автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.12, диссертация на тему:Интегрирующие фазосдвигающие устройства для управления силовыми вентильными преобразователями

На правах рукописи

Дудкин Максим Михайлович

ИНТЕГРИРУЮЩИЕ ФАЗОСДВИГАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СИЛОВЫМИ ВЕНТИЛЬНЫМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ

Специальность 05 09.12 - «Силовая электроника»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Челябинск 2007

003059440

003059440

Работа выполнена на кафедре «Электропривод и автоматизация промышленных установок» Южно-Уральского государственного университета

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Цытович Леонид Игнатьевич Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Осипов Олег Иванович,

доктор технических наук, профессор

Сарваров Анвар Сабулханович

Ведущая организация - Уфимский государственный авиационный

технический университет, г Уфа

Зашита застоится «17 » мая 2007 г., в iQ-QOчасов, в ауд 10Ю1 на заседании диссертационного совета Д212 298 05 при Южно-Уральском государственном университете по адресу 454080, г. Челябинск, пр. им. В И. Ленина, 76

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Южно-Уральского государственного университета

Автореферат разослан« ty » Ctk.h£jSt 2007 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью учреждения, просим направлять по адресу 454080, г Челябинск, пр им В И Ленина, 76, гл корпус, Ученый совет ЮУрГУ, тед/факс (351) 267-96-90, E-mail tsh@susu ас ru

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, профессор

ЮС Усынин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Неотъемлемой частью современных систем автоматического управления электроприводами и технологической автоматики являются регулируемые вентильные преобразователи (ВГТ) (тиристорные выпрямители, транзисторные преобразователи частоты, широтно-импульсные преобразователи постоянного тока и тд), с помощью которых осуществляется плавное регулирование выходных координат исполнительных механизмов

Рост уровня мощности силовой части электрооборудования и чувствительности элементов вентильных электроприводов (ВЭП) в области «малых» сигналов способствовали резкому увеличению влияния помех в схемах автоматизированного электропривода и промышленной автоматики Сигналы помех оказались соизмеримыми с сигналами управления и стали приводить как к искажению статических и динамических характеристик систем автоматического управления, так и к их полной неработоспособности.

Проблема помехоустойчивости и электромагнитной совместимости ВЭП была и остается одной из самых сложных в техническом плане задач, требующих своего комплексного решения Специфической особенностью ВЭП является то, что генегзаторами помех зачастую выступают сами элементы систем управления, работающие в дискретном (импульсном) режиме, формирующие высокочастотные гармоники, которые проникают в информационные каналы через - паразитные емкостные и индуктивные связи между кабельными коммуникациями Применение пассивных методов борьбы с сигналами помех (экранирование, скрутка проводов и пр) не всегда оказываются эффективными в силу меняющихся по мере развития производственных мощностей параметров электромагнитной обстановки на технологических объектах Использование стационарных пассивных или активных фильтров также зачастую не приводит к желаемому результату ввиду того, что заранее достаточно проблематично предсказать возможные пути проникновения помех в каналы связи и, следовательно, установить фильтры в оптимальных для их подавления точках систем ВЭП. За последнее десятилетие данная проблема обострилась ввиду массового внедрения на предприятиях преобразователей частоты для электроприводов переменного тока, работающих в режиме широтно-импульсной модуляции с несущей частотой от единиц до десятков килогерц Это привело к росту удельного веса высокочастотного спектра помех, наводимых на элементы систем ВЭП, что затрудняет борьбу с ними традиционными методами пассивной и активной фильтрации

Одним из наиболее чувствительных к сигналам помех элементов систем управления ВП являются фазосдвигаюшие устройства (ФСУ) Несмотря на значительное развитие силовой преобразовательной техники, современные аналоговые и цифровые системы управления вентильными преобразователями в большинстве своем строятся с ФСУ «вертикального» типа, которые оставляют желать много лучшего в плане метрологических характеристик и помехоустойчивости ввиду разомкнутого характера своей структуры.

Широко известно, что одним из наиболее эффективных способов повышения помехоустойчивости и уровня метрологических характеристик элементов систем автоматики и измерительной техники являются методы интегрирующего развертывающего преобразования Данной проблеме посвящены работы Темникова Ф Е , Смолова В Б , Шляндина В М., Мартяшина А.И , Шахова Э К, Угрюмова В К., Гусева В Г., Конюхова Н Е, Осипова О И, Цытовича Л.И и многих других ученых

Многообразие принципов интегрирующего развертывающего преобразования, которые могут быть заложены в основу ФСУ, диктует необходимость детального сопоставительного анализа по единой методике статических и динамических характеристик фазос двигающих устройств различных классов, с целью определения рациональных областей их применения и выбора из их числа структур, наиболее полно удовлетворяющих жестким условиям промышленной эксплуатации ВП и электроприводов на их основе

Цель работы. Создание систем управления силовыми вентильными преобразователями на основе ФСУ с повышенными эксплуатационными характеристиками (точностью, помехоустойчивостью, простотой технической реализации и надежностью)

Для достижения намеченной вели в диссертации поставлены и решены следующие задачи

> разработка единой обобщенной методики сопоставительного анализа статических и динамических для широкого частотного диапазона входного гармонического сигнала характеристик структур ФСУ различных классов с позиций теории развертывающих систем

> анализ на основе разработанных математических моделей статических и динамических характеристик структур ФСУ с выборкой мгновенных значений сигнала управления, а также структур интегрирующих разомкнутых и замкнутых ФСУ.

У анализ на основе разработанных математических моделей статических и динамических характеристик структур преобразователей напряжения в частоту импульсов (ПНЧ) различных классов для число-импульсных интегрирующих ФСУ,

> сравнительный анализ статических и динамических характеристик структур ФСУ различных классов и определение рациональных областей их применения для управления силовыми вентильными преобразователями Разработка рекомендаций по выбору элементной базы ФСУ;

> разработка математических моделей различных типов силовых ВП для автоматизированных электроприводов и сравнение их характеристик при управлении от ФСУ различных классов,

> разработка практических схем ФСУ и ВП на их основе для ВЭП и технологической автоматики и их экспериментальные исследования,

> промышленное внедрение силовых ВП с ФСУ различных классов для автоматизированных электроприводов технологических установок с целью подтверждения достоверности теоретических результатов,

Методы исследования Для анализа статических и динамических показателей ФСУ использовалась единая разработанная методика на основе систем трансцендентных уравнений с их решением на ЭВМ и представлением результатов в виде пространства статического и динамического состояния объекта и их проекций на плоскость переменных, а также метод логарифмических частотных характеристик. Исследования переходных процессов в системах электропривода на базе ВП с управлением от ФСУ различных классов осуществлялись с помощью пакета прикладных программ Май-аЬ+БнпиЬпк.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается корректным использованием методов расчета статических и динамических процессов в математических и компьютерных моделях при общепринятых допущениях, удовлетворительным совпадением теоретических и экспериментальных результатов, а также результатами промышленного внедрения и эксплуатации электроприводов с ВП на основе ФСУ различных классов

Научные положения и результаты, выносимые на защиту

> математические модели и результаты анализа на их основе статических и динамических характеристик ФСУ с выборкой мгновенных значений сигнала управления, а также структур интегрирующих разомкнутых и замкнутых ФСУ,

> принципы построения число-импульсных интегрирующих ФСУ,

> математические модели и результаты анализа на их основе статических и динамических характеристик структур преобразователей напряжения в частоту импульсов различных классов для число-импульсных интегрирующих ФСУ цифровых систем управления ВП;

> математические модели и результаты анализа на их основе характеристик структур электроприводов переменного и постоянного тока, содержащих силовые ВП с интегрирующими ФСУ различных классов.

Научное значение работы:

> в результате разработки математического описания для статических и динамических характеристик ФСУ, их теоретического и экспериментального анализа получила дальнейшее развитие теория интегрирующих развертывающих систем и систем управления ВП на их основе,

> впервые на основе единой обобщенной методики и разработанных математических моделей исследованы и сопоставлены статические и динамические для широкого частотного диапазона гармонического входного воздействия характеристики структур ФСУ различных классов и силовых вентильных преобразователей на их основе;

> впервые на основе единой обобщенной методики и разработанных математических моделей исследованы и сопоставлены статические и динамические для широкого частотного диапазона гармонического входного воздействия характеристики структур ПНЧ различных классов для цифровых систем управления ВП,

> предложена и исследована новая структура разомкнутого число-импульсного ФСУ с двумя развертывающими функциями, обладающая повышенной помехоустойчивостью,

> предложена и исследована новая структура интегрирующей защиты от исчезновения фазного напряжения в силовых ВП электроприводов переменного тога, обладающая повышенной помехоустойчивостью и достоверностью процесса предупреждения аварийного режима работы исполнительного электродвигателя.

Практическое значение работы

> на основе трансцендентных функций разработаны математические модели ФСУ, позволяющие исследовать статические и динамические характеристики ВП различных +ипов,

> получены рекомендации по рациональному выбору параметров элементов схем ФСУ различных классов, обеспечивающие минимизацию резучьтирующей статической и динамической погрешности работы как аналоговых, так и цифровых систем управления силовыми ВП,

> разработаны компьютерные модели электропривода переменного тока с тиристорным регулятором напряжения и электропривода постоянного тока с широтно-импульсным регулированием, позволяющие исследовать режимы работы электроприводов с ФСУ различных классов,

> разработаны и внедрены структурные и принципиальные схемы промышленных замкнутых тиристорных регуляторов напряжения (ТРН) для плавного пуска асинхронных электродвигателей с интегрирующими ФСУ, предназначенных для работы с сетью различной мощности.

Реализация результатов работы

ТРН с интегрирующими ФСУ внедрены на ОАО «Челябинский трубопрокатный завод» при автоматизации технологического процесса на гидропрессе №7 и системе оборотного цикла водоснабжения линии отделки труб большого диаметра цеха №6. Результирующий годовой экономический эффект от реконструкции технологических объектов составил более 650 тыс. руб. Материалы диссертационной работы используются при чтении лекций по курсам «Физические основы электроники», «Элементы систем автоматики» и «Системы управления вентильными преобразователями» для студентов энергетических специальностей По результатам исследований разработан учебно-лабораторный стенд по курсу «Системы управления вентильными преобразователями» для студентов специальности 140604 Результаты работы используются также в рамках проекта «Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008 годы) НИОКР» по заданию Рособразование по аналитической ведомственной целевой программе (регистрационный № 01 2006 10696)

Апробация работы. Основные теоретические положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на ежегодных научно-практических конференциях Южно-Уральского государственного университета (Челябинск, ЮУрГУ, 2004 - 2006 гг), IV Международной конференции «Автоматизированный электропривод в XXI веке пути развития» (Магнитогорск, МГТУ. 2004), международной тринадцатой научно-технической конференции

«Электроприводы переменного тока» (Екатеринбург, УГТУ-УПИ, 2005), международной научно-технической конференция «Состояние и перспективы развития электротехнологии» (XII Бенардосовские чтения) (Иваново, ИГЭУ,

2005), XI Международной конференции «Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты» (Москва, ГОУВПО МЭИ (ТУ),

2006)

Публикации. Основные положения, выводы и практические результаты изложены в 7 статьях в журналах, 4 материалах конференций и тезисов докладов На оригинальные технические решения получены 2 патента на изобретения

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав основного текста объемом 181 страница, заключения, списка литературы из 171 наименования, трех приложений Общий объем диссертации 220 страниц, включая 65 рисунков и 41 таблицу

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении обоснована актуальность темы, определены цели, методы исследования, научная новизна и практическая значимость, сформулированы основные положения, выносимые на защиту

