотродийга-телей в однофазных сетях от анормальных и аварийных режимов

Предложенное устройство для зашиты трехфазных асинхронных электродвигателей, по сравнению с известными техническими решениями, имеет следующие преимущества:

1) обеспечивает возможность защиты как одного, так и группы электродвигателей;

2) не требует использования датчиков тока и тахогеператора;

3) имеет повышенную коммутационную способность исполнительного органа по сравнению с контактными устройствами;

4) обеспечивает возможность использования устройства в составе цифровых систем диагностики, управления и контроля;

5) обладает повышенной устойчивостью как отключенного, так и включенного состояний за счет триггерного построения управляющей части схемы;

6) обеспечивает помехоустойчивость схемы за счет построения управляющей части на триггериых элементах.

Принцип работы, положенный в основу данного устройства, был применен в устройстве для определения длительности пуска электродвигателя, новизна которого защищена патентом Российской Федерации на полезную модель.

Основные выводы и результаты

1. Обоснована актуальность повышения эффективности эксплуатации основных механизмов собственных нужд электростанций посредством применения частотно-регулируемого асинхронного электропривода.

2. Систематизирована информация о современных методах управления асинхронными электродвигателями, определены пути повышения энергетической эффективности асинхронных электроприводов. Обоснован выбор метода прямого управления моментом частотно-регулируемого асинхронного электропривода, как наиболее эффективного для технологических процессов электростанций.

3. В результате проведенных исследований квазпустановнвшихся режимов релейно-векторной системы прямого управления моментом частотно-регулируемого асинхронного электропривода выявлены эксплуатационные недостатки данного метода, заключающиеся в наличии высокочастотных пульсаций основных координат асинхронного электродвигателя в среднем и нижнем диапазоне частот вращения ротора, что ограничивает область его применения.

4. Классическая система прямого управления моментом асинхронного электродвигателя характеризуется широкой полосой пульсаций электромагнитного момента до 30 %, тока до 50 % и потокосцепления статора до 5 %, что является первопричиной низкого качества процесса регулирования и повышенного энергопотребления.

5. Предложен способ совершенствования релейно-векторной системы прямого управления моментом асинхронного электропривода, позволяющий обеспечить качественное регулирование его основных координат во всем диапазоне частот вращения ротора: гибридный регулятор, основанный на классическом и фаззи-регуляторах ПИ-типа.

7. Разработана и изготовлена экспериментальная установка частотно-регулируемого асинхронного электропривода на основе современных средств контроля и регистрации, работающая под управлением оригинального программного обеспечения (свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2006611579 от 12.05.2006).

8. Проведены экспериментальные исследования релейно-векторной системы управления частотно-регулируемым асинхронным электроприводом, подтверждающие эффективность предложенной методики совершенствования классической системы прямого управления моментом.

9. Разработано устройство для защиты от аварийных режимов трехфазных асинхронных электродвигателей вспомогательного электропривода при работе в однофазных сетях, позволяющее обеспечить защиту как одного, так и группы электродвигателей (заявка на изобретение №2005132694 от 24.10.2005), и устройство для защиты электрооборудования и измерения времени действии перегрузочного тока (патент Российской Федерации на полезную модель № 54461 от 27.06.2006).

Основные публикации по диссертационной рабоге

Статья в ведущем рецензируемом журнале, определенном перечнем ВАК:

1. Минаков В. Ф., Шевцов М. А., Пустахайлов С. К и др. Математическое моделирование автоматизированных информационных процессов // Вестник Северо-Кавказского государственного технического университета. - 2006. -№3 (7).-С. 15-19.

Публикации в материалах конференций, сборниках трудов:

2. Шевцов М. А., Пустахайлов С. К., Любицкий М. В. Применение современных компьютерных программ при исследовании автоматизированного электропривода // Материалы VI региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону». - Ставрополь: СевКавП'У, 2002. - С. 69-70.

3. Шевцов М. А., Минаков В. Ф. Влияние пульсаций тока статора на параметры работы асинхронного электродвигателя при частотном регулировании //' Материалы VII региональной научно-техническом конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону». - Ставрополь: СевКавП У, 2003. ~ С. 51-52.

4. Шевцов М. А. Совершенствование систем управления частотно-рсгулирусмым асинхронным электроприводом // «Материалы XXXIII научно-технической конференции по итогам работы профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов СевКавП'У за 2003 год». — Ставрополь: СевКавП'У, 2004. - С. 62-63.

5. Минаков В. Ф., Минакова Т. Н., Шевцов М. Л., Пуетахайлон С. К. Схемотехника снижения ударных и пусковых токов // Материалы VIII региональной научно-технической конференции «Вузовская паука - Северо-Кавказскому региону». - Ставрополь: СевКа»! "ГУ, 2004. - С. 94.

6. Шевцов М. А., Минаков В. Ф. Применение ЦПОС в преобразователях частоты с DTC-алгоритмом управления // Материалы IV международной научно-практической конференции «Современные энергетические акте мы и комплексы и управление ими». - Новочеркасск: ЮРГГУ (11ПИ), 2004. - С. 55-57.

7. Шевцов М. А., Минаков В. Ф. Устройство для автоматического отключения конденсаторного асинхронного электродвигателя при возникновении аварийных режимов работы // Материалы XXXIV научно-технической конференции по итогам работы профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов СевКавГТУ за 2004 год. - Ставрополь: СсвКанГГУ, 2005. - С. 116-117.

8. Шевцов М. А., Минаков В. Ф. Программная модель частотно-регулируемого асинхронного электропривода // Материалы IX региональной научно-технической конференции «Вузовская паука - Северо-Кавказскому региону». - Ставрополь: СевКавП'У, 2006. - С. 83-84.

9. Шевцов М. А., Минаков В. Ф., Дубограев Г1. В. Усовершенствованный алгоритм DTC частотно-регулируемого асинхронного электропривода // Материалы международного научно-практического семинара «Гуманитарные и эко-

комические проблемы информатизации современного общества». - Ставрополь: МГЛПИ, 2006. - С. 32-36.

