автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Разработка и исследование математических моделей электромеханической системы на основе асинхронизированного вентильного двигателя

На правах рукописи

ЛОМАКИН АЛЕКСЕИ НИКОЛАЕВИЧ

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ АСИНХРОНИЗИРОВАННОГО ВЕНТИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Специальность 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

003479504

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Саранск-2009

003479504

Диссертационная работа выполнена на кафедре автоматики факультета электронной техники ГОУВПО «Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева»

Научный руководитель: доктор технических наук

доцент Гуляев Игорь Васильевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук

профессор Высоцкий Виталий Евгеньевич,

кандидат физико-математических наук доцент Мурюмин Сергей Михайлович

Ведущая организация: ОАО «Электровыпрямитель», г. Саранск

Защита состоится 5 ноября 2009 г. в 15 ч 30 мин на заседании диссертационного совета Д 212.117.14 по присуждению ученой степени кандидата технических наук в ГОУВПО Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева по адресу: 430005, г. Саранск, ул. Большевистская, 68, корп. 1, 225 ауд.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ГОУВПО «Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева».

Автореферат разослан 3 октября 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

кандидат физико-математических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Математическое моделирование является перспективным направлением в разработке и исследовании современных вентильных управляемых электромеханических систем. Одним из вариантов таких систем является двигатель двойного питания (ДДП) па базе контактного и бесконтактного вентильного двигателя, получивший название «асинхронизированного вентильного двигателя» (АВД), который имеет существенные преимущества по сравнению с частотно-регулируемым электроприводом (ЭП) на базе синхронного и асинхронного двигателей (АД). Они связаны с тем, что использование мощного ЭП с АД при тяжелых условиях пуска характеризуется существенным недостатком - отсутствием коммутации тока статора с фазы на фазу при неподвижном роторе. В результате при максимальном пусковом моменте, сопровождающимся длительным режимом упора, возникают перегрузки пусковым током в цепи статора преобразователя частоты (ПЧ). Для предотвращения аварийных режимов работы ЭП необходимо ограничивать по времени данный процесс, либо использовать силовую часть, рассчитанную на большие токи. Последнее делает затруднительным применение данных ПЧ в тяговом приводе ввиду увеличения массо-габаритных показателей, кроме того, необходимо обеспечить рекуперативное торможение до полной остановки и максимальный КПД в режиме рабочих скоростей.

Машинно-вентильный каскад на основе АВД имеет в своем составе асинхронный двигатель с фазным ротором (контактный вариант) и два преобразователя частоты в статоре и роторе. Процесс его пуска начинается с подачи в цепь ротора трехфазного переменного тока низкой фиксированной частоты для создания в двигателе вращающегося электромагнитного поля, обеспечивающего успешную коммутацию тиристоров ПЧ якоря. В дальнейшем разгон насыщенной машины осуществляется подачей питающего напряжения в цепь статора, что существенно облегчает пуск АВД при максимальном моменте сопротивления в режиме упора.

Глубокие теоретические и практические исследования в области ДДП проведены во ВНИИ Электроэнергетики под руководством М.М. Ботвинника и Ю.Г. Шакаряна отражены в работах Г.Б. Онищенко, А.Е. Загорского, C.B. Хва-това и ряда других ученых. Существенный вклад в развитие теории АВД внес коллектив научно-исследовательской лаборатории вентильных электрических машин Мордовского государственного университета под руководством профессора 10.П. Сонина. Итогом многолетней работы стала научная концепция обобщенной электромеханической системы (ОЭМС), которая представляет собой обобщенный электромеханический преобразователь на базе контактного и бесконтактного АВД со статическими ПЧ в обмотках статора и ротора. В зависимости от законов управления преобразователями частоты ОЭМС позволяет реализовать три основных режима АВД - обобщенный асинхронный, обобщенный синхронный и обобщенный двигатель постоянного тока (ОДПТ). Перспективным направлением исследования является режим ОДПТ, который позволяет

при векторном управлении (у/§ = const, g -LI s) в рабочих режимах АВД получить улучшенные электромеханические характеристики каскада.