В первой главе анализируются уровни и частотный спектр промышленных помех и основные проблемы электромагнитной совместимости вентильных преобразователей Рассмотрены пути проникновения помех в информационные каналы систем управления электроприводами Приведена классификация систем импульсно-фазового управления ВП, а также обобщенная функциональная схема силовых вентильных преобразователей Отмечается, что, независимо от схемы ВП и его функционального назначения, наиболее чувствительным к внешним помехам элементом систем управления ВП является ФСУ Впервые дана классификация ФСУ систем управления ВП с позиций теории развертывающих систем Рассмотрены базовые принципы интегрирующего развертывающего преобразования и возможность их применения для систем управления ВП Проведена классификация источников статической и динамической погрешностей ФСУ, и из их числа выбраны наиболее значимые для систем ВЭП составляющие Сформулированы технические требования к ФСУ при работе с сетью большой и ограниченной мощности

Разработана единая методика оценки статической и динамической погрешностей фазосдвигаюших устройств, в частности, с использованием метода частотного анализа и систем трансцендентных уравнений

Проведен анализ статических и динамических характеристик ФСУ с выборкой мгновенных значений сигнала управления, которые являются наиболее распространенными в типовых промышленных образцах ВП отечественного и зарубежного производства и получили название ФСУ с «вертикальным» управлением (рис 1 а)

Исследованы мультипликативная ошибка, обусловленная

экспоненциальным характером изменения развертывающей функции с учетом

реальных статических и динамических характеристик канала интегрирования, а также аддитивные составляющие, вызванные дрейфовыми параметрами интегратора. Сформулированы требования к элементам ФСУ данного класса, при которых минимизируется их результирующая погрешность преобразования

Рис. 1. Структурная схема (а), обобщенное расчетное уравнение в пространство динамического состояния (б) ФСУ с выборкой мгновенных значений сигнала управления (И — интегратор; РЭ — релейный элемент; УС — устройство синхронизации ВП; X, - опертый сигнал; Хщ — сигнал управления; Т0 - интервал дискретизации; п=1; 2; 3 ... - целое число)

Доказаны низкие метрологические характеристики данных ФСУ, особенно их неудовлетворительная помехоустойчивость в области частот замедленной дискретизации за пределами несущей частоты ВП (рис. 1 б). Здесь и далее Ап=|Ап/А|, Р = Т0/Тп - нормированное значение амплитуды Ап и частоты

(Тп)-1 гармонического входного сигнала помехи соответственно, Хвх = |Хвх/А| — нормированное значение сигнала управления Хвх, отнесенное к его максимально допустимому значению А, Аа [1] = 1 - г* - нормированное значение реального угла управления (времени включения г* силового вентиля ВП) относительно его требуемого значения ^, определяемого величиной Хвх

В результате проведенного анализа проблемы электромагнитной совместимости ВП, характеристик базовой структуры ФСУ и разработанных требований к данному классу устройств управления ВП сформулированы цель и задачи исследований

Вторая глава посвящена анализу статических и динамических характеристик разомкнутых интегрирующих ФСУ Приведены базовые принципы построения подобного рода устройств, дана их классификация Рассматривались ФСУ с одной функциональной развертывающей функцией (рис 2 а), впервые предложенное ФСУ с двумя функциональными развертывающими функциями, а

8

также ФСУ с одной функциональной и одной параметрической развертывающими функциями

На основе полученных автором аналитических выражений рассмотрены статические характеристики данных ФСУ с учетом экспоненциального характера изменения развертывающей функции и аддитивных составляющих ошибки дрейфа «нуля» канала интегрирования Даны рекомендации по выбору конкретной элементной базы ФСУ данного класса с целью минимизации их результирующей погрешности преобразования

-АН^м.-от,.,;)

\ Г* Г /

•лв 1. »0 /(1 + Хвх)

«Запуск» от УС (1-пТ0)

-------------1

и А.

х»

т*

Х„1=А

1

Вход

Вход опорного напряжения

т„ Р

у„(»)

ФЭ

У(Д

*Сброс» (1*1 )

Выжод

I I I

г 0 06

-003

а)

б)

Рве. 2. Структурная схема (а), обобщенное расчетное уравнение и пространство динамического состояния (б) разомкнутого интегрирующего ФСУ с одной функциональной развертывающей функцией (Е - сумматор, ФЭ - фиксирующий (релейный) элемент)

Доказана повышенная помехоустойчивость разомкнутых интегрирующих ФСУ При этом с ростом уровня сигнала управления и частоты сигнала помехи погрешность, вызванная ее действием, уменьшается (рис. 2 б), а уровень сигналов замедленной дискретизации входного динамического сигнала на 1-2 порядка меньше, чем в ФСУ «вертикального» типа (рис. 1) Характер пространства динамического состояния для всех ФСУ данного класса идентичен Отличие состоит в том, что уровень помехоустойчивости структуры с двумя функциональными развертками в два раза выше аналогичных характеристик ФСУ с одной функциональной развертывающей функцией

Рассмотрены структуры число-импульсных. ФСУ (рис. 3), предназначенных для цифровых систем управления ВП.

В число-импульсном ФСУ с одной функциональной разверткой и «горизонтальным» управлением (рис 3 а) входной сигнал управления под действием ПНЧ преобразуется в последовательность импульсов, которые поступают на счетный С-вход суммирующего счетчика СТ В результате на выходе счетчика формируется цифровая развертывающая функция N,(0, которая

сравнивается с заранее заданным максимальным числом Мтах, и в момент их равенства формируется команда на включение силового ключа ВП

= М Ц

1 ^ шах ' 81

Вход

&

пнч

где fgь!X - частота импульсов на выходе ПНЧ

«Сброс» -от УС

о-,.

_ Выход N(1)

а)

Х.Х,

Вход

пнч

дан

«Сброс» -П. отУС(г-пТ} -

с СТ1 УСК

Н —V (

с СТ2

в

<э х, о

Вход

пнч

11

г л

СП

Выход

«Сброс» от УС

№ I т—I

в СТ1

с

я

с СТ2

в

=>

N,(0

УСК

0 О.

Выход

б) в)

Рис. 3. Число-импульсные ФСУ с од««й функциональной (а), с двумя функциональными (б) и с одной функциональной и одной параметрической (в) развертывающими

функциями

Структура на рис. 3 б (патент на изобретение № 2288532 РФ) под действием выходных импульсов ПНЧ формирует две функциональные развертывающие функции N,(1) и И2(1) в суммирующем СТ1 и вычитающем СТ2 двоичных счетчиках соответственно В момент выполнения условия N,(1) > N-,(1), фиксируемых устройством сравнения кодов <УСК), дается команда на включение силового ключа ВП При этом = /(2 • ^ ), что позволяет снизить частоту выходных импульсов ПНЧ за счет повышения постоянной времени его канала интегрирования, и тем самым повысить помехоустойчивость ФСУ в целом

Число-импульсное ФСУ с двумя цифровыми развертывающими функциями (рис 3 в) реализует «вертикальный» принцип управления При этом параметрическая развертывающая функция N,(1) формируется за счет генератора импульсов стабильной частоты С в суммирующем счетчике СТ1, а функциональная развертка N,(1) - в вычитающем счетчике СТ2 под действием импульсного сигнала с выхода ПНЧ При выполнении условия N,(1) > N,(0 формируется команда на включение силового ключа ВП В результате N

^ = г—-—> гДе (в ~ частота импульсов на выходе высокочастотного

'I+ Чих /^с) ' о

генератора О

Основным достоинством схемы ФСУ (рис 3 в) является возможность выполнения параметрической цифровом развертки N¡(1) с дискретизацией по амплитуде, что позволяет ограничить максимальный угол управления ата> на заданном уровне без применения дополнительных устройств ограничения уровня сигнала управления, которые отрицательно влияют на помехоустойчивость ВП в целом С этой целью в ФСУ введены логические элементы ЛЗ, Л4 и одновибратор ОВ

Анализ погрешности дискретизации для ФСУ данного класса показал, что в системах управления ВП достаточно использовать восьми разрядный двоичный код, при котором обеспечивается допустимая асимметрия утла управления в многоканальных системах импульсно-фазового управления

Поскольку все число-импульсные ФСУ относятся к разряду аналого-цифровых устройств, то, очевидно, что их метрологические показатели, в том числе и помехоустойчивость со стороны информационного входа, во многом определяются реальными характеристиками ПНЧ

В третьей главе диссертационной работы рассматриваются статические и динамические характеристики ПНЧ различных классов (рис 4) для цифровых систем управления ВП

Д) е)

Рис. 4 Структурные схемы ПНЧ различных классвь (Ии. — инвертер, АМ — амплитудный модулятор, В — выпрямитель, ФП — функциональный преобразователь)

В качестве базовых структурных схем были проанализированы ПНЧ четырех классов: интегрирующий с установкой нулевых начальных условий в канале интегрирования (рис. 4 а), интегрирующий с синфазной (рис 4 б) и противофазной (рис. 4 в) амплитудной модуляцией (АМ), псевдоинтегрирующий с АМ одного (рис 4 г) и двух (рис. 4 д) порогов переключения РЭ, а также комбинированный с интегрированием преобразуемого параметра и АМ одного порога переключения РЭ (рис 4 е)

На основе полученных выражений, связывающих выходную частоту ПНЧ с величиной входного сигнала управления = Р(Хвх), установлено, что для интегрирующих ПНЧ несущая частота меняется линейно с ростом сигнала управления, а для псевдоинтегрирующих — по гиперболическому закону Комбинированный ПНЧ относится к разряду двухкоординатных развертывающих систем, когда информативными составляющими его выходных импульсов одновременно являются как частота их следования, так и среднее значение импульсов за интервал дискретизации. За счет изменения коэффициента ФП можно получить любой требуемый вид зависимости Гаьи = Р(Хвх)

На основе разработанного математического описания определены среднестатистические погрешности ПНЧ (рис. 5). Установлено, что наименьшим уровнем аддитивной ошибки обладают ПНЧ с синфазной амплитудно-частотно-импульсной модуляцией, уровень дрейфа «нуля» которых во много раз ниже аналогичных показателей других структур ПНЧ

| Интегрирующие ПНЧ е установкой начальны! значений в интеграторе и с AMC |

— — Интегрирующий ПНЧ с установкой нулевых начальных значений в канале интегрирования - Интегрирующий ПНЧ с AMC

X X Интегрирующий ПНЧ с А МП

-Псевдоянтетрнруюшнй ПНЧ с АМ

одного порога переключения РЭ

к 11 Псевдоинтегрируюшнй ПНЧ с AM двух порогов переключения РЭ

--Комбинированный ПНЧ с

интегрированием преобразуемого параметра н АМ одного порога переключения РЭ

Рис. 5. Среднестатистическая ошибка частоты 6Г"[1) = Г(ХК) для ПНЧ различных классов в диапазоне изменения приведенных к входу нормированных значений «а » сигналов дрейфа «нуля» канала интегрирования и амплитудного модулятора

На основе разработанных автором математических моделей проведен анализ динамических характеристик ПНЧ для широкого частотного спектра внешнего гармонического воздействия Показана идентичность характера динамических характеристик внутри класса интегрирующих и псевдоинтегрирующих ПНЧ (рис. 6)

Рис. б. Характер пространств динамических состояний М[1] = Г(Хвх, Г, Ап = 0,1) интегрирующих (а) и пеевдоинтегрирующих (б) ПНЧ (ОДП, ОЗД - области достоверной передачи частот и замедленной дискретизации входного воздействия соответственно, ЛГ(1) — нормированное значение ошибки частоты выходных импульсов ПНЧ)

В результате сопоставительного анализа статических и динамических показателей ПНЧ различных классов доказано, что синфазная амплитудная модуляция обеспечивает наилучшее сочетание стабильности характеристик ПНЧ и число-импульсных ФСУ в целом (рис 5), их помехоустойчивости (рис 6) и простоты технической реализации (рис. 4)

Четвертая глава посвящена анализу статических и динамических, характеристик замкнутых интегрирующих ФСУ (рис 7 а, б), а также сравнительному анализу технических показателей различных классов фазосдвигающих устройств

В качестве синхронизирующего воздействия в замкнутом интегрирующем ФСУ с синхронизацией со стороны информационного входа (рис 7 а) используется либо гармонический синусоидальный сигнал (сеть), либо прямоугольные биполярные импульсы типа «меандр» с амплитудой Ас = |АС/А| > 2,0, а в схеме интегрирующего ФСУ с синхронизацией се стороны РЭ (рис 7 б) - симметричный или с дискретным фронтом пилообразный сигнал, синхронизированный с напряжением сети. Статическая функция преобразования замкнутых ФСУ аст = £(Хвх) является линейной и определяется из выражения

а^-, = 90эл град-(1-Хвх), где аст - угол управления силовым ключом ВП в установившемся режиме, Хвх — нормированное значения входного -воздействия

Вюд

Хг(1)|

и РЭ

1 г .! 1 1 _г У(<)

¥ '|т. р| Выход

Вход

УС}

Вход синхронизирующий

а)

О

«Сотое» от УС(Р*Т.)