10. Заявка на изобретение Российской Федерации №2005132694. Устройство для защиты трехфазных асинхронных электродвигателей в однофазных сетях от анормальных и аварийных режимов. Шевцов М. Л., Пустахайлов С. К., Минакон В. Ф. - Зарег. 24.10.2005 г.

11. Патент Российской Федерации па полезную модель Яи 54461 Ш НОIII 3/08. Устройство для защиты электрооборудования и измерения времени действия перегрузочного тока. Шевцов М. Л., Пустахайлов С. К., Мина-ков В. Ф. - Зарег. 27.06.2006 г.

12. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2006611579. Система управления частотно-регулируемым асинхронным электроприводом. Шевцов М. А. - Зарег. 12.05.2006 г.

Подписано в печать 25.08.2006 г. Формат 60\84 1/16 Усл. печ. л. - 1,5 Уч.- изд. л. - 1 Бумага офсстшя. 11счап> офсетная. Заказ 535 Тираж 100 экз. ГОУ НПО «Северо-Кавказский государственный технический университет»

_ 355029 г. Ставрополь пр. Кулакова, 2

Издательство Северо-Кавказского государственного технического университета Отпечатано в типографии СевКавГТУ

ВВЕДЕНИЕ.

1 СОСТОЯНИЕ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМОГО АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА.

1.1 Технико-экономические предпосылки применения частотно-регулируемых асинхронных электроприводов на электростанциях.

1.2 Аналитический обзор средств частотного управления асинхронным электроприводом.

1.3 Анализ методов управления частотно-регулируемым асинхронным электроприводом.

1.4 Аналитический обзор современных методов управления параметров асинхронных электродвигателей.

1.5 Основные пути повышения энергетической эффективности асинхронных электроприводов.

Выводы по первой главе.

2 ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ ПРЯМОГО УПРАВЛЕНИЯ МОМЕНТОМ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА.

2.1 Система прямого управления моментом асинхронного электропривода.

2.2 Математический аппарат системы прямого управления моментом.

2.3 Недостатки системы прямого управления моментом асинхронного электропривода.

Выводы по второй главе.

3 РАЗРАБОТКА РЕЛЕЙНО-ВЕКТОРНОЙ СИСТЕМЫ

УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ.

3.1 Предпосылки к совершенствованию системы прямого управления моментом асинхронного электродвигателя.

3.2 Разработка цифрового регулятора потокосцепления статора асинхронного электродвигателя.

3.3 Моделирование релейио-векториой системы управления асинхронным электродвигателем.

Выводы по третьей главе.

4 РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМОГО АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА.

4.1 Разработка экспериментальной установки.

4.2 Моделирование системы управления частотно-регулируемым асинхронным электроприводом.

4.3 Анализ результатов эксперимента и моделирования режимов работы частотно-регулируемого электропривода.

4.4 Совершенствование противоаварийной автоматики вспомогательного электропривода собственных нужд электростанций.

Выводы по четвертой главе.

Актуальность работы. Одним из стратегических направлений развития электроэнергетики Российской Федерации является техническое перевооружение и реконструкция более половины эксплуатируемых тепловых электростанций с продлением их ресурса и заменой основного и вспомогательного оборудования на новое с улучшенными технико-экономическими характеристиками. При этом задачи повышения эффективности топливоиспользования, энерго- и ресурсосбережения сформулированы в Федеральном законе «Об энергосбережении (от 03.04.1996 N 28-ФЗ ред. от 05.04.2003)», а во втором основополагающем документе «Положение о нормировании расхода топлива на электростанциях (РД 153-34.0-09.154-99)» обозначены как приоритетные. Для энергетической отрасли это тем более актуально, так как, по данным Департамента генеральной инспекции РАО «ЕЭС России», к началу 1990 года технические возможности повышения рабочих параметров парогенераторов и турбин были , практически исчерпаны, а к началу 2005 года мощность устаревшего и требующего модернизации парка генерирующего оборудования составила более 80 млн. кВт. Поэтому дальнейшее развитие электроэнергетики Российской Федерации возможно только на основе применения эффективных энерго- и ресурсосберегающих технологий.

Объективные противоречия между состоянием энергетической базы и непрерывной потребностью в электрической энергии находят свое отражение в интенсификации научно технического поиска путей своего разрешения. Его стратегическое направление сводится к изменению принципов эксплуатации и обслуживания электрооборудования и, в конечном счете, управления этим процессом. Опыт ведущих стран мира за последние 15-20 лет показывает, что одно из наиболее эффективных решений, применяемых в программах энергосбережения в электроэнергетике - повышение коэффициента полезного действия и снижение потерь мощности, потребляемой многочисленными механизмами собственных нужд электростанций. В данном случае снижение затрат энергии, потребляемой механизмами собственных нужд, достигается за счет применения . . , 4 электропривода с регулируемой частотой вращения - частотно-регулируемого асинхронного электропривода. Его основу составляет трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором и преобразователь с переменной (регулируемой) частотой напряжения питания. Частотное регулирование производительности насосов, компрессоров и вентиляторов на тепловых электростанциях позволяет исключить дросселирование потока жидкости или газа механическими регуляторами, снизить потребление энергии, а также исключить гидро- и электродинамические удары при пусках механизмов и других переходных процессах, что приводит к снижению износа тепломеханического и электрического оборудования электростанций наряду с продлением срока эксплуатации.

Существующие методы и средства частотного управления асинхронным электроприводом позволяют обеспечить необходимое качество процесса регулирования производительности механизмов собственных нужд электростанций. Однако преобразователь частоты, в силу сложности алгоритма управления и большой стоимости его реализации в готовом устройстве, применяется только на ответственном оборудовании технологических процессов электростанций, в связи с чем, возможность применения частотного регулирования для каждого механизма, снабженного асинхронным электродвигателем, ограничена.

Таким образом, в настоящее время сложилась потребность в создании современных и экономичных, с точки зрения разработки, методов и средств управления асинхронным электроприводом технологических процессов электростанций, позволяющих достигать необходимых технико-эксплуатационных показателей работы.