Практическая реализация такой сложной машинно-вентильной системы является трудоемкой задачей, требующей значительных временных и материальных затрат на разработку и отладку. Применение проблемно ориентированного имитационного моделирования дает возможность получить адекватное представление о процессах электромеханического преобразования энергии, проходящих в ЭП, и сделать выводы об эффективности использованных законов управления. Таким образом, создание имитационной модели ЭП на базе АВД с векторным законом управления для анализа электромеханических характеристик в различных режимах его работы является актуальной задачей.

Цель и задачи диссертационной работы.

Целью диссертационной работы является разработка математической модели, комплекса имитационного моделирования и программ для исследования динамических режимов электромеханической системы на базе АВД с векторным законом управления.

Для достижения указанной цели в диссертационном исследовании решены следующие задачи:

1. Разработана математическая модель ДЦП при векторном управлении с опорным вектором основного магнитного потока \рд.

2. На основе полученной математической модели предложен вариант функциональной схемы электропривода с системой управления.

3. Разработана и рассчитана замкнутая система управления переменными ЭП на базе принципов подчиненного регулирования.

4. Разработан комплекс имитационных моделей ЭП с векторным управлением в среде моделирования Matlab Simulink.

5. Проведен детальный анализ переходных электромеханических и электромагнитных процессов ЭП при различных режимах его работы.

Методы исследования.

Для решения поставленных задач использовались методы и математические модели теории электрических машин, автоматического управления, регулируемого ЭП и моделирования на ЭВМ в среде Matlab Simulink.

Научная новнзиа работы.

1. Разработана математическая модель динамических переходных процессов двигателя двойного питания, где магнитный поток формируется по цепи ротора, а ортогональность векторов потокосцепления в воздушном зазоре и тока статора - по цепи якоря. В известных моделях и системах управления регулирование осуществляется только по одному каналу - статору или ротору.

2. На основе частных математических моделей получены передаточные функции и структурные схемы при управлении со стороны статора и ротора, где в качестве опорного вектора определен вектор потокосцепления в воздушном зазоре.

3. С использованием разработанной имитационной модели получена система автоматического регулирования для реализации векторного

управления ЭП с АВД, обеспечивающая постоянство потокосцепления в воздушном зазоре и ортогональность его вектора и вектора тока статора.

4. При помощи комплекса разработанных имитационных моделей и программ проведено исследование динамических характеристик электропривода с АВД при векторном законе управления, а также выполнено сравнение полученных результатов с результатами натурного эксперимента, полученными в других работах.

Практическая ценность работы.

1. Предложена, в результате теоретических исследований и имитационного моделирования переходных электромеханических и электромагнитных процессов, методика проектирования ЭП с векторным управлением на базе двигателя двойного питания.

2. Составленная и зарегистрированная программа расчета коэффициентов регуляторов ДДП при векторном управлении для автоматизации процесса расчета замкнутой системы автоматического управления.

3. Полученные в диссертационном исследовании результаты моделирования дают возможность дальнейшей практической реализации электромеханической системы па основе АВД с микропроцессорной системой управления.

Реализация результатов работы.

Разработанные математические модели используются в учебном процессе на факультете электронной техники ГОУВПО «Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева» по курсам «Электрические машины» и «Вентильные электрические машины» в виде методики проектирования ЭП с векторным управлением.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Математическая модель двигателя двойного питания для исследования динамических режимов работы ЭП с АВД.

2. Комплекс имитационных моделей и программ ЭП на базе ДДП при векторном управлении в среде моделирования Ма11аЬ БшшИпк.

3. Имитационная модель и результаты ее исследования в переходных электромеханических и электромагнитных процессах АВД при различных режимах работы.

Апробация результатов работы.

Положения и результаты диссертационной работы обсуждались на:

1. Научно-практических конференциях «Наука и инновации в Республике Мордовия» (Саранск, 2006-2008 гг.);

2. Международных конференциях «Актуальные проблемы электронного приборостроения» (Новосибирск, 2006 г., 2008 г.);

3. Научно-технической конференции с международным участием «Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии» (Тольятти, 2007 г.);

4. Международной конференции «Методы и средства управления технологическими процессами» (Саранск, 2007 г.);

5. Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения» (Саратов, 2008 г.);

6. Объединенных научных семинарах Средневолжского математического общества и кафедры прикладной математики ГОУВПО «Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева» (Саранск, 2007 г., 2009 г.).