----------~1гпн

X.

Вход опорного напряжения

и/

_г

о

б)

У(1)

в) г)

Рве 7. Структурная схема замкнутого интегрирующего ФСУ с синхронизацией по информационному входу (а) н по входу релейного элемента (б) и их пространства динамического состояния (в, г) О ПН - генератор пилообразного сигнала развертки, Ас = ¡Ас /А| — нормированное значение амплитуды Ас синхр^йизирунмнего воздействия (напряжения сети); Ти, =ТИ2/ТИ, — относительная постоянная времени канала интегрирования, Тш = (А Тс )/Ас ) — постоянная времени ГПН, Тс - период напряжения сети, Ас — амплитуда сигнала синхронизации: А - амплитуда выходных импульсов РЭ)

На основе разработанных математических моделей, а также с использованием компьютерного моделирования в среде МаЛаЬ+5нпиЬпк дан анализ статических и динамических (рис 7 в, г) показателей данного класса ФСУ Приведены рекомендации по выбору параметров элементов схем ФСУ с позиций минимизации статической погрешности реализации заданной функции преобразования Установлено, что определяющей факторами, влияющими на статические и динамические характеристики, в ФСУ с синхронизацией со стороны информационного входа являются период Тс и нормированное значение амплитуды сигнала внешней синхронизации АС=|АС/А|, а в ФСУ с синхронизацией со стороны РЭ — частота сети (Тс)"' и относительное значение постоянной времени интегрирования Ти2 = ТИ2 /Т

И! •

Доказана способность динамических характеристик ФСУ адаптироваться к параметрам синхронизирующего воздействия (напряжения сети), что особенно ценно для автономных систем управления при работе с источником электропитания ограниченной мощности

Рассмотрен метод параллельной коррекции динамических характеристик ФСУ с синхронизацией «пилой» со стороны входа РЭ, обеспечивающий расширение полосы пропускания ФСУ данного класса.

С использованием понятия среднестатистического угла управления на пространстве исследуемого объекта проведен сравнительный анализ статических и динамических характеристик различных классов ФСУ, результаты которого (табл 1) позволяют сделать следующие основные выводы.

> среднестатистическая ошибка, вызванная нелинейностью сигнала развертки и дрейфовыми параметрами канала интегрирования (табл. 1, рис 1, 2) для замкнутых интегрирующих ФСУ (рис 7) практически не зависит от входного воздействия Хвх и примерно на один порядок меньше, чем для разомкнутых ФСУ, что объясняется их замкнутой структурой;

> по уровню статической ошибки (табл. 1, рис. 1, 2) интегрирующее ФСУ с одной функциональной разверткой (рис. 2) занимает среднее положение между исследуемыми классами ФСУ,

> как видно из табл 1, рис. 3 логарифмические амплитудно-частотные характеристики (ЛАЧХ), полученные путем моделирования в среде Ма^аЬ+БтиЬпк, для разомкнутых ФСУ совпадают При этом их граничная частота определяется из теоремы В.А. Котельникова и составляет ^ < 0,5 , где Г, - несущая частота на выходе ФСУ,

> замкнутые интегрирующие ФСУ в ОДП ((р = Г/Г0)<0,5) обладают свойствами, близким к динамическим характеристикам линейного апериодического звена первого порядка (табл. 1, рис. 3) с эквивалентной постоянной времени Тэ, «0,25 Ас • Тс для схемы на рис 7 а и ТЭ2 ® 0,45 ТИ2 Тс для структуры на рис 7 б. Это говорит о более низком быстродействии замкнутых устройств по сравнению с разомкнутыми структурами,

> в диапазоне частот 0,1<Р<5,0 (табл 1, рис 5) среднестатистическое отклонение угла управления для разомкнутого интегрирующего ФСУ с одной функциональной разверткой (рис 2) составляет 1,2% и с ростом Хвх снижается практически в 2 раза Для замкнутых интегрирующих ФСУ (рис. 7) среднестатистическое отклонения угла управления практически не зависит от входного сигнала и составляет 0,8% для ФСУ с синхронизацией по информационному входу и 0,4% для ФСУ с синхронизацией по входу РЭ Поэтому замкнутые ФСУ целесообразны к применению на промышленных объектах с высоким уровнем помех в каналах передачи сигнала управления а также в электроприводах с автономным энергоснабжением.

Таблица 1

Сравнительный анализ статических и динамических характеристик фазосдвигающих устройств различных классов

Сравнительный анализ статических характеристик

Среднестатистическое отклонение угла управления 5аэ[1| = Г(Хвх) из-за нелинейности сигнала развертки

Среднестатистическое отклонение угла управления 8а''1 [I] = Г(Хвх) из-за дрейфовых параметров интегратора

65Э[1]-

[ю' ^ ку £ 103.То = 0.01 с)

04 06

8а"[11

Разомкнутое интегрирующее ФСУ

10

2 4 6 — 1-

4 ~ -

_1_

Рис 1

Рис.2

Сравнительный анализ динамических характеристик

Логарифмические амплитудно-частотные характеристики (ЛАЧХ)

и- - 1

г 1 2 1

1 - 3 \

_ 4 \ м

\ 1

\

1 1

Рис.3

Среднестатистическое отклонение угла управления Да [1] = Г(Хвх ) в результате воздействия _сигнала помехи в широком частотпои диапазоне Е_

Разомкнутое интегрирующее ФСУ Да [11-;---2-

(04 ¿Г $3,0; Ап =0,1]

- г-

.. . 4 ... .

I_I

0 2 . 04 06 X..

Рис 4

Разомкнутое интегрирующее ФСУ

0 01 0 006 0 002 -

1

[ОД ^ Р ^5,0; Ап = 04) -------

-...........4

Рис 5

1 - ФСУ с выборкой мгновенных значений сигнала управления («вертикальный» принцип);

2 - Разомкнутое интегрирующее ФСУ с одной-функциональной разверткой

(«горизонтальный» принцип),

3 - Замкнутое интегрирующее ФСУ с синхронизацией со стороны информационного входа ( Ас = 4 ),

4 - Замкнутое интегрирующее ФСУ с синхронизацией со стороны РЭ ( ТН1 = 4 ).

В пятой главе рассматриваются ВП с интегрирующими ФСУ и электроприводы технологических установок на их основе

Разработаны компьютерные модели в пакете Ма&аЬ+БнпиЬпк для тиристорных регуляторов напряжения по схеме «тиристор-тиристор» и «тиристор-диод», осуществляющих плавный пуск асинхронных электроприводов, и модель электропривода постоянного тока с широтно-импульсным регулированием Дан сравнительный анализ режимов работы электроприводов при воздействии сигналов помех для различных схем ФСУ Доказано, что применение интегрирующих ФСУ является высокоэффективным средством повышения помехоустойчивости систем управления электроприводами переменного и постоянного тока

На рис. 8 представлена функциональная схема ТРН для плавного пуска асинхронных электродвигателей (АД) Силовая часть ТРН выполнена по схеме «тиристор-тиристор» Система управления ТРН представляет собой синхронную трехканальную систему импульсно фазового управления (СИФУ), где каждый из каналов содержит устройство синхронизации (УС), ФСУ, формирователь -распределитель (ФР) импульсов управления, контур тока, обеспечивающего ограничение пускового тока АД на заранее заданном уровне порядка 2-3 номинального значения

Рве. 8. Фуикююналымгя схема ТРН для плавного пуска асинхронного электродвигателя

(УС - устройство синхронизации, ФСУ - фаюсдвнгающее устройство, ФР — формирователь-распределитель имгрульсов управления, БСТ — блок силовых тиристоров;

ТТА, ТТВ, TTC трансформаторы тока, ДМ - демодулятор; Ф - фильтр; РТ - регулятор тока; M — асинхронный электродвигатель, £ — сумматор)

Результаты исследований для ТРН по схеме «тиристор-тиристор» представлены на рис 9 в виде зависимости 6Iroax = F(fn), где 51 ти =J(Ï0 — ïn )/ïDJ - максимальна* относительная ошибка тока статора АД на участке его ограничения (пуска электродвигателя), ï0, 1п - кратность пускового тока статора

17

АД при отсутствии и наличия сигнала помехи соответственно, - частота помехи При этом видно следующее

У в результате воздействия гармонической помехи в частотном диапазоне от 50 - 1200 Гц и кратностью 0,1 на вход ФСУ «вертикального» типа в ТРИ наблюдаются значительные отклонения пускового тока статора АД от требуемых значений, что затрудняет, а чаше всего делает невозможным выход АД на естественную механическую характеристик}',

> отмеченного недостатка лишены ТРН. построенные на основе интегрирующих ФСУ (рис 2, 7), для которых максимальная относительная ошибка 51 во всем частотном диапазоне сигнала помехи не превышает 2% (за исключением частоты 50 Гц), что примерно на 1-1,5 порядка меньше, чем для ТРН с «вертикальным» принципом управления Кроме того, в системах управления на основе интегрирующих ФСУ ошибка 61 ш уменьшается с ростом частоты помехи, что говорит о их повышенной помехоустойчивости со стороны информационного входа.

51_„ , а/в Граница, выше которой АД не выходит на естественную механическую характеристику

0 1 0 01

0 001

¡У) /з5о\ ><!)ч 550 ,<ГЙК

- ^ ~ . - 4

- fn.ru

750 950 1050 1150 __

1 > • N

\ ' '

ТРН с "вертикальным" принципом управления,

- - ТРН с "горизонтальным" прик^чпом управления ^

ТРН на основе замкнутого интегрирующего ФСУ с синхронизацией со стороны РЭ, Ти2=2.5 I

Рис 9. Максимальная относительная ошибка тока статора АД Я.,, под действием сигнала помехи для ТРН по схеме «т иристор-тиристор» с различными классами фазосдвигаюших устройств (ограничение пускового тока 2,5 от номинального значения)

Аналогичные исследования были проведены для ТРН по схеме «тиристор-диод» и для электропривода постоянного тока с широтно-импульсным преобразователем с несимметричным управлением силовых транзисторных ключей и с двухконтурной системой подчиненного регулирования Во всех случаях были подтверждены существенные преимущества интегрирующих ФСУ

Таким образом, теоретические исследования и результаты математического моделирования в среде Ма^аЬ+БшиЬпк однозначно подтверждают, что применение интегрирующих ФСУ является высокоэффективным средством повышения помехоустойчивости системы управления вентильных преобразователей систем технологической автоматики

В работе разработаны и экспериментально исследованы аналого-цифровые ТРН для плавного пуска асинхронных электродвигателей по схемам «тиристор-тиристор» и «тиристор-диод», которые внедрены на ОАО «Челябинский трубопрокатный завод» при автоматизации режимов работы гидропресса №7 линии отделки труб большого диаметра 1020 - 1220 и электроприводов оборотного цикла водоснабжения Для исключения возможности срабатывания защиты при кратковременном исчезновении фазного напряжения в ТРН используется интегрирующая защита от исчезновения фазного напряжения (патент на изобретение № 2275723 РФ) Экономический эффект от внедрения оборудования составил более 650 тыс руб. в год, и получен за счет экономии электроэнергии при переводе асинхронных электроприводов в повторно-кратковременный режим работы и сокращения расходов на ремонт и обслуживания силового электрооборудования технологических установок.