Целью работы является совершенствование технического обеспечения технологических процессов электростанций путем разработки алгоритмов управления и средств частотного регулирования асинхронных электроприводов механизмов собственных нужд и противоаварийной автоматики вспомогательного электропривода.

Основные задачи

1. Анализ методов и средств повышения эффективности работы электроприводов собственных нужд электростанций, выбор перспективного метода частотного регулирования асинхронных электроприводов технологических процессов электростанций;

2. Исследование структуры и математического аппарата классического алгоритма прямого управления моментом асинхронного электропривода, определение основных направлений совершенствования;

3. Разработка и исследование усовершенствованной системы релейно-векторного управления частотно-регулируемым асинхронным электроприводом;

4. Разработка цифровой системы релейно-векторного управления частотно-регулируемым асинхронным электроприводом на базе микропроцессорной техники и проведение экспериментальных исследований его характеристик;

5. Совершенствование средств противоаварийной автоматики вспомогательного электропривода сильноточной преобразовательной техники.

Методы исследования

Для решения поставленных задач использовались методы математического моделирования систем управления и электрических цепей, теории электрических цепей и нечеткой логики, прикладное программирование, натурные и вычислительные эксперименты.

Научная новизна

1. Обоснована целесообразность использования частотно-регулируемого асинхронного электропривода в технологических процессах электрических станций Российской Федерации. Показано, что экономия электроэнергии на собственные нужды достигает 8-10 % номинального расхода, а снижение удельного расхода топлива - до 1,6-2 г/кВт-ч условного топлива. Сформулированы требования к частотно-регулируемому асинхронному электроприводу при работе в составе собственных нужд электростанций. Обоснован выбор алгоритма прямого управления моментом асинхронного электродвигателя в качества основного.

2. Исследована классическая система прямого управления моментом частотно-регулируемого асинхронного электропривода технологических процессов электростанций. Определены ее существенные недостатки: пульсации электромагнитного момента до 30 %, тока статора до 50 %, качество процесса регулирования не соответствует требованиям, предъявляемым к электромеханическому оборудованию, эксплуатируемому на электростанциях.

3. Разработан и исследован основанный на нечеткой логике гибридный регулятор управляемых координат асинхронного электродвигателя, позволяющий оптимизировать переходные процессы, повысить скорость реакции системы регулирования на возмущающие воздействия и сократить в 2,46 раза пульсации управляемых координат асинхронного электродвигателя.

4. Разработана экспериментальная установка с цифровыми средствами контроля и регистрации параметров частотного регулирования асинхронных электродвигателей, отличающаяся открытой архитектурой.

5. Предложен принцип построения устройств противоаварийной автоматики вспомогательного электропривода, основанный на авторской схеме регистрации возникновения несимметрии токов статора трехфазного асинхронного электродвигателя при анормальных режимах работы.

Практическая ценность и реализация результатов работы

1. Разработана усовершенствованная релейно-векторная система прямого управления моментом частотно-регулируемых асинхронных электроприводов, обладающая робастностью к их параметрам, что позволяет легко адаптировать систему для асинхронного электропривода конкретного технологического процесса электростанции, и, в свою очередь, снизить пусковые токи, увеличить КПД электропривода, сделать процесс преобразования энергии оптимальным.

2. Разработана экспериментальная установка для исследования методов частотного регулирования асинхронных электродвигателей с открытой архитектурой, позволяющая оценить их эксплуатационные характеристики, значительно снизить сроки натурных экспериментов и опытно-конструкторских работ.

3. Разработано программное обеспечение, реализующее гибридный регулятор потокосцепления статора и позволяющее проводить модернизацию существующих преобразователей частоты на основе микроконтроллеров Texas Instruments серии С2хх.

4. Разработаны устройства для защиты трехфазных асинхронных электродвигателей в однофазных сетях от анормальных и аварийных режимов и для измерения времени действия перегрузочного тока.

Реализация результатов работы

Алгоритм работы разработанной релейно-векторной системы прямого управления моментом асинхронного электропривода использовался в опытно-конструкторской работе в ОАО «Схема» и является управляющим алгоритмом преобразователя частоты, прошедшего экспериментальные исследования в ОАО «Ставропольская ГРЭС». Разработанное устройство для защиты трехфазных асинхронных электродвигателей внедрено и обеспечивает защиту электродвигателей вентиляторов охлаждения силовой установки преобразователей напряжения, серийно выпускаемых ОАО «Электроавтоматика». Разработанное устройство для защиты электрооборудования и измерения времени действия перегрузочного тока находится на стадии внедрения в производство в ЗАО «КИЭП Энергомера».

Апробация работы

Основные положения и научные результаты диссертации докладывались автором на VII, VIII, IX региональных научно-практических конференциях «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону» (г. Ставрополь, СевКавГТУ, 2004, 2005, 2006 гг.); XXXIII, XXXIV научно-технических конференциях по итогам работы профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов (г. Ставрополь, СевКавГТУ, 2004, 2005 гг.); IV международной научно-практической конференции «Современные энергетические системы и комплексы и управление ими» (г. Новочеркасск, ЮРГТУ (НПИ), 2004 г.).

Публикации

Основные результаты диссертационного исследования опубликованы в 12 работах, из них - одна статья в ведущем рецензируемом научном журнале, рекомендованном перечнем ВАК, одна заявка на изобретение Российской Федерации, один патент Российской Федерации на полезную модель и одно свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Анализ опыта внедрения частотно-регулируемого асинхронного электропривода на электростанциях. Оценка состояния и тенденций в области современных методов управления асинхронным электроприводом. Требования к системам управления регулируемого асинхронного электропривода.

2. Результаты исследования классической структуры системы прямого управления моментом асинхронного электропривода: структура, алгоритм работы и математический аппарат. Достоинства и недостатки системы.

3. Результаты разработки и исследования гибридного регулятора управляемых координат статора асинхронного электродвигателя для релейно-векторной системы частотно-регулируемых асинхронных электроприводов на основе систем на нечеткой логике.