Публикации.

По теме диссертационной работы опубликовано 18 печатных трудов, из них 2 - в изданиях, рекомендованных ВАК, 2 - патента на изобретение, 1 - свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы. Основная часть работы изложена на 259 страницах машинописного текста, содержит 136 рисунков и 1 таблицу.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования.

В первой главе дан аналитический обзор методов математического моделирования, современных способов и систем управления в ЭП, отмечены их достоинства и недостатки, а также перспективные направления развития. Подробно рассмотрены системы и различные законы управления ЭП на базе АД, проанализированы и показаны типовые функциональные схемы со скалярным, векторным (ВУ) и прямым управлением моментом. Также рассмотрены системы управления ЭП с вентильным двигателем, вентильно-индукторным и на базе машины двойного питания, имеющие высокие энергетические и регулировочные характеристики. Дано описание привода на базе АВД, показано его принципиальное отличие и преимущество. В ЭП на основе АВД, благодаря наличию в базовом двигателе вращающегося магнитного поля при неподвижном роторе, обеспечивается снятие ограничения на длительность режима упора по нагреву структуры тиристоров ПЧ якоря, и тем самым снижаются массогаба-ритные показатели. Исследования показали, что перспективным законом управления АВД является В У с поддержанием ортогональности векторов тока якоря и неизменного результирующего магнитного потока {ц/g _L 7S) при стабилизации = const, что позволяет придать асинхронной машине на базе ДДП свойства ОД/IT.

Во второй главе на базе теории обобщенной электрической машины сформирована математическая модель ДДП и разработана функциональная схема ЭП при векторном управлении. Машинно-вентильный каскад на основе АВД имеет в своем составе базовый АД с фазным ротором, включенный в режиме ДДП и два ПЧ в статоре и роторе (рис. 1).

Для построения системы управления каскадом АВД была написана математическая модель базового двигателя. Уравнения модели были представлены в системе координат х,у, вращающейся со скоростью опорного вектора основного магнитного потока у/д.

При разработке модели были приняты следующие допущения: насыщение магнитопро-вода машины неизменно, потери в стали и механические потери отсутствуют, трехфазные обмотки статора и ротора АД симметричны, напряжение возбуждения синусоидально.

Для построения математической модели за основу взяты уравнения Кирхгофа для статора и ротора в непреобразованной трехфазной системе координат для обобщенной электрической машины (1).

©-нин

АВД

ив=яв1в + и с =кс'с +

<1Ч>А . Л '

¿У В . с11 '

¿4'С . (¡1 '

иь=хь!ь +

Рис. 1. Схема ЭП с АВД Ж '

0)

с/1 ' ¿Ус Л

Преобразование уравнений включает в себя приведение уравнений к двухфазной системе координат (3/2) и параметров ротора к статору, переход в синхронную систему координат х,у и вычисление переменных машины, а также их обратные преобразования. В результате данных преобразований были получены передаточные функции цепей ротора (2) и статора (3).

¥& Т/гр + ]

Кгу(Р)-

Т>2 ¥^+~-{-(^г-1ту15усо2'+игх)

1

Т/Гр +1

- Тга2V.fr + ~ {(¡-г - ¿ш Д«®2 + ио>)

_ !_ Т!гР + \

Тгр + \

Т/гР + 1

тгр + Г

(2)

1Уа(Р) = -

X,

+(0)1-0) 2 )ч>д( + с 0)Х1и + С02КГ1,Г у + (и

йх кгигх)

1 + Т1*эКвР

(3)

^у(Р)--

Зэке 1

-Уёу-(щ-0)2)у/& -((ОуЦ, + 0}2КгЦг-(и„у -Кги,у )

По полученным передаточным функциям были построены структурные схемы при управлении со стороны ротора (рис. 2) и статора (рис. 3).