Приложения к диссертационной работе. В приложении 1 представлены документы о внедрении результатов работы на производстве и в учебный процесс энергетического факультета ЮУрГУ В приложениях 2 и 3 приведен перечень сокращений и обозначений, принятых в диссертационной работе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1 В результате разработки математического описания для статических и динамических характеристик ФСУ, их теоретического и экспериментального анализа получила дальнейшее развитие теория интегрирующих развертывающих систем и систем управления ВП на их основе.

2. Произведена классификация фазосдвигающих устройств систем управления силовыми вентильными преобразователями и разработана единая методика сопоставительного анализа статических и динамических для широкого частотного диапазона входного гармонического сигнала характеристик структур ФСУ различных классов с позиций теории развертывающих систем.

3 Впервые на основе единой методики и разработанных математических моделей исследованы и сопоставлены статические и динамические для широкого частотного диапазона гармонического входного воздействия характеристики структур ФСУ различных классов и силовых вентильных преобразователей на их основе Доказана высокая помехоустойчивость и стабильность характеристик ВП с интегрирующими ФСУ Даны рекомендации по выбору параметров элементов схем ФСУ

4 Впервые на основе единой методики и разработанных математических моделей исследованы и сопоставлены статические и динамические для широкого частотного диапазона гармонического входного воздействия характеристики структур ПНЧ различных классов для разомкнутых число-имцульсных ФСУ цифровых систем управления ВП Показано, что наиболее высокой стабильностью характеристик и помехоустойчивостью обладают ПНЧ с амплитудно-частотно-импульсной модуляцией Даны рекомендации по выбору параметров элементов схем ПНЧ

5 Предложена и исследована новая структура разомкнутого число-импульсного ФСУ с двумя развертывающими функциями, обладающая повышенной помехоустойчивостью

6 Предложена и исследована новая структура интегрирующей защиты от исчезновения фазного напряжения в силовых ВП электроприводов переменного тока, обладающая повышенной помехоустойчивостью и достоверностью процесса предупреждения аварийного режима работы исполнительного электродвигателя

7 С помощью пакета прикладных программ MatLab+Simulmk произведен сравнительный анализ помехоустойчивости асинхронных электроприводов с ТРН для схем силовых блоков с ключами «тиристор-тиристор» и «тиристор-диод», а также электропривода постоянного тока с ширсггно-импульсным силовым преобразователем с управлением от фазосдвигающих устройств «вертикального» и замкнутого интегрирующего типов при воздействии гармонических помех на информационный вход ФСУ Показана высокая помехоустойчивость систем управления электроприводами с интегрирующими ФСУ

8 Разработаны и экспериментально исследованы схемы ТРН с силовыми ключами «тиристор-тиристор» и «тиристор-диод» с управлением от разомкнутого и замкнутого интегрирующего ФСУ, содержащие необходимый комплекс селективных защит ТРН с интегрирующими ФСУ внедрены в комплексе асинхронных электроприводов системы оборотного цикла водоснабжения и гидропресса №7 линии отделки труб большого диаметра в цехе №6 ОАО «Челябинский трубопрокатный завод» Экономический эффект от внедрения оборудования составил более 650 тыс руб. в год. Результаты теоретических исследований и разработанные математические модели приняты к внедрению в учебный процесс ЮУрГУ в курсах «Элементы систем автоматики» и «Системы управления вентильными преобразователями»

Научные публикации по теме диссертации в журналах ВАК

1. Цытович, Л.И Анализ динамики интегрирующего амплитудно-частотно-импульсного развертывающего преобразователя аналоговых сигналов в частоту импульсов / ЛИ. Цытович, РЗ Гафиятуллин, Р.З Хусаинов, ММ. Дудкин // Вестник ЮУрГУ Серия «Энергетика» -2003 -Вып. 3.-№ 11(27) -С. 36-40

2. Цытович, Л.И. Тиристорная станция управления интегрирующего типа для плавного пуска асинхроннкх электродвигателей / Л.И Цытович, РХ Гафиятуллин, Р М Рахматуллин. М М Дудкин, С И. Шкаликов, Ю Г Попов, В.А Тюгаев, А.А Габорик, СИ. Скляров // Наука и технологии Избранные труды Российской школы «К 70-летию ГП Вяткина» -М РАН, 2005 -С 520-526

3 Цытович, Л.И Система управления асинхронным электроприводом водоснабжения жилого здания с автоматическим регулированием каналов регулирования / Л.И Цытович, О Г Терещина, М М Дудкин // Проблемы энергетики известия высших учебных заведений — Казань. Изд-во КГЭУ, 2005 — № 5-6 -С 47-52

4 Цытович, ЛИ Тиристорный преобразователь с интегрирующим устройством для мягкого пуска асинхронных электродвигателей / Л .И Цытович,

С.И Шкаликов, М М Дудкин // Проблемы энергетики известия высших учебных заведений - Казань Изд-во КГЭУ, 2005 - № 7-8 - С 57-65

5 Цытович, J1И Система управления группой асинхронных электроприводов с самодиагностированием и автоматическим резервированием каналов регулирования / ЛИ Цытович, О Г Терещина, М М Дудкин // Электротехника2006 -№11 -С 38-^4

Другие научные публикации по теме диссертации

1 Цытович, ЛИ Тиристорный регулятор напряжения для плавного пуска асинхронных электродвигателей / Л.И Цытович, Р X Гафиятуллин, М М Дудкин, С.И Шкаликов, ЮТ Попов, С И Скляров // Труды IV Международной конференции «Автоматизированный электропривод в XXI веке пути развития», -Магнитогорск МГТУ, 2004 - Ч 1 - С 292-294

2. Дудкин, М М Сравнительный анализ динамических характеристик фазосдвигающих устройств / М.М Дудкин // Электротехнические системы и комплексы, межвузовский сб науч тр / Под ред С.И Лукьянова -Магнитогорск МГТУ, 2005. - Вып. П.-С 87-96

3 Цытович, Л.И. Анализ динамических характеристик интегрирующих фазосдвигающих устройств / ЛИ Цытович, М М Дудкин // Труды международной тринадцатой научно-технической конференции «Электроприводы переменного тока». — Екатеринбург У ПИ, 2005 - С 95-98

4 Дудкин, М М Сравнительный анализ динамических характеристик преобразователей напряжения в частоту импульсов / ММ Дудкин // Международная научно-техническая конференция «Состояние и перспективы развития электротехнологии» тез. докл в 2-х т - Иваново ИГЭУ, 2005, - Т 1 -С 189

5 Дудкин, ММ Анализ динамических характеристик преобразователей напряжения в частоту импульсов /ММ Дудкин // Электротехнические системы и комплексы межвузовский сб науч тр / Под ред С И Лукьянова -Магнитогорск МГТУ, 2006 -Вып 12 -С 183-192

6 Дудкин, ММ Помехоустойчивость систем управления тиристорными регуляторами напряжения с различными классами фазосдвигающих устройств / М М Дудкин // Труды XI Международной конференции «Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты» (XII Бенардосовские чтения) тез докл. в 2-х ч - М Изд институт электротехники ГОУВПО «МЭИ (ТУ)», 2006 - Ч 1 - С 30-32

7 Пат № 2275723 Российская Федерация, МПК7 Н 02 Н 3/24, Н 02 Н 7/00 Устройство защиты тиристорного преобразователя / Л.И Цытович, М М Дудкин, ОТ Терещина -№ 2005100929/09, заявл 17 01 05; опубл 27 04 06, Бюл № 12 -7с

8 Пат № 2288532 Российская Федерация, МПК7 Н 02 М 1/08 Фазосдвигаюшее устройство / Л И Цытович, ММ Дудкин -№ 2005114902/09, заявл 13 05.05, опубл. 27.11.06, Бюи.№ 33 -Юс

Дудкин Максим Михайлович

ИНТЕГРИРУЮЩИЕ ФАЗОСДВИГАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СИЛОВЫМИ ВЕНТИЛЬНЫМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ

Специальность 05.09.12 - «Силовая электроника»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Издательство Южно-Уральского государственного университета

Подписано а печать 22 03 2007. Формат 60*84 1/16 Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,16 Уч.-изд л 1 Тираж 80 экз Заказ 55/107

Отпечатано в типографии Издательства ЮУрГУ 454080, г. Челябинск, его им Ленина, 76

ВВЕДЕНИЕ.

Глава I. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И УСЛОВИЯ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ВЕНТИЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОПРИВОДА И ПРОМЫШЛЕННОЙ АВТОМАТИКИ.

1.1. Уровни промышленных помех и проблема электромагнитной совместимости элементов систем управления вентильными

4 электроприводами и технологической автоматики.

1.2. Классификация систем импульсно-фазового управления вентильными преобразователями.

1.3. Классификация фазосдвигающих устройств систем управления вентильными преобразователями.

1.4. Классификация источников статической и динамической погрешностей фазосдвигающих устройств.

1.5. Методика оценки статической и динамической погрешностей фазосдвигающих устройств.

1.6. Анализ статических и динамических характеристик ФСУ с выборкой мгновенных значений сигнала управления.

1.6.1. Погрешность ФСУ с выборкой мгновенных значений сигнала управления, обусловленная экспоненциальным характером изменения развертывающей функции.

1.6.2. Погрешность ФСУ с выборкой мгновенных значений сигнала управления, обусловленная входным током и ЭДС смещения «нуля» операционного усилителя интегратора.

1.6.3. Динамические характеристики ФСУ с выборкой мгновенных значений сигнала управления.

Выводы.

Глава II. АНАЛИЗ СТАТИЧЕСКИХ И ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РАЗОМКНУТЫХ ИНТЕГРИРУЮЩИХ ФАЗОСДВИГАЮЩИХ УСТРОЙСТВ.

2.1. Базовые принципы построения разомкнутых интегрирующих ФСУ.

2.2. Анализ статических характеристик разомкнутых интегрирующих фазосдвигающих устройств.

2.2.1. Статические характеристики разомкнутых интегрирующих ФСУ с учетом экспоненциального характера изменения развертывающей функции.

2.2.2. Статические характеристики разомкнутых интегрирующих ФСУ с учетом дрейфовых параметров канала интегрирования.

2.3. Динамические характеристики разомкнутых интегрирующих фазосдвигающих устройств.

2.4. Число-импульсные фазосдвигающие устройства.

2.5. Погрешность дискретизации число-импульсных фазосдвигающих устройств.

Выводы.

Глава III. АНАЛИЗ СТАТИЧЕСКИХ И ДИНАМИЧЕСКИХ * ХАРАКТЕРИСТИК ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ В ЧАСТОТУ ИМПУЛЬСОВ ДЛЯ ЧИСЛО-ИМПУЛЬСНЫХ ФАЗОСДВИГАЮЩИХ УСТРОЙСТВ.

3.1. Классификация преобразователей напряжения в частоту импульсов и принципы их построения.