4. Экспериментальная установка для исследования систем управления частотно-регулируемым асинхронным электроприводом. Результаты исследования, отличающиеся снижением уровня пульсаций регулируемых координат.

5. Способ построения противоаварийной автоматики вспомогательного электропривода, основанный на регистрации возникновения несимметрии токов статора трехфазного асинхронного электродвигателя при анормальных режимах работы, и структура устройств, реализующих его.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и приложений. Работа изложена на 183 страницах, в том числе: 148 страниц основного текста, включая 35 рисунка и 10 таблиц; список использованных источников из 142 наименований; 5 приложений.

Выводы по четвертой главе

1. Разработана экспериментальная установка для исследования методов частотного регулирования асинхронным электроприводом на основе современных средств регистрации и контроля, отличающаяся открытой архитектурой.

2. Разработано программное обеспечение релейно-векторной системы управления частотно-регулируемым асинхронным электроприводом с гибридным регулятором потокосцепления.

3. Показано, что разработанная система релейно-векторного управления частотно-регулируемым асинхронным электроприводом обладает улучшенными динамическими режимами работы и пониженным в 2,46 раза каналом пульсаций электромагнитного момента асинхронного электродвигателя, по сравнению с классической структурой.

4. Предложено авторское решение по созданию устройства для защиты трехфазных асинхронных двигателей в однофазных сетях от анормальных и аварийных режимов, отличающееся расширенными функциональными преимуществами, по сравнению с аналогичными образцами, что позволяет обеспечивать защиту как одного, так и группу асинхронных электродвигателей вспомогательного электропривода.

5. Подтверждена целесообразность использования гибридного регулятора в системе релейно-векторного управления частотно-регулируемым асинхронным электроприводом, что позволяет оптимизировать процесс регулирования частоты вращения ротора трехфазного асинхронного электродвигателя АИР56В2УЗ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основными результатами диссертационной работы являются:

1. Анализ режимов работы технологического оборудования собственных нужд электростанций показал возможность снижения удельного расхода топлива до 1,6-2 г/кВт-ч условного топлива при внедрении частотно-регулируемого асинхронного электропривода, что в масштабах Российской Федерации может обеспечить экономию в размере 60-65 млн. т условного топлива за десятилетний период.

2. Выполнен анализ современных методов управления асинхронными электродвигателями технологических процессов электростанций и сформулированы требования к частотно-регулируемому асинхронному электроприводу собственных нужд электростанций.

3. Сформулированы пути энергосбережения в технологических процессах электростанций, позволяющие обеспечить дополнительный энергосберегающий эффект в процессе производства электроэнергии.

4. Предложен и исследован алгоритм прямого управления моментом асинхронного электродвигателя, что определило перспективы эффективного использования и недостатки данного метода управления: пульсации электромагнитного момента до 30 %, тока статора до 50 %, а также низкое качество регулировочных характеристик.

5. Разработана усовершенствованная система релейно-векторного управления частотно-регулируемым асинхронным электроприводом на основе нечетких систем, позволяющая снизить пульсации регулируемых координат в 2,46 раза и сократить время переходных процессов при работе во всем диапазоне частоты вращения ротора асинхронного электродвигателя, что соответствует требованиям, предъявляемым к режимам работы оборудования технологических процессов электростанций.

6. Разработан гибридный регулятор переменной структуры для регулирования координат частотно-регулируемого электропривода, обеспечивающий высокоточное регулирование частоты вращения ротора асинхронного электропривода при малом времени переходного процесса.

7. Разработана экспериментальная установка частотно-регулируемого асинхронного электропривода с открытой архитектурой на основе современных цифровых средств контроля и регистрации, работающая под управлением оригинального программного обеспечения (свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2006611579 от 12.05.2006), позволяющая проводить исследования методов управления асинхронным электроприводом.

8. Проведены натурные эксперименты по исследованию релейно-векторной системы управления частотно-регулируемым асинхронным электроприводом, подтверждающие эффективность алгоритма прямого управления моментом и способа его совершенствования.

9. Разработаны устройство для защиты одного и трехфазных асинхронных электродвигателей вспомогательного электропривода при работе в однофазных сетях, позволяющее обеспечить защиту как одного, так и группы электродвигателей (заявка на изобретение №2005132694 от 24.10.2005), а также устройство для защиты электрооборудования и измерения времени действия перегрузочного тока (патент Российской Федерации на полезную модель №54461 от 27.06.2006).

1. Указ Президента РФ от 07.05.1995 N472 «Об основных направлениях энергетической политики и структурной перестройки топливно-энергетического комплекса Российской Федерации на период до 2010 года».

2. Федеральный закон от 03.04.1996 Ы28-Ф3 (ред. от 05.04.2003) «Об энергосбережении» (принят ГД ФС РФ 13.03.1996).

3. ВРД 39-1.10-052-2001. Методические указания по выбору и применению асинхронного частотно-регулируемого электропривода мощностью до 500 кВт: ООО «ВНИИГАЗ», ОАО «ГАЗПРОМ», 2001.-40 с.

4. Решение международного научно-технического семинара по проблемам регулируемого электропривода для электроэнергетики: РАО «ЕЭС России», 2000.

5. Голоднов Ю.М. Собственные нужды тепловых электростанций. М.: Энергоатомиздат. - 1991. - 279 с.

6. Дацковский Л.Х., Роговой В.И., Абрамов Б.И., Моцохейн Б.И., Жижин С.П. Современное состояние и тенденции в частотно-регулируемом электроприводе (Краткий аналитический обзор) // Электротехника. 1996. - № 10. -С. 18-28.

7. Лазарев Г.Б. Опыт и перспективы применения частотно-регулируемых асинхронных электроприводов в электроэнергетике России // Новости приводной техники. 2003. - № 5.

8. Марков И.В. Об эффективности реконструкции насосно-перекачивающих станций тепловых сетей Мосэнерго: ЦЭНЭФ, 1999.

9. Дегтев Г.В. Модернизация электроприводов насосных станций в московском районе «Лефортово» с целью энерго- и ресурсосбережения // Приводная техника. 1997. - № 3.