Рис. 2. Структурная схема ротора

Анализируя полученные структуры, можно констатировать наличие большого числа взаимных перекрестных связей, а также необходимость идентификации параметров модели. Подавление перекрестных связей осуществлено введением в систему управления специальных блоков компенсации, образующих дополнительную внешнюю обратную связь по ЭДС.

Для реализации ВУ необходимо в каждый момент времени иметь информацию о величине и положении в пространстве опорного вектора основного магнитного потока у §, относительно которого осуществляется фазовая ориентация вектора тока статора. При (//¿v = const можно управлять электромагнитным моментом изменением проекции тока статора isy. В тоже время для обеспечения постоянства магнитного потока необходимо обеспечить управление продольной проекцией тока статора isx таким образом, чтобы при любых изменениях составляющей тока ротора irx основной магнитный поток оставался постоянным у/¿х =\ipg\ = const (рис. 4, а).

Вследствие имеющихся перекрестных связей изменение проекции тока статора isx оказывает влияние на составляющую isy, которая определяет электромагнитный момент, поэтому в системе управления необходимо обеспечить контур регулирования, при котором isx -0. Регулирование модуля основного магнитного потока осуществляется изменением проекции irx. Структурная схема АВД при ВУ будет иметь вид (рис. 4, б).

Рис. 4. Векторная диаграмма (а) и структурная схема АВД при В У (б)

Полученные структуры дают возможность предложить систему векторного управления машинно-вентильным каскадом АВД, где в качестве базовой машины используется АД с фазным ротором, включенный по схеме двойного питания. Функциональная схема каскада с системой управления приведена на рис. 5. Особенностью данной системы управления является отсутствие датчика скорости. Вычисление скорости ротора юг производится по известным значениям сос скорости поля и частоты возбуждения a>2 = const.

В третьей главе выполнен расчет параметров базовой машины, синтез регуляторов и разработана имитационная модель ЭП с АВД при ВУ в среде программирования Matlab (Toolbox-Simulink).

а)

б)

Рис. 5. Функциональная схема АВД при векторном управлении

Настройка контуров системы управления выполнена на базе принципов подчиненного регулирования по условию технического и симметричного оптимума. В качестве базовой машины ЭП выбран АД с фазным ротором серии 4АК250БВ4УЗ мощностью 55 кВт. По синтезированной структурной схеме электропривода и рассчитанным значениям регуляторов была простроена имитационная модель и получены результаты моделирования (рис. 6).

¥5

Чу

М„

¥8

I

'■У

Цг

сог

сог

¥8

5У

м.

(Ог

а) б) в)

Рис. 6. Переходные характеристики потока, тока, момента и скорости (а), с ограничением тока (б), с входным фильтром скорости (в)

Из рисунка рис. 6,а видно, что амплитудные значения во много раз превышают предельно допустимые. При ограничении максимальных значений процессы в модели приближаются к реальным (рис. 6,6). Ограничение тока и момента при пусках и торможениях в реальных системах подчиненного регулирования достигается не ограничением выходных сигналов с регуляторов (ограничение сохраняется как средство защиты), а применением задатчика интенсивности - фильтра (рис. 6,в).

Затем была разработана имитационная модель ЭП с АВД при векторном управлении (рис. 7).

Питание АВД осуществляется от двух ПЧ: АИН с ШИМ в цепи ротора и инвертора тока (ИТ) с двухступенчатой искусственной коммутацией (ИК) в цепи статора, жестко фиксирующего фазу тока якоря относительно его напряжения. Выходное напряжение АИН с ШИМ синусоидально, и его гармонический состав определяется конкретным схемотехническим решением. Поэтому моделирование силовой схемы АИН не имеет смысла, ив модели электропривода был применен управляемый источник синусоидального напряжения с регулируемой амплитудой и выходной частотой. Моделирование ИТ, ведомого ЭДС статора, должно быть проведено также средствами 5тиНпк на основе алгоритмов работы системы управления и силовой части реального преобразователя. Кроме этого, при моделировании следовало учесть, что реализация закона векторного управления требует перевода инвертора тока в статорной цепи в режим искусственной коммутации.