3.2. Статические характеристики преобразователей напряжения в частоту импульсов.

3.2.1. Погрешность ПНЧ, обусловленная экспоненциальным характером изменения развертывающей функции.

3.2.2. Погрешность ПНЧ, обусловленная дрейфовыми параметрами интегратора и амплитудного модулятора.

3.3. Анализ динамических характеристик преобразователей напряжения в частоту импульсов.

3.4. Примеры технической реализации интегрирующих преобразователей напряжения в частоту импульсов.

Выводы.

Глава IV. АНАЛИЗ СТАТИЧЕСКИХ И ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЗАМКНУТЫХ ИНТЕГРИРУЮЩИХ ФАЗОСДВИГАЮЩИХ УСТРОЙСТВ.

4.1. Базовые принципы построения замкнутых интегрирующих ФСУ.

4.2. Анализ статических характеристик замкнутых интегрирующих фазосдвигающих устройств.

4.2.1. Статические характеристики замкнутых интегрирующих ФСУ с учетом экспоненциального характера изменения развертывающей функции.

4.2.2. Статические характеристики замкнутых интегрирующих ФСУ с учетом дрейфовых параметров канала интегрирования.

4.3. Динамические характеристики замкнутых интегрирующих фазосдвигающих устройств.

4.4. Сравнительный анализ статических и динамических характеристик фазосдвигающих устройств. чг 4.5. Примеры технической реализации замкнутых интегрирующих фазосдвигающих устройств.:.

Выводы.

Глава V. ВЕНТИЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ С ИНТЕГРИРУЮЩИМИ ФАЗОСДВИГАЮЩИМИ УСТРОЙСТВАМИ И ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСТАНОВОК НА ИХ ОСНОВЕ.

5.1. Помехоустойчивость тиристорных регуляторов напряжения для плавного ^ пуска асинхронных электродвигателей.

5.2. Помехоустойчивость электропривода постоянного тока с силовым широтно-импульсным преобразователем.

5.3. Цифро-аналоговый тиристорный регулятор напряжения для плавного пуска асинхронного электродвигателя с число-импульсным ФСУ.

5.4. Тиристорный регулятор напряжения для плавного пуска асинхронного электродвигателя с замкнутым интегрирующим ФСУ.

5.5. Асинхронные электроприводы технологических установок с тиристорными регуляторами напряжения на основе интегрирующих фазосдвигающих устройств.

Выводы.

Актуальность работы. Неотъемлемой частью современных систем автоматического управления электроприводами и технологической автоматики являются регулируемые вентильные преобразователи (ВП) (тиристорные выпрямители, транзисторные преобразователи частоты, широтно-импульсные преобразователи постоянного тока и т.д.), с помощью которых осуществляется * плавное регулирование выходных координат исполнительных электродвигателей или других механизмов любого технологического процесса. При этом совершенствование технологии производства силовых и информационных полупроводниковых элементов, микросхем, бурное развитие микропроцессорной и вычислительной техники позволило резко повысить мощность ВП при одновременном снижении мощности сигнала управления, что привело к целому ряду проблем в сфере автоматизированного ^электропривода и промышленной автоматики. Так сигналы помех, зачастую порождаемые «внутри» самой системы управления дискретным характером выходного сигнала силового ВП, оказываются соизмеримыми с уровнем полезного сигнала управления, и приводят не только к искажениям статических и динамических характеристик электропривода, снижающих качество выпускаемой продукции, но и к аварийным ситуациям в работе технологических установок. Усложнение алгоритмов управления локальными технологическими объектами и их комплексами, объективно диктуемое ^требованиями «высоких» технологий, и, как следствие, рост аппаратурных затрат в области микроэлектронных компонентов ВП для их технической реализации, вызывает рост потока отказов в работе силовых преобразователей, снижает общие показатели надежности технологических установок и существенно повышает требования к уровню квалификации обслуживающего персонала.

Наиболее чувствительным элементом к сигналам помех со стороны информационного входа системы импульсно-фазового управления (СИФУ) силовыми ВП являются фазосдвигающие устройства (ФСУ), характеристики и сложность технической реализации которых всецело определяются, причем, независимо от аналогового или цифрового алгоритма обработки данных, реализуемым в них принципом развертывающего преобразования сигнала управления.

Многообразие последних диктует необходимость детального сопоставительного анализа по единой методике статических и динамических свойств различных принципов построения ФСУ, степени их восприимчивости к ж сигналам внешних и внутренних помех, способности адаптироваться к изменениям параметров напряжения сети и других вопросов, без решения которых невозможно создать высоконадежную и относительно простую с технической точки зрения систему управления ВП, отвечающую все возрастающим требованиям эксплуатационной надежности современных технологических объектов.

Целью диссертационной работы является создание систем управления силовыми вентильными преобразователями на основе интегрирующих фазосдвигающих устройств с повышенными эксплуатационными характеристиками (точностью, помехоустойчивостью, простотой технической реализации и надежностью).

Для достижения поставленной цели в диссертации решались следующие задачи: разработка единой обобщенной методики сопоставительного анализа статических и динамических для широкого частотного диапазона входного гармонического сигнала характеристик структур ФСУ различных классов с позиций теории развертывающих систем; анализ на основе разработанных математических моделей статических и динамических характеристик структур ФСУ с выборкой мгновенных значений сигнала управления, а также структур интегрирующих разомкнутых и замкнутых ФСУ; анализ на основе разработанных математических моделей статических и динамических характеристик структур преобразователей напряжения в частоту импульсов различных классов для число-импульсных интегрирующих фазосдвигающих устройств; сравнительный анализ статических и динамических характеристик структур ФСУ различных классов и определение рациональных областей их применения для управления силовыми вентильными преобразователями. Разработка рекомендаций по выбору элементной базы ФСУ; f разработка математических моделей различных типов силовых ВП для автоматизированных электроприводов и сравнение их характеристйк при управлении от ФСУ различных классов; разработка практических схем ФСУ и ВП на их основе для вентильного электропривода и технологической автоматики и их экспериментальные исследования; промышленное внедрение силовых ВП с ФСУ различных классов для автоматизированных электроприводов технологических установок с целью подтверждения достоверности теоретических результатов.

Методы исследования. Для анализа статических и динамических показателей ФСУ использовалась единая разработанная методика на основе систем трансцендентных уравнений с их решением на ЭВМ и представлением результатов в виде пространства статического и динамического состояния объекта и их проекций на плоскость переменных, а также метод логарифмических частотных характеристик. Исследования переходных процессов в системах электропривода на базе ВП с управлением от ФСУ различных классов осуществлялись с помощью пакета прикладных программ MatLab+Simulink.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается корректным использованием методов расчета статических и динамических процессов в математических и компьютерных моделях при общепринятых допущениях, удовлетворительным совпадением теоретических и экспериментальных результатов, а также результатами ^ промышленного внедрения и эксплуатации электроприводов с ВП на основе ФСУ различных классов.

Научные положения и результаты, выносимые на защиту: математические модели и результаты анализа на их основе статических и динамических характеристик ФСУ с выборкой мгновенных значений сигнала управления, а также структур интегрирующих разомкнутых и замкнутых ФСУ; принципы построения число-импульсных интегрирующих ФСУ; математические модели и результаты сравнительного анализа на их основе статических и динамических характеристик структур преобразователей напряжения в частоту импульсов различных классов для число-импульсных интегрирующих ФСУ цифровых систем управления ВП; компьютерные модели и результаты анализа на их основе характеристик структур электроприводов переменного и постоянного тока, содержащих силовые ВП с интегрирующими ФСУ различных классов.

Научное значение результатов работы

1. В результате разработки математического описания для статических и динамических характеристик ФСУ, их теоретического и экспериментального анализа получила дальнейшее развитие теория интегрирующих развертывающих систем и систем управления ВП на их основе.

2. Впервые на основе единой обобщенной методики и разработанных математических моделей исследованы и сопоставлены статические и динамические для широкого частотного диапазона гармонического входного воздействия характеристики структур ФСУ различных классов и силовых вентильных преобразователей на их основе.

3. Впервые на основе единой обобщенной методики и разработанных математических моделей исследованы и сопоставлены статические и динамические для широкого частотного диапазона гармонического входного воздействия характеристики структур преобразователей напряжения в частоту импульсов различных классов для цифровых систем управления ВП.

4. Предложена и исследована новая структура разомкнутого число-импульсного ФСУ с двумя развертывающими функциями, обладающая повышенной помехоустойчивостью.

5. Предложена и исследована новая структура интегрирующей защиты от исчезновения фазного напряжения в силовых ВП электроприводов переменного тока, обладающая повышенной помехоустойчивостью и достоверностью процесса предупреждения аварийного режима работы исполнительного электродвигателя.

Практическое значение работы

1. На основе трансцендентных функций разработаны математические модели ФСУ, позволяющие исследовать статические и динамические характеристики ВП различных типов.

2. Получены рекомендации по рациональному выбору параметров элементов схем ФСУ различных классов, обеспечивающие минимизацию результирующей статической и динамической погрешности работы как аналоговых, так и цифровых систем управления силовыми ВП.

3. Разработаны компьютерные модели электропривода переменного тока с тиристорным регулятором напряжения и электропривода постоянного тока с широтно-импульсным регулированием, позволяющие исследовать режимы работы электроприводов с ФСУ различных классов.

4. Разработаны и внедрены структурные и принципиальные схемы промышленных замкнутых тиристорных регуляторов напряжения для плавного пуска асинхронных электродвигателей с интегрирующими ФСУ, предназначенных для работы с сетью различной мощности.

Реализация результатов работы. Тиристорные регуляторы напряжения с интегрирующими ФСУ внедрены на ОАО «Челябинский трубопрокатный "'завод» при автоматизации технологического процесса на гидропрессе №7 и системы оборотного цикла водоснабжения линии отделки труб большого диаметра цеха №6. Результирующий годовой экономический эффект от реконструкции технологических объектов составил более 650 тыс. руб. Материалы диссертационной работы используются при чтении лекций по курсам «Физические основы электроники», «Элементы систем автоматики» и «Системы управления вентильными преобразователями» для студентов энергетических специальностей. По результатам исследований разработан учебно-лабораторный стенд по курсу «Системы управления вентильными преобразователями» для студентов специальности 140604. Результаты работы используются также в рамках проекта «Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008 годы) НИОКР» по заданию Рособразование по аналитической ведомственной целевой программе (регистрационный № 01.2006 10696).

Апробация работы. Основные теоретические положения и результаты -.(диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

- ежегодных научно-практических конференциях Южно-Уральского государственного университета (Челябинск, ЮУрГУ, 2004 - 2006 гг.);

- IV Международной конференции «Автоматизированный электропривод в XXI веке: пути развития» (Магнитогорск, МГТУ, 2004);

- Международной тринадцатой научно-технической конференции «Электроприводы переменного тока» (Екатеринбург, УГТУ-УПИ, 2005);

- Международной научно-технической конференция «Состояние и перспективы развития электротехнологии» (XII Бенардосовские чтения) (Иваново, ИГЭУ, 2005);

- XI Международной конференции «Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты» (Москва, ГОУВПО МЭИ (ТУ), 2006).

Публикации. Основные положения, выводы и практические результаты * изложены в 7 статьях в журналах, 4 материалах конференций и тезисов докладов. На оригинальные технические решения получены 2 патента на изобретения.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав основного текста объемом 181 страница, заключения, списка литературы из 171 наименования, трех приложений. Общий объем диссертации 220 страниц, включая 65 рисунков и 41 таблицу.

Выводы

1. Впервые разработана математическая модель в среде MatLab+Simulink для асинхронного электропривода с тиристорным регулятором напряжения, управляемого от фазосдвигающих устройств различных классов.