10. Садовский С.И. О некоторых аспектах энергосбережения // Промышленная энергетика. 1999. - № 12. - С. 2-8.

11. Electric Power Research Institute NDE Center Training // Courses, Materials & Services: Charlotte. NC, 2003.

12. Rockwell Automation Allen-Bradley Medium. PowerFlex® 7000 'B'

13. Frame, WI 53204-2496 USA, 2006, http://www.rockwellautomation.com.f

14. Использование частотно-регулируемого электропривода в насосных станциях // Новости приводной техники. 2002. - № 2 (10).

15. Инструкция по расчету экономической эффективности применения частотно-регулируемого электропривода. -М.: АО ВНИИЭ, МЭИ, 1997.

16. Вестник ВНИИЭ -2004. М., 2004.

17. Браславский И.Я., Ишматов З.Ш., Поляков В.Н. Энергосберегающий асинхронный электропривод. М.: «Академия», 2004. - 256 с.

18. П.Булгаков А.А. Частотное управление асинхронными двигателями. -М.: «Энергоиздат», 1982.-216 с.

19. Holtz J. Pulse width modulation A survey // IEEE Trans, on Industrial Electronics. - 1992.-Vol. 39.-P. 410-420.

20. Leonhard W. Control of Electrical Drives // Springier-Verlag. 1992.

21. Heumann K. Trends in semiconductors devices and impact on power electronics and electric drives // International Conference «Power electronics motion control». Conference Publication. Vol. 2. - Warsaw, 1994. - P. 1288 - 1299.

22. Blaschke F. The principle of field orientation applied to the new transvector closed-loop control system for rotating field machines // Siemens Rev. 1972. - № 39.-P. 217-220.

23. Damiano A., Gatto G., Marongiu I., Pisano A. Synthesis and Digital Implementation of Reduced Order Rotor Flux Observer for IM Drive // In Proc. IECON '99.- 1999.-P. 729-734.

24. Pereira L.F.A., Haffner J.F., Hemerly Е.М., Grundling H.A. A Simulation Framework for Flux Estimation and Vector Control of Induction Machines // In Proc. IECON'98.- 1998.-P. 1587-1591.

25. Krzeminski Z. Application of Observer System to Nonlinearly Controlled Induction Motor Fed by Voltage Source Inverter // In Proc. IECON '94. 1994. -Vol. 1.-P. 311-315.

26. Kim G., Kim J., Choi J., Choy I. Recursive Rotor Resistance Adaptation Algorithm for Induction Motor Control // In Proc. IECON '98. 1998. - P. 883-887.

27. Qiu Y., Huang L., Bai В., Xue Zh. A Simple Online Estimation Method of Rotor Resistance for Induction Motor Using MRAC // In Proc. IECON '99. -1999. -SP-2.

28. Khalil H.K., Strangas E.G. Robust Speed Control of Induction Motors Using Position and Current Measurements // IEEE Trans, on Automatic Control. 1996. - Vol.41.-№8.-P. 1216-1220.

29. Valdenebro L.R., Bim Ed. Fuzzy Optimization for Rotor Time Constant Identification of an Indirect Vector-Controlled Induction Motor Drive // In Proc. IECON '99. 1999. - P. 504-509.

30. Аттаианесе Ч., Дамиано А., Марониу И., Перфетто А. Управление асинхронным двигателем с адаптацией с изменяющейся электромагнитной постоянной времени ротора // Электротехника. 1996. - № 7. - С. 29-31.

31. Attaianese С., Damiano A., Gatto G., Marongiu I., Perfetto A. Induction Motor Drive Parameters Identification // IEEE Trans, on Power Electronics. 1998. -Vol. 13.-№ 6.-P. 1112-1121.

32. Ide K., Bai Z., Yang Z., Tsuji T. Torque Control of Induction Machine by Vector Approximation with Parameter Adaptation Based on MRAS // In Proc. IECON '94. 1994. - Vol. 1 - P. 281-286.

33. Изосимов Д.Б. Многосвязный нелинейный идентификатор состояния асинхронного двигателя на скользящих режимах // Проблемы управления многосвязными системами.-М.: «Наука», 1983.-С. 133-139.

34. Franceschini G., Piazzi A., Tassoni. С. A Genetic Algorithm Approach to Design Flux Observer for Induction Servo Motors // In Proc. IECON '94. 1994. -Vol.3.-P. 2132-2136.

35. Marino P., Milano M., Vasca F. Linear Quadratic State Feedback and Robust Neural Network Estimator for Field-Oriented-Controlled Induction Motors // IEEE Trans, on Indust. Electron. 1999. - Vol. 46. - № 1. - P. 150-161.

36. Wang L., Zhou G., Xiao Y., Wu Q. Hopfield Neural Network Based Identification and Control of Induction Motor Drive System // In Proc. of the 14th IF AC World Congr. 1999. - № I. - 3b. - P. 3-4.

37. Lopez-Toribio C.J., Patton R.J., Daley S. Supervisory Takagi-Sugeno Fuzzy Fault-Tolerant Control of a Rail Traction System // In Proc. of the 14th IF AC World Congr. 1999. - № P. - 7e. - P. 3-4.

38. Краснова C.A., Уткин B.A. Каскадный синтез асимптотических наблюдателей состояния асинхронного бездатчикового электропривода // Труды Международной конф. «Идентификация систем и задачи управления» (SICPR0 •2000).-М.: ИЛУ, 2000.

39. Schroder D., Schaffner С., Lenz U. Neural-Net Based Observes for Sen-sorless Drives // In Proc. IECON '94. 1994. - Vol. 3. - P. 1599-1610.

40. Yoo H., Ha I., Lee S., Yoon S., Ко Y. A Polar Coordinate-Oriented Method of Identifying Rotor Flux and Speed of Induction Motors without Rotational Transducers // In Proc. IECON '94. 1994. - Vol. 3. - P. 2116-2121.

41. Marchesoni M., Segarich P., Soressi E. A Simple Approach to Flux and Speed Observation in Induction Motor Drives // In Proc. IECON '94. 1994. -Vol. 1.-P. 305-310.

42. Chin T. Approaches for Vector Control of Induction Motor without Speed Sensor // In Proc. IECON '94. 1994. - Vol. 3. - P. 1616-1620.

43. Has C., Bettini A., Ferraris L., Griva G., Profumo F. Comparison of Different Schemes without Shaft Sensors for Field Oriented Control Drives // In Proc. IECON '94. 1994. - Vol. 3. - P. 1579-1588.

44. Marchesoni M., Segarich P., Soressi E. A Simple Approach to Flux and Speed Observation in Induction Motor Drives // In Proc. IECON '94. 1994. -Vol. 1.-P. 305-310.

45. Miyeshita I., Imayanayida A., Koga T. Recent Industrial Application of Speed Sensorless Vector Control in Japan // In Proc. IECON '94. 1994. - Vol. 3. -P. 1573-1578.

46. Kwon Y., Jin D. A Novel MRAS Based Speed Sensorless Control of Induction Motor // In Proc. IECON '99. 1999. - PE-15.

47. Has C., Bettini A., Ferraris L., Griva G., Profumo F. Comparison of Different Schemes without Shaft Sensors for Field Oriented Control Drives // In Proc. IECON '94. 1994. - Vol. 3. - P. 1579-1588.

48. Kubota H., Matsuse K. Speed Sensorless Field Oriented Control of Induction Machines using Flux Observer // In Proc. IECON '94. 1994. - Vol. 3. - P. 1611-1615.

49. Schroder D., Schaffner C., Lenz U. Neural-Net Based Observes for Sensorless Drives // In Proc. IECON '94. 1994. -Vol. 3. - P. 1599-1610.

50. Калашников В.И., Булахов B.B. Глубокорегулируемые системы векторного управления // Вестник ХГПУ. Проблемы автоматизированного электропривода. Теория и практика. Харьков: ХДПУ, 2000. - Вып. 113. - С. 85-86.

51. Dell' Aquila A., Giliberti V., Lovecchio F.S., Salvatore L. Real-Time Estimation of Induction Motor Parameters by LSE // In Proc. IECON '94. 1994. - Vol. 3.-P. 2127-2131.

52. Потапенко E.E., Потапенко E.M. К вопросу идентификации параметров и восстановления вектора состояния асинхронного двигателя // Вкник ХДПУ. 36ipKa наукових праць. Харыав: ХДПУ. - Вып. 61. - С. 82-84.

53. Takahashi I., Noguchi Т. A Novel Quick Response and High Efficiency Control Strategy of an Induction Motor // IEEE Trans. Industry Application. 1986. - Vol. 1A - 22. - № 5. - P. 820-827.

54. Depenbrock M. Direct Self Control (DSC) of Inverter-Fed Induction Machine // IEEE Trans. Power Electronics. 1988. -Vol. 3. - № 4. - P. 420-429.

55. Jezernik K. Robust Direct Torque and Flux Vector Control of Induction motor // In Proc. IECON '98. 1998. - Vol. 2. - P. 667-672.

56. Walczyna A.M. Problems of Application of Direct Flux and Torque Control Methods to High Power VSI-Fed Drives Operating at Low Speed // In Proc. IE-CON '94. 1994. - Vol. 1. - P. 293-298.

57. Ludvigsen H., Ortega R., Albertos P., Egeland 0. On Hybrid Control of Nonlinear Systems under Slow Sampling: Application to Induction Machines // In Proc. NOLCOS '99. 1999. -Vol. 2. - P. 309-314.

58. Kang J., Sul S. New Direct Torque Control of Induction Motor for Minimum Torque Ripple and Constant Switching Frequency // IEEE Trans. Industry Applications. 1999. - Vol. 35. - № 5. - P. 1076-1082.

59. Noguchi Т., Yamamoto M., Kondo S., Takahashi I. Enlarging Switching Frequency in Direct Torque-Controlled Inverter by Means of Dithering // IEEE Trans, on Industry Applications. 1999. - Vol. 35. - № 6. - P. 1358-1366.

60. ACS 1000. Приводы переменного тока среднего напряжения для регулирования скорости и крутящего момента асинхронных электродвигателей мощностью 315-5000 кВт. ABB Automation, 2004, http://www.abb.com.

61. Шрейнер Р.Т., Поляков В.А. Адаптивная система векторного управления асинхронным электроприводом с ориентацией поля ротора // Электротехника. 1998. - № 2. - С. 23-29.

62. Сандлер А.С., Сарбатов Р.С Автоматическое частотное управление асинхронными двигателями. М.: «Энергия», 1974. - 328 с.

63. Kusko A., Galler D. Control Means for Minimization of Losses in AC and DC Motor Drives II IEEE Trans, on Industry Applications. 1983. - Vol. 19. - № 4. -P. 561-570.

64. Петров Ю.П. Оптимальное управление электрическим приводом. М. - JL: «Госэнергоатомиздат», 1961.- 187 с.

65. Sul S., Park М. A Novel Technique for Optimal Efficiency Control of a Current-Source Inverter-Fed Induction Motor // IEEE Trans, on Power Electronics. -1988. Vol. 3. - № 2. - P. 192-198.

66. Novotnak R.T., Chiasson J., Bodson M. High-Performance Motion Control of an Induction Motor with Magnetic Saturation // IEEE Trans, on Control Systems Technology. 1999. - Vol. 7. - № 3. - P. 315-327.

67. Бичай В.Г., Потапенко E.E., Потапенко E.M. Робастное экстремальное управление асинхронным приводом // Автоматика 2000. М1жнародна конференщя з автоматичного управлшня: Пращ у 7-ми томах. - Т. 5. - JIbBiB, 2000.-С. 27-31.

68. Грузов B.JL, Красильников А.Н., Машкин А.В. Анализ и оптимизация алгоритмов управления в частотно-регулируемых электроприводах с инверторами напряжения // Электротехника. 2000. - № 4. - С. 15-20.

69. Kim S., Sul S. Voltage Control Strategy for Maximum Torque Operation of an Induction Machine in the Field Weakening Region // In Proc. IECON '94. 1994. -Vol. l.-P. 599-604.