2. Произведен сравнительный анализ помехоустойчивости асинхронных электроприводов с ТРН для схем силовых блоков с ключами «тиристор-тиристор» и «тиристор-диод» с управлением от ФСУ «вертикального» и интегрирующего типов при воздействии гармонических помех на информационный вход ФСУ. Показана высокая помехоустойчивость электроприводов с замкнутым интегрирующим ФСУ.

3. Установлено, что наиболее высокой помехоустойчивостью обладают ТРН с интегрирующими ФСУ и с силовыми ключами «тиристор-диод».

4. Впервые разработана математическая модель в среде MatLab+Simulink для электропривода с широтно-импульсным силовым преобразователем с несимметричным управлением силовых транзисторных ключей и ФСУ различных классов.

5. Показана высокая помехоустойчивость электропривода с ШИП на основе замкнутого интегрирующего ФСУ с синхронизацией симметричным пилообразным сигналом развертки со стороны релейного элемента.

6. Разработаны и экспериментально исследованы схемы ТРН с силовыми ключами «тиристор-тиристор» и «тиристор-диод» с управлением от разомкнутого и замкнутого интегрирующего ФСУ, содержащие необходимый комплекс селективных защит.

7. Впервые предложен принцип построения интегрирующей защиты ТРН от исчезновения фазного напряжения, обладающей высокой помехоустойчивостью и достоверностью обнаружения аварийной ситуации со стороны напряжения сети.

8. ТРН с интегрирующими ФСУ внедрены в комплексе асинхронных электроприводов системы оборотного цикла водоснабжения и гидропресса №7 линии отделки труб большого диаметра в цехе №6 ОАО «Челябинский трубопрокатный завод». Экономический эффект от внедрения оборудования составил более 650 тыс. руб. в год, и получен за счет экономии электроэнергии при переводе асинхронных электроприводов в повторно-кратковременный режим работы и сокращения расходов на ремонт и обслуживания силового электрооборудования технологических установок.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В результате разработки математического описания для статических и динамических характеристик ФСУ, их теоретического и экспериментального анализа получила дальнейшее развитие теория интегрирующих развертывающих систем и систем управления ВП на их основе.

2. Произведена классификация фазосдвигающих устройств систем управления силовыми вентильными преобразователями и разработана единая методика сопоставительного анализа статических и динамических для широкого частотного диапазона входного гармонического сигнала характеристик структур ФСУ различных классов с позиций теории развертывающих систем.

3. Впервые на основе единой методики и разработанных математических моделей исследованы и сопоставлены статические и динамические для широкого частотного диапазона гармонического входного воздействия характеристики структур ФСУ различных классов и силовых вентильных преобразователей на их основе. Доказана высокая помехоустойчивость и стабильность характеристик ВП с интегрирующими ФСУ. Даны рекомендации по выбору параметров элементов схем ФСУ.

4. Впервые на основе единой методики и разработанных математических моделей исследованы и сопоставлены статические и динамические для широкого частотного диапазона гармонического входного воздействия характеристики структур преобразователей напряжения в частоту импульсов различных классов для число-импульсных интегрирующих ФСУ цифровых систем управления ВП. Показано, что наиболее высокой стабильностью характеристик обладают ПНЧ с амплитудно-частотно-импульсной модуляцией. Даны рекомендации по выбору параметров элементов схем ПНЧ.

5. Предложена и исследована новая структура разомкнутого число-импульсного ФСУ с двумя развертывающими функциями, обладающая повышенной помехоустойчивостью.

6. Предложена и исследована новая структура интегрирующей защиты от исчезновения фазного напряжения в силовых ВП электроприводов переменного тока, обладающая повышенной помехоустойчивостью и достоверностью процесса предупреждения аварийного режима работы исполнительного электродвигателя.

7. С помощью пакета прикладных программ MatLab+Simulink произведен сравнительный анализ помехоустойчивости асинхронных электроприводов с тиристорными регуляторами напряжения для схем силовых блоков с ключами «тиристор-тиристор» и «тиристор-диод», а также электропривода постоянного тока с широтно-импульсным силовым преобразователем с управлением от фазосдвигающих устройств «вертикального» и замкнутого интегрирующего типов при воздействии гармонических помех на информационный вхо^ ФСУ. Показана высокая помехоустойчивость систем управления электроприводами с интегрирующими ФСУ.

8. Разработаны и экспериментально исследованы схемы ТРН с силовыми ключами «тиристор-тиристор» и «тиристор-диод» с управлением от разомкнутого и замкнутого интегрирующего ФСУ, содержащие необходимый комплекс селективных защит. ТРН с интегрирующими ФСУ внедрены в комплексе асинхронных электроприводов системы оборотного цикла водоснабжения и гидропресса №7 линии отделки труб большого диаметра в цехе №6 ОАО «Челябинский трубопрокатный завод». Экономический эффект от внедрения оборудования составил более 650 тыс. руб. в год. Результаты теоретических исследований и разработанные математические модели приняты к внедрению в учебный процесс ЮУрГУ в курсах «Элементы систем автоматики» и «Системы управления вентильными преобразователями».

1. А.с. 1244768 СССР, Н02М7/04. Устройство для импульсно-фазового <управления преобразователем / Л.И. Цытович. № 785647/07; заявл. 03.09.84;опубл. 15.07.86, Бюл.№ 26.

2. А.с. 1730952 СССР, G06G7/12. Устройство импульсно-фазового управления преобразователем / Л.И. Цытович. № 2766579/07; заявл. 22.05.79; опубл. 30.07.81, Бюл.№ 28.

3. А.с. 1731015 СССР, Н02М7/48. Устройство импульсно-фазового управления / Л.И. Цытович, В.Г. Маурер, P.M. Рахматуллин. № 4832808/07; заявл. 06.04.90; опубл. 27.05.92, Бюл. № 18.

4. А.с. 1798870 СССР, Н02М1/08. Устройство для управления тиристорным преобразователем / Л.И. Цытович, В.Г. Маурер, Р.Х. Гафиятуллин и др. № 4801048/07; заявл. 30.01.90; опубл. 28.02.93, Бюл. № 8.

5. А.с. 17988770 СССР, Н02М1/08. Устройство для управления тиристорным преобразователем / Л.И. Цытович, В.Г. Маурер, Р.Х. Гафиятуллин и др. -№ 4801048/07; заявл. 30.01.90; опубл. 28.02.93, Бюл. № 8.

6. А.с. 656042 СССР, G06G7/12. Релейный операционный усилитель / Л.И. Цытович, В.Г. Маурер. № 2479073/24; заявл. 19.04.77; опубл. 05.04.79, Бюл. №13.

7. А.с. 769556 СССР, G06G7/12. Развертывающий операционный усилитель / Л.И. Цытович. № 2672501/24; заявл. 09.10.78; опубл. 07.10.80, Бюл. №' 37.

8. А.с. 851729 СССР, G06G7/12. Развертывающий преобразователь / Л.И. Цытович, В.Г. Маурер, В.А. Захаров, P.M. Рахматуллин. № 4795995/24; заявл. 26.02.90; опубл. 10.03.92, Бюл. № 9.

9. А.с. 913824 СССР, G05B11/01. Следящий электропривод / Л.И. Цытович. № 300707/24; заявл. 19.11.80; опубл. 15.03.82, Бюл. № 10.

10. А.с. 915204 СССР, Н02Р13/16. Устройство для фазового управления ^.вентильным преобразователем / Р.Х. Гафиятуллин, Л.И. Цытович, О.И. Осипов,

11. Б.А. Петренко. -№ 2724440/07; заявл. 14.02.79; опубл. 23.03.82, Бюл. № П.

12. А.с. 978341 СССР, Н03К13/20. Преобразователь напряжения в частоту / Л.И. Цытович, Г.В. Суворов, Б.А. Петренко Б.А. № 2716843/24; заявл. 15.08.78; опубл. 30.11.82, Бюл. № 44.

13. Алиев, Т.М. Автоматическая коррекция погрешностей цифровых измерительных приборов / Т.М. Алиев, Л.Р. Сейдель. М.: Энергия, 1972. - 216 с.

14. Ануфриев, И.Е. Самоучитель MatLab 5.3/6.x / И.Е. Ануфриев. СПб.: *БХВ-Петербург, 2003. - 736 с.

15. Барлоу, Р.Э., Прошан, Ф. Статистическая теория надежности и испытания на безотказность / Пер. с англ. Ушакова И.А. М.: Наука, 1984. -327 с.

16. Браславский, И .Я. Анализ энергопотребления в управляемых переходных режимах систем ТПН-АД // Труды международной тринадцатой научно-технической конференции «Электроприводы переменного тока». -Екатеринбург: УПИ, 2005. С. 241-244.

17. Браславский, И.Я. Асинхронный полупроводниковый электропривод с '^параметрическим управлением / И.Я. Браславский. М.: Энергоатомиздат,1988.-224 с.

18. Быков, Ю.М. Помехи в системах с вентильными преобразователями / Ю.М. Быков, B.C. Василенко. -М.: Энергоатомиздат, 1986. 152 с.

19. Волин, M.J1. Паразитные процессы в радиоэлектронной аппаратуре / M.J1. Волин. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1981. - 296 с.

20. Волин, M.JI. Подавление внешних паразитных связей в усилителях / M.JI. Волин. М.: Энергия, 1976. - 56 с.

21. Волович, Г.И. Схемотехника аналоговых и аналогово-цифровых электронных устройств / Г.И. Волович. М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2005.-459 с.

22. Воронин, П.А. Силовые полупроводниковые ключи: семейства, характеристики, применение / П.А. Воронин. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Издательский дом «Додэка-ХХ1», 2005. - 384 с.

23. Воросколевский, В.И. Преобразователи напряжения в частоту и их применение в технике измерений и управления / В.И. Воросколевский, Н.Я. Пинигин. М.: Энергоатомиздат, 1994. - 92 с.

24. Гафиятуллин, Р.Х. Системы управления электроприводами буровых станков с источниками электропитания ограниченной мощности / Р.Х.

25. Гафиятуллин, Л.И. Цытонич, В.Г. Маурер, P.M. Рахматулин // Тез. докл. I Международной конференции по автоматизированному электроприводу «AED-95». С. Петербург. - 1995. - С. 95.

26. Гельман, М.В. Тиристорные регуляторы переменного напряжения / М.В. Гельман, С.П. Лохов. -М.: Энергия, 1975. 104 с.

27. Герман-Галкин, С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MatLab 6.0: учебное пособие / С.Г. Герман-Галкин. СПб.: КОРОНА принт, 2001.-320 с.

28. Герман-Галкин, С.Г. Силовая электроника: лабораторные работы на ПК / С.Г. Герман-Галкин. СПб.: Учитель и ученик, КОРОНА-принт, 2002. - 304 с.ч?

29. Глазенко, Т.А. Полупроводниковые преобразователи в электроприводах постоянного тока / Т.А. Глазенко. Л.: Энергия, 1973. - 304 с.

30. Гмурман, В.Е. Теория вероятности и математическая статистика: учеб. пособие для ВУЗов / В.Е. Гмурман. М.: Высш. шк., 2003. - 479 с.

31. Грейвулис, Я.П. Тиристорный асинхронный электропривод для центробежных насосов / Я.П. Грейвулис, Л.С. Рыбницкий. Рига: Зинатне, 1983.-228 с.

32. Грушицкий, Р.И. Аналого-цифровые переферийные устройства ? микропроцессорных систем / Р.И. Грушицкий, А.Х. Мураев, В.Б. Смолов. Л.:

33. Энергоатомиздат, 1989. 160 с.

34. Гурвич, И.С. Защита ЭВМ от внешних помех / И.С. Гурвич. М.: Энергия, 1975.- 160 с.

35. Гусев, В.Г. Электроника и микропроцессорная техника: учебник для ВУЗов / В.Г Гусев, Ю.М. Гусев. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 2004. - 790 с.

36. Гусев, В.М. Электрические конденсаторы постоянной емкости / В.М. Гусев, В.Ф. Смирнов. М.: Советское радио, 1968. - 88 с.

37. Гутников, B.C. Интегральная электроника в измерительных устройствах / B.C. Гутников. Л.: Энергоатомиздат, 1988. - 303 с.

38. Данишевская, Е.Ю. Тиристорные реверсивные электроприводы постоянного тока / Е.Ю. Данишевская. М.: Энергия, 1970. - 156 с.

39. Дудкин, М.М. Сравнительный анализ динамических характеристик фазосдвигающих устройств / М.М. Дудкин // Электротехнические системы и комплексы: Межвузовский сб. науч. тр. / Под ред. С.И. Лукьянова. -Магнитогорск: МГТУ, 2005. Вып. 11. - С. 87-96.

40. Дурнов, П. И. Насосы, вентиляторы, компрессоры: учеб. пособ. для вузов / П.И. Дурнов. Киев; Одесса: Вища шк.,1985. - 262 с.

41. Дьяконов, В.П. MatLab 6/6.1/6.5 + Simulink 4/5. Основы применения / В.П. Дьяконов. М.: COJIOH-Пресс, 2004. - 768 с.

42. Дьяконов, В.П. MatLab 6: учебный курс / В.П. Дьяконов. СПб.: Питер, 2001.-592 с.

43. Елизаров, Е.А. Наладка и эксплуатация электроприводов постоянного тока буровых установок / Е.А. Елизаров, В.П. Лукин. М.: Энергоатомиздат, 1993.-95 с.

44. Замятин, В.Я. Мощные полупроводниковые приборы. Тиристоры: справочник / В.Я. Замятин, Б.В. Кондратьев, В.М. Петухов. М.: Радио и связь, 1987.-576 с.

45. Зиновьев, Г.С. Основы силовой электроники / Г.С. Зиновьев. -Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2004. 672 с.

46. Ибрагим, К.Ф. Основы электронной техники: Элементы. Схемы. Системы: Крат, энцикл. по электронике / Пер. с англ.: В. М. Матвеева и др.; Под ред. Н. И. Аникушина. М.: Мир, 1997. - 397 с.

47. Информационные цепи преобразователей тиристорных электроприводов / С.С. Крылов, Е.В. Мельников, Л.И. Конышев и др. М.: Энергоатомиздат, 1984.-160 с.

48. Каган, Б.М. Системы связи УВМ с объектами управления в АСУ ТП / * Б.М. Каган, А.И. Волтелев, Л.М. Лукьянов. М.: Сов. радио, 1978. - 304 с.

49. Клынин, В.А. Усилитель постоянного тока с частотно-шйротно-импульсной модуляцией / В.А. Клынин // Приборы и техника эксперимента. -1976. -№ 5. С. 147.

50. Ключев, В.И. Теория электропривода: учебник для вузов / В.И. Ключев. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1998. - 704 с.

51. Козин, В.М. Управляющие устройства тиристорных преобразователей для электроприводов постоянного тока / В.М. Козин, Я.Е. Марченко. М.:1. Энергия, 1971.-234 с.

52. Комплектные тиристорные устройства серии ТП/ТВ мощностью до 500 кВт для автоматизированных электроприводов постоянного тока. М.: Информэлектро, 1973. - С. 21.

53. Комплектные тиристорные электроприводы: справочник // Евзеров И.Х. и др.: под ред. В.М. Перельмутера. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 319 с.

54. Конев, Ю.И. Транзисторные импульсные устройства управления механизмами / Ю.И. Конев. М.: Энергия, 1968. - 104 с.

55. Копылов, И.П. Математическое моделирование электрических машин / И.П. Копылов. М.: Высшая школа, 2001. - 327 с.

56. Копылов, И.П. Расчет на ЦВМ характеристик асинхронных машин / И.П. Копылов, О.П. Щедрин. М.: Энергия, 1973. - 120 с.

57. Круг, Е.К. Цифровые регуляторы / Е.К. Круг, Т.М. Александриди, С.Н. Дилигенский. М.: Энергия, 1966. - 504 с.

58. Куликов, С.В. Дискретные преобразователи на транзисторах / С.В. Куликов, Б.В. Чистяков. -М.: Энергия, 1972. -288 с.

59. Куликов, С.В. Импульсные измерительные преобразователи / С.В. Куликов. М.: Энергия, 1974. - 112 с.

60. Кунцевич, В.М. Нелинейные системы управления с частотно- и широтно-импульсной модуляцией / В.М. Кунцевич, Ю.Н. Чеховой. Киев: Техника, 1970.-339 с.

61. Курочкин, Ю.А. Надежность и диагностирование цифровых устройств и систем / Ю.А. Курочкин, А.С. Смирнов, В.А. Степанов. СПб.: Изд-во Санкт-Петербург. ун-та, 1993. - 316 с.

62. Лазарев, Ю. Моделирование процессов и систем в MatLab: учебный курс / Ю. Лазарев. СПб.: Питер; Киев: Издательская группа BHV, 2005. - 512 с.

63. Лихошерст, В.И. Полупроводниковые преобразователи электрической энергии с импульсным регулированием: учеб. пособие / В.И. Лихошерст.

64. Екатеринбург: Изд-во УГТУ, 2000. -116с.

65. Льянова, Л.И. Полупроводниковые преобразователи напряжения в частоту / Л.И. Льянова. Л.: НИИ электрофизической аппаратуры им. Д.В. Ефремова, 1976. - 187 с.

66. Мануковский, Ю.М. Широтно-регулируемые автономные транзисторные преобразователи частоты / Ю.М. Мануковский, А.В. Пузаков. -Кишинев: Штинца, 1990. 150 с.

67. Мартяшин, А.И. Преобразователи электрических параметров для систем контроля и измерения / А.И. Мартяшин, Э.К. Шахов, В.М. Шляндин: М.: Энергия, 1976.-390 с.

68. Марше Ж. Операционные усилители и их применение / Ж. Марше. JL: Энергия, 1974.-216 с.

69. Маурер, В.Г. Об управлении асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором / В.Г. Маурер // Электротехнические системы и комплексы: межвузовский сборник научных трудов. Магнитогорск: МГМА, 1996.-Вып. 2.-С. 44-47.

70. Маурер, В.Г. Цифровой измеритель амплитудно-фазочастотных характеристик «Вектор-2М» / В.Г. Маурер, Л.И. Цытович // Приборы и техника эксперимента. М.: АН СССР, 1990. - №5. - С. 6.

71. Маурер, В.Г. Цифровой измеритель частотных характеристик «Вектор» / В.Г. Маурер, Г.В. Суворов // Приборы и техника эксперимента. М.: АН СССР, 1979. -№3.~ С. 238.

72. Мацин, В.П. Исследование электромагнитной совместимости элементов вентильного автоматизированного электропривода прокатных станов: дисс. .канд. техн. наук / В.П. Мацин. Челябинск: ЧПИ, 1987. - 258 с.

73. Микросхемы АЦП и ЦАП: справочник / Подгот. Г.И. Воловйч, В.Б. Ежов; Отв. ред. Т.Е. Брод. М.: Додэка-21,2005. - 431 с.

74. Микроэлектронные цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи информации / под ред. В.Б. Смолова. Л.: Энергия. Ленингр. отд-ние, 1976. - 336 с.

75. Михайлов, Е.В. Помехозащищенность информационно-измерительных систем / Е.В. Михайлов. М.: Энергия, 1975. - 104 с.

76. Мыцик, Г.С. Анализ и оценка форм выходного напряжения преобразователей с амплитудно-импульсной модуляцией / Г.С. Мыцик, В.П. Пикулин, Н.Б. Шевякова// Электричество. 1979. - № 11. - С. 25-30.

77. Осипов, О.И. Промышленные помехи и способы их подавления в вентильных электроприводах постоянного тока / О.И. Осипов, Ю.С. Усынин. -М.: Энергия, 1979.-80 с.

78. Осипов, О.И. Техническое диагностирование автоматизированного электропривода постоянного тока: дис. . докт. техн. наук / О.И. Осипов. -Челябинск: ЧПИ, 1995. 405 с.

79. Осипов, О.И. Уровни промышленных помех в вентильных электроприводах прокатных станов на элементах УБСР / О.И. Осипов, Ю.С. Усынин // Электротехн. пром-сть. Серия «Электропривод». 1974. - Вып. 4. -С. 25-28.

80. Осипов, О.И. Экспериментальное исследование промышленных помех и разработка способов их подавления в вентильных электроприводах прокатныхстанов с элементами УБСР: дисс. . канд. техн. наук / О.И. Осипов. -Челябинск: ЧПИ, 1974. 218 с.

81. Основы технической диагностики. (Модели объектов, методы и алгоритмы диагноза) / под ред. П.П. Пархоменко. М.: Энергия, 1976. - 464 с.

82. Отт, Г. Методы подавления шумов и помех в электронных системах / Пер. с нем. под ред. М.В. Гальперина. М.: Мир, 1979. - 317 с.

83. Пат. № 2288532 Российская Федерация, МПК7 Н 02 М 1/08. Фазосдвигающее устройство / Л.И. Цытович, М.М. Дудкин. № 2005114902/09; заявл. 13.05.05; опубл. 27.11.06, Бюл. № 33. - 10 с.

84. Перельмутер, В.М. Системы управления тиристорными электроприводами постоянного тока / В.М. Перельмутер, В.А. Сидоренко. М.:

85. Энергоатомиздат, 1988. 302 с.

86. Перельмутер, В.М. Цифровые системы управления тиристорным электроприводом / В.М. Перельмутер, А.К. Соловьев. Киев: Техника, 1983. -104 с.

87. Писарев, A.Jl. Управление тиристорными преобразователями / А.Л. Писарев, Л.П. Деткин. -М.: Энергия, 1975. 178 с.

88. Попов, С.Г. Неконические гармоники напряжения тиристорного преобразователя / С.Г. Попов // Электричество. 1978. -№ 6. - С. 69-71.

89. Предко, М. Руководство по микроконтроллерам: в 2 т. / М. Предко; Пер. * с англ. под ред. И.И. Шагурина, С.Б. Лужанского. М.: Постмаркет, 2001. - Т.1.-415 е., Т. 2.-487 с.

90. Преобразователи информации в аналогово-цифровых вычислительных устройствах и системах / под ред. Г.М. Петрова. М.: Машиностроение, 1973. -360 с.

91. Преобразователи на запираемых тиристорах для электропривода за рубежом // Аналитическая справка (Договор 1, код услуги 3.86). М.: ИНФОРМЭЛЕКТРО, 1990. - 20 с.

92. Применение интегральных микросхем памяти: справочник / А.А. Дерюгин, В.В. Цыркин, В.Е. Красовский и др.; Под ред. А.Ю. Гордонова, А.А. Дерюгина. М.: Радио и связь, 1994. - 232 с.

93. Проблемы электромагнитной совместимости силовых полупроводниковых преобразователей: Тезисы докладов Третьего всесоюзного научно-технического совещания. Таллин: АН ЭССР, 1986. - Ч. 3. - 186 с.

94. Прянишников, В.А. Интегрирующие цифровые вольтметры постоянного тока / В.А. Прянишников. Л.: Энергия, 1976. - 315 с.

95. Рипейко, В.В. Цветовые и кодовые обозначения радиоэлементов. Диоды, ^транзисторы, интегральные схемы, приборы индикации, таблицы аналогов /

96. В.В. Рипейко. Воронеж: Транспорт, 1995. - 247 с.