70. Novotnak R.T., Chiasson J., Bodson M. High-Performance Motion Control of an Induction Motor with Magnetic Saturation // IEEE Trans, on Control Systems Technology. 1999. - Vol. 7. - № 3. - P. 315-327.

71. Потапенко E.E., Потапенко E.M. Синтез экстремального робастного управления асинхронным приводом // Техшчна електродинамжа. Тематичний випуск 2000.- Ч. 6. - С. 34-37.

72. Шрейнер Р.Т. Асинхронные электроприводы с полупроводниковыми преобразователями частоты (математическое моделирование, оптимизация режимов, структуры систем управления): Автореф. дисс. докт. техн. наук. М., 1990.-39 с.

73. Takahashi I., Ohimori Y. High-Performance Direct Torque Control of an Induction Motor // IEEE Trans. Industry Applications. 1989. - Vol. 25. - P. 257264.

74. Vas P. Sensor less Vector and Direct Torque Control // Oxford University Press. 1998.

75. Козярук A.E., Рудаков B.B. Системы прямого управления моментом в частотно-регулируемых электроприводах переменного тока / Под ред.

76. А.Г. Народицкого. Спб.: Санкт-Петербургская Электротехническая компания, 2005.-94 с.

77. Сипайлов Г.A., JIooc А.В. Математическое моделирование электрических машин. М.: «Высшая школа», 1980. - 176 с.

78. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин. -М., 2001.-327 с.

79. Браславский И.Я., Ишматов З.Ш., Барац Е.И. Адаптивная система прямого управления моментом асинхронного электродвигателя // Электротехника. 2001. - № 11. - С. 35-39.

80. ГОСТ 13109-97. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.

81. Жежеленко И.В. Показатели качества электроэнергии на промышленных предприятиях. М.: «Энергия», 1977. - 128 с.

82. Панкратов В.В., Нос О.В. Оптимизация алгоритмов векторного управления асинхронным электроприводом на основе методов непрерывной иерархии // Электричество. 2000. - № 6. - С. 48-53.

83. Изосимов Д.Б. Новые подходы к синтезу цифрового управления в электроприводах переменного тока // Приводная техника. 1997. - № 5. -С. 14-19.

84. Rodic M., Jezernik К. Torque Trajectory Controller for Induction Motor // In Proc. IECON '99. 1999. - P. 641-646.

85. Noguchi Т., Hiraishi D. Core Loss Compensation of Direct Field-Oriented Induction Motor Incorporating Robust Parameter Identification // In Proc. IECON •99. 1999. - Report № 00045.

86. Wee S., Shin M., Hyun D. Stator Flux-Oriented Vector Control of Induction Motors Considering Iron-Loss // In Proc. IECON '99. 1999. Report № 00226.

87. Arias A., Romeral J.L., Bedford D., Aldabas E. Hard-less Dead-time Compensator for PWM Voltage Inverters // Proceedings IECON '98, 24th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society. 1998. - P. 780-785.

88. Habelter G., Profumo F., Pastorelli M., Tolbert L. Direct Torque Control of Induction Machines Using Space Vector Modulation // IEEE Trans, on Industry Applications. 1992. - Vol. 28. - № 5. - P. 1045-1053.

89. Jezernik K., Volcanjk V. VSC Robust Control of an IM Servo-drive // In Proc. IECON '94. 1994. - Vol. 1. - P. 627-632.

90. Janda Z., Jankovic' M., Bebic' J., Vukosavich' S., Vuckovich' V. The Realization of a Novel Speed-Sensorless Induction Motor Drive // In Proc. IECON '94. -Vol.3.-P. 1621-1626.

91. Silesian University of Technology, 2005,http://www.kener.polsl.gliwice.pl.

92. Ta-Cao M., Le-Huy H. Rotor Resistance Estimation Using Fuzzy Logic for Flight Performance Induction Motor Drives // In Proc. IECON '98. 1998. - P. 303308.

93. Уткин В.И. Скользящие режимы в задачах оптимизации и управления. М.: «Наука», 1981. - 256 с.

94. Виноградов А.Б., Чистосердов B.JI., Сибирцев А.Н. Адаптивная система векторного управления асинхронным электроприводом // Электротехника. -2003.-№7.-С. 7-17.

95. Виноградов А.Б., Чистосердов B.JL, Сибирцев А.Н., Монов Д.А. Асинхронный электропривод общепромышленного назначения с прямым цифровым управлением и развитыми интеллектуальными свойствами // Изв. ВУЗов. Электромеханика. 2001. - № 3. - С. 60-67.

96. Виноградов А.Б. Цифровая релейно-векторная система управления асинхронным электроприводом с улучшенными динамическими характеристиками // Электричество. 2003- № 6 - С. 43-51.

97. Шевцов М.А., Минаков В.Ф. Применение ЦПОС в преобразователях частоты с DTC-алгоритмом управления // Материалы IV междунар. науч. -практ. конф. «Современные энергетические системы и комплексы и управление ими». Новочеркасск: ЮРГТУ, 2004. - С. 40-42

98. Макаров И.М., Менский Б.М. Линейные автоматические системы-М.: «Машиностроение», 1982. 505 с.

99. Анучин А.С., Козаченко В.Ф. Архитектура, система команд, технология проектирования и отладки специализированных сигнальных микроконтроллеров для управления двигателями. М.: Изд. МЭИ, 2001. - 15 с.

100. Implementation of a Speed Field Orientated Control of Three Phase AC Induction Motor using TMS320F240 // Texas Instruments Europe . 1998. - 71 p.

101. Field Orientated Control of 3-Phase AC-Motors // Texas Instruments Europe.-1998.-20 p.

102. Kosko B. Bi-directional associative memories // IEEE Transactionson Systems, Man and Cybernetics. 1987. - Vol. 18 (1). - P. 49- 60.

103. Kosko B. Fuzzy Engineering. Prentice-Hall. New Jersey, 1997. - 549 p.

104. Емельянов B.B., Ясиновский С.И. Введение в интеллектуальное имитационное моделирование сложных дискретных систем и процессов. Язык РДО. -М.: Изд. «АНВИК», 1998.-427 с.