97. Руденко, B.C. Основы преобразовательной техники / B.C. Руденко, В.И. f Сенько, И.М. Чиженко. М.: Высшая школа, 1980. - 328 с.

98. Сабинин, Ю.А. Частотно-регулируемые асинхронные электроприводы / Ю.А. Сабирин, В.Л. Грузов. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1985. -128 с.

99. Сандлер, А.С. Тиристорные инверторы с широтно-импульсной модуляцией / А.С. Сандлер, Ю.М. Гусяцкий. М.: Энергия, 1968. - 96 с.

100. Сарваров А.С. Энергосберегающий электропривод вентиляторных механизмов по системе НПЧ-АД с программным формированием напряжения:

101. Специальность 05.09.03 Электротехнические комплексы и системы: дис. д-ра техн. наук / А.С. Сарваров; Магнитогор. гос. техн. ун-т им. Г.И. Носова. -'Магнитогорск: Б. И., 2002. - 333 с.

102. Сарваров, А.С. Исследование парного пуска асинхронных двигателей с ^ короткозамкнутым ротором / А.С. Сарваров, Е.С. Муриков //

103. Электротехнические системы и комплексы: межвузовский сб. науч. тр; / Под ред. С.И. Лукьянова. Магнитогорск: МГТУ, 2006. - Вып. 12. - С. 281-289.

104. Серьезное, А.Н. Методы уменьшения влияния помех в термометрических цепях / А.Н. Серьезнов, М.П. Цепенко. М.: Энергия, 1968. -72 с.

105. Силовые транзисторы в преобразовательной технике за рубежом // * Аналитическая справка (Договор 1, код услуги 3.86). М.:

106. ИНФОРМЭЛЕКТРО, 1990. 17 с.

107. Симонов, В.Ф. Водоснабжение промышленных предприятий: учеб. пособие по курсу «Системы производства и распределение энергоносителей» для студ. спец. 1007 / В.Ф. Симонов, Н.В. Долотовская. Саратов: СГТУ, 1994. -67 с.

108. Системы подчиненного регулирования электроприводов переменного тока с вентильными преобразователями / О.В. Слежановский, Л.Х. Дацковский, И.С. Кузнецов, Е.Д. Лебедев, Л.Н. Тарасенко. М.: Энергоатомиздат, 1983. -256 с.

109. ИЗ. Системы управления тиристорными и ионными электроприводами. -М.: ВНИИЭМ, 1971.-120 с.

110. Слежановскнй, О.В. Реверсивный электропривод постоянного тока / О.В. Слежановский. -М.: Металлургия, 1967. 421 с.

111. Смолов, В.Б. Аналоговые вычислительные машины / В.Б. Смолов. М.: Высш. шк., 1972.-408 с.

112. Справочник по автоматизированному электроприводу / под ред. В.А. Елисеева и А.В. Шинянского. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 616 с.

113. Суворов, Г.В. Импульсный усилитель постоянного тока с повышенной помехозащищенностью / Г.В. Суворов, Л.И. Цытович // Приборы и техника эксперимента. 1976.- №5.- С. 144-146.

114. Темников, Ф.Е. Математические развертывающие системы •/ Ф.Е. Темников, В.Е. Славинский. М.: Энергия, 1970. - 120 с.

115. Темников, Ф.Е. Теория развертывающих систем / Ф.Е. Темников. М.: Госэнергоиздат, 1963. - 168 с.

116. Терехов, В.М. Элементы автоматизированного электропривода / В.М. Терехов. -М.: Энергоатомиздат, 1987. 225 с.

117. Тимофеев, B.C. Устройства импульсно-фазового управления преобразователями / B.C. Тимофеев, В.Т. Филичев. М.: Энергия, 1978. - 83 с.

118. Тиристорные преобразователи напряжения для асинхронного электропривода / Л.П. Петров, О.А. Андрющенко, В.И. Капинос и др. М.: Энергоатомиздат, 1986.-200 с.

119. Тычино, К.К. Преобразователи напряжения в частоту / К.К. Тычино. -М.: Энергия, 1972.-211 с.

120. Управление вентильными электроприводами постоянного тока / Е.Д. Лебедев, В.Е. Неймарк, М.Я. Пистрак, О.В. Слежановский. М.: Энергия, 1970. -199 с.

121. Управляющие вычислительные машины в АСУ технологическими процессами: в 2 т. / под ред. Т. Харрисона. М.: Мир, 1976. - Т. 2. - 532 с.

122. Хохлов, Ю.И. Компенсированные системы электроснабжения с мягким тиристорным управлением / Ю.И. Хохлов, С.В. Пашнина, Н.Б. Вилкова. // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Энергетика». 2001. - № 4. - Вып. 1. - С. 22-26.

123. Хохлов, Ю.И. Проблемы энергосбережения в системах электроснабжения на основе энергетической электроники / Ю.И. Хохлов // Наука и технологии: Тр. 23-й Рос. шк. М.: Издательство Рос. акад. наук, 2003. -С. 555-570.

124. Хохлов, Ю.И. Энергосберегающие технологии с использсзанием силовой электроники / Ю.И. Хохлов // Энергосбережение в промышленности и городском хозяйстве: Сб. тез. докл. науч.- практ. конф.(14-15 июня). -Челябинск: ЮУрГУ, 2000. С. 14.

125. Хьюлсман, Л.П. Активные фильтры / Пер. с англ. под ред. И.Н. Теплюка. М.: Мир, 1972. - 516 с.

126. Цифровые электроприводы с транзисторными преобразователями / С.Г. Герман-Галкин, В. Д. Лебедев, Б. А. Марков, Н.И. Чичерин. Л.:

127. Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ие, 1986. 248 с.

128. Цыпкин, Я.З. Релейные автоматические системы / Я.З. Цыпкин. М.: Наука, 1974.-576 с.

129. Цытович, Л.И. Разработка, исследование и применение развертывающих операционных усилителей в системах управления электроприводами: дис. . канд. техн. наук / Л.И. Цытович. Челябинск: ЧПИ, 1978.-281 с.

130. Цытович, Л.И. Система управления группой асинхронных электроприводов с самодиагностированием и автоматическим резервированием каналов регулирования / Л.И. Цытович, О.Г. Терещина, М.М. Дудкин // Электротехника. 2006. №11. - С. 38-44.

131. Цытович, Л.И. Тиристорная станция управления интегрирующего типа /для плавного пуска асинхронных электродвигателей / Л.И. Цытович, Р.Х.

132. Гафиятуллин, P.M. Рахматуллин, М.М. Дудкин, С.И. Шкаликов, Ю.Г. Попов, В.А. Тюгаев, А.А. Габорик, С.И. Скляров // Наука и технологии. Избранные труды Российской школы «К 70-летию Г.П. Вяткина». М.: РАН, 2005. - С. 520-526.

133. Цытович, Л.И. Широтно-импульсный интегрирующий развертывающий преобразователь с контуром амплитудной коррекции динамических характеристик / Л.И. Цытович, В.Г. Маурер, П.Л. Цытович //

134. Приборы и техника эксперимента. М.: РАН, 1997. - № 3. - С. 89-93.

135. Цытович, Л.И. Элементы аналоговой и цифровой электроники в автоматизированном электроприводе: учебник для ВУЗов / Л.И. Цытович. -Челябинск: ЮУрГУ, 2001. 480 с.

136. Чернов, Е.А. Комплектные электроприводы станков с ЧПУ: справочное пособие / Е.А. Чернов, В.П. Кузьмин. Горький: Волго-вятское книжное издательство, 1989. - 320 с.

137. Чернов, Е.А. Станочные электроприводы переменного тока: справочное пособие / Е.А. Чернов. М.: Вираж Центр, 1997. - 230 с.

138. Чернышев, А.А. Основы надежности полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. М.: Радио и связь, 1988. - 255 с.

139. Шагурин, И.И. Современные микроконтроллеры и микропроцессоры Motorola: справ. / И.И. Шагурин. М.: Горячая линия - Телеком, 2004. - 952 с.

140. Шахов, Э.К. Интегрирующие развертывающие преобразователи напряжения / Э.К. Шахов, В.Д. Михотин. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 142 с.

141. Шенфельд, Р. Автоматизированные электроприводы / Пер. с нем. под ред. Ю.А. Борцова. Л.: Энергаатомиздат, Ленингр. отд-ие, 1985. - 464 с.

142. Шило, В.Л. Популярные цифровые микросхемы: справочник / В.Л. 'Шило. -М.: Радио и связь, 1987. 352 с.

143. Шило, В.Л. Функциональные аналоговые интегральные микросхемы / В.Л. Шило. М.: Радио и связь, 1982. - 128 с.

144. Шипило В.П. Автоматизированный вентильный электропривод / В.П. Шипило. М.: Энергия, 1969, - 400 с.

145. Шубенко, В.А. Тиристорный асинхронный электропривод с фазовым управлением / В.А. Шубенко, И.Я. Браславский. М.: Энергия, 1972. - 200 с.

146. Электроприводы переменного тока: Труды международной ^тринадцатой научно-технической конференции. Екатеринбург: УГТУ-УПИ,2005.-276 с.

147. Электротехника: учеб. пособие для вузов: В 3 кн. Кн. II. Электрические машины. Промышленная электроника. Теория автоматического управления / под ред. П.А. Бутырина, Р.Х. Гафиятуллина, А.Л. Шестакова. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2004.-711 с.

148. Электротехника: учеб. пособие для вузов: в 3 кн. Кн. III. Электроприводы. Электроснабжение / под ред. П.А. Бутырина, Р.Х. Гафиятуллина, А.Л. Шестакова. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2005. - 639 с.

149. Электротехническая совместимость электрооборудования автономных систем / В.Г. Болдырев, В.В. Бочаров, В.П. Булеков, С.Б. Резников; Под ред. В.П. Булекова. М.: Энергоатомиздат, 1995. - 351 с.

150. Электротехнический справочник: в 3 т. Т. 3. Использование электрической энергии / под общ. ред. В.Г. Герасимова, П.Г. Грудинского, Л.А. Жукова и др. 6-е изд., испр. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1982. - 560 с.а

151. Эпштейн, И.И. Автоматизированный электропривод переменного тока / И.И. Эпштейн. М.: Энергоиздат, 1982. - 192 с.

152. Яденков, B.C. Микроконтролеры MicroCHIP: Схемы. Примеры программ. Описания. Ресурсы Internet: практ. рук. / B.C. Яценков. М.: Горячая линия - Телеком, 2002. - 293 с.

153. Drive&Control. Специальный выпуск для ЭЛЕКТРО 96 в Москве. Бернхард Вильгельм. Мягкий пуск асинхронных двигателей.

154. Ferenczi, О. Power supplies. Pt. А & В / О. Ferenczi. Budapest: Akademiai Kiado, 1987. - 744 p.

155. Gottlieb, I.M. Electronic power control / I.M. Gottlieb. USA: T AB books, 1991.-255 p.

156. Gray, P.R. Analisys and design of analog integrated circuits / R.P. Gray, G.R. Meyer. New York & oth.: Wiley, 1977. - 683 p.

157. Негру, M. Analog integrated circuits. Operational amplifiers and analog multipliers / M. Негру. Budapest: Akademiai Kiado, 1980. - 479 p.

158. Muller, R.S. Device electronics for integrated circuit / R.S. Muller, T.I. Kamins. New York & oth.: Wiley, 1977. - 404 p.

159. Murphy, J.M.D. Thyristor control of A.C. motor / J.M.D. Murphy. Oxford & oth.: Pergamon Press, 1975. - 192 p.

160. Power electronics / F. Csaki, K. Ganszky, I. Ipstis, S. Mart. Budapest: Akademiai Kiado, 1983. - 708 p.