105. Терехов В.М., Осипов О.И. Системы управления электроприводов: Учебник для студ. высш. учеб. заведений / Под ред. В.М. Терехова. М.: «Академия», 2005.-304 с.

106. Терехов В.М. Алгоритм фаззи-регуляторов в электротехнических системах // Электричество. 2001. - № 12. - С. 55-63.

107. Кузнецов О.П. Неклассические парадигмы в ИИ // Известия АН, сер. Теория и системы управления. 1995. - № 5. - С. 3-23

108. Заде JI. Понятие лингвистической переменной и его применение к принятию приближенных решений. М.: «Мир», 1976. - Вып. 3.-168 с.

109. Ротштейн А.П. Интеллектуальные технологии идентификации: нечеткая логика, генетические алгоритмы, нейронные сети. Винница: «УНИВЕРСУМ-Винница», 1999. - 320 с.

110. Круглов В., Дли М., Голунов Р. Нечеткая логика и искусственные нейронные сети. -М.: Физматлит, 2001. 224 с.

111. Леоненков А. Нечеткое моделирование в среде MATLAB и fiizzyTECH. СПб., 2004. - 736 с.

112. Fuzzy Logic Toolbox. Проектирование систем управления, 2006, http://matlab.exporierita.ru/fuzzylogic/index.php.

113. Matsushita S., Kuromiya A., Yamaoka М., Furuhashi Т., Uchikawa Y. Determination of antecedent structure for fuzzy modeling using genetic algorithm // Proc. ICEC '96, IEEE Intern. Conf. On Evolutionary Computation. 1996. - P. 235238.

114. Норвич A.M., Турксен И.Б. Построение функций принадлежности // В кн.: Нечеткие множества и теория возможностей. Последние достижения / Под ред. P.P. Ягера. М.: «Радио и связь», 1986. - С. 64-71.

115. Яблонский С.В. Введение в дискретную математику М.: «Наука», 1979.-272 с.

116. Изосимов А.Б. Новые подходы к синтезу цифрового управления в электроприводах переменного тока // Приводная техника. 1997. - № 5. -С. 14-19.

117. Marino R., Peresada S., Tomei P. Global adaptive output feedback control of induction motors with uncertain rotor resistance // IEEE Trans, on Automatic Control. 1999. - Vol. 44. - № 5. - P. 967-983.

118. Козаченко В.Ф. Основные тенденции развития встроенных систем управления двигателями и требования к микроконтроллерам // Chip News. -1999 № 1 (34). - С. 2-9.

119. Кравчик А. Э., Шлаф М. М., Афонин В. И., Соболенская Е. И. Асинхронные двигатели серии 4А. М.: Энергоатомиздат, 1982. - 180 с.

120. Петров Ю.П. Синтез оптимальных систем управления при неполностью известных возмущающих силах. Л.: Изд. Ленингр. ун-та, 1987. - 292 с.

121. Усольцев А.А. Векторное управление асинхронными двигателями. -СПб.: СПбГИТМО(ТУ), 2002. 43 с.

122. Унифицированная серия асинхронных двигателей Интерэлектро / Под ред. В.И. Радина. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 416 с.

123. Поляков В.Н., Таран А.А., Шрейнер Р.Т. Алгоритм численного решения задачи экстремального управления асинхронным электроприводом при ограничениях по току и напряжению // Электротехника. 2001. - № 11.

124. Чиликин М. Г., Сандлер А. С. Общий курс электропривода. М.: Энергоиздат, 1981. - 576 с.

125. РД 34.35.310-97. Общие технические требования к микропроцессорным устройствам защиты и автоматики энергосистем.

126. Марков С. SM510PCI. Профессиональный портал по электронике, 2006, http://proiects.caxapa.ru/index.html/ID=6

127. Паспорт: Датчик тока LTS 6-NP. Тверь: ООО «Маглем», 2005.

128. Datasheet TLP251. Japan: Toshiba, 2004.

129. Datasheet TMS320LF2407A, LF2406A, LF2403A, LF2402A LC2406A, LC2404A, LC2403A, LC2402A DSP (Rev. K). USA: Texas Instruments, 2005.

130. Datasheet BSM10GP120. Germany: Eupec, 2005.

131. Копылов И.П., Клоков Б.К. Справочник по электрическим машинам. М.: Энергоатомиздат, 1988. - Т. 1. - 456 с.

132. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. СПб.: «Питер», 2003. - 604 с.

133. Павловская Т. А. C/C++. Программирование на языке высокого уровня. СПб.: «Питер», 2003. - 464 с.

134. Юров В.И. Assembler. СПб.: «Питер», 2003. - 624 с.

135. Шевцов М.А. Система управления частотно-регулируемым асинхронным электроприводом: свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2006611579, зарег. 12.05.2006.

136. Черных И.В. Simulink: среда создания инженерных приложений. -М.: «Диалог-МИФИ», 2003. 491 с.

137. Чен К., Джиблин П., Ирвинг A. MATLAB в математических исследованиях.-2001.-346 с.

138. Москаленко В.В. Системы автоматизированного управления электропривода. М.: «ИНФРА-М», 2004. - 208 с.

139. Торопцев Н.Д. Трехфазный асинхронный двигатель в схеме однофазного включения с конденсатором. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 95 с:

140. Шевцов М.А., Пустахайлов С.К., Минаков В.Ф. Устройство для защиты трехфазных асинхронных электродвигателей в однофазных сетях от анормальных и аварийных режимов: заявка на изобретение Российской Федерации № 2005132694, зарег. 24.10.2005.

141. Шевцов М.А., Пустахайлов С.К., Минаков В.Ф. Устройство для защиты электрооборудования и измерения времени действия перегрузочного тока: патент Российской Федерации на полезную модель RU 54461 U1 Н01Н 3/08, зарег. 27.06.2006.

142. Копылов И.П., Клоков Б.К. Справочник по электрическим машинам. -М.: Энергоатомиздат, 1989. Т. 2. - 687 с.