В четвертой главе проведен анализ результатов моделирования переходных процессов в силовых цепях ротора и статора базовой машины при возбуждении и при пуске ЭП в режимах с естественной (ЕК) и искусственной коммутацией (ИК). Выполнено детальное моделирование динамики электроме-

д)

Рис. 8. Переходные процессы при пуске привода с нагрузкой 0,5Ма1 и набросом до Мс„

ханических процессов в режиме у/§ = const при фиксированном угле опережения коммутации тиристоров ß, а также в режиме y?g LIS - при его регулировании. Для реализации закона векторного ортогонального управления, когда |7S| _L [Ф^ необходимо,

чтобы вектор тока статора опережал вектор напряжения на угол ß = в', что достижимо в инверторе тока с двухступенчатой ИК.

На рис. 8 представлены переходные процессы при пуске и разгоне привода при ортогональном управлении до номинальной скорости с моментом сопротивления на валу 0,5Мсн и дальнейшим набросом нагрузки до номинального значения. Перерегулирование по электромагнитному моменту и скорости составляет около 25%, а время переходного процесса - 6 сек. На рис. 8,6 показаны фазы векторов тока и напряжения статора относительно вектора основного магнитного потока. Вектор тока статора ортогонален вектору потока, а угол нагрузки в' изменяется с ростом нагрузки с 1,7 до номинального значения в~3,5.

На рис. 8,в,г показаны токи и напряжения в фазах ротора и статора. На рис. 8,д-проекции тока и напряжения статора на оси синхронной системы координат х, у. Динамика моментообразующей составляющей тока isy идентична динамике электромагнитного момента (рис. 8,а). Вторая составляющая тока статора isx = 0, что отвечает принципу «ортогонального» управления. Проекция Usx принимает небольшое значение, что соответствует малому углу в' = aUs - als.

На рис. 9 показаны аналогичные графики переходных процессов пуска и разгона привода, но при управлении PIT с фиксированным углом опережения коммутации

/? = 30°. Качественные изменения в протекании процессов не столь заметны, что

Рис. 9. Переходные процессы при пуске привода с /¡=30 с нагрузкой 0,5Ма, и набросом до Мс„

обеспечивается корректной работой регуляторов. Количественные же изменения более очевидны. Так, существенно изменилась фазовая ориентация векторов тока и напряжения статора относительно вектора основного магнитного потока (рис. 9,6), что привело к появлению размагничивающей составляющей тока статора ¡!Х (рис. 9,д) и увеличению токов в фазах статора на 10-12% (рис. 9,г) и ротора на 25% (рис. 9,в). Иначе говоря, реализация «ортогонального» векторного управления позволяет получить при прочих равных условиях одинаковый электромагнитный момент, что и при наличии угла опережения коммутации /?, но при существенно меньших фазных токах в статоре и роторе и, соответственно, меньших потерях в обмотках и элементах силовой части преобразователей.

Проведенные исследования угловых характеристик показали, что увеличение значения Р приводит к снижению критического угла нагрузки и перегрузочной способности привода по моменту. В частности, на данной имитационной модели возникли — трудности при пуске привода с номинальной

нагрузкой при /? = 30°, связанные с частыми ^срывами коммутации ИТ («опрокидыванием»). Наиболее критичным в этом плане является начальный момент набора скорости ^двигателя, на котором наблюдаются значи-"тельные колебания токов. В свою очередь, №У не представляется возможным значительно снизить угол р и задать его величину на уровне нулевого значения при пуске приводила ввиду необходимости первоначального пуска ИТ с ЕК вентилей для обеспечения заряда коммутирующих конденсаторов. Приемлемым начальным углом /? при пуске с номинальным моментом является значение в "интервале от 15 до 30 . Этим и объясняется нарушение фазовой ориентации векторов тока и напряжения статора в первые две секунды моделирования (рис. 8,6 и 9,6).

а) б)

Рис. 10. Переходные процессы в режиме упора при

/7 = 30°,Fr = 10Гц (а) и у/5 1 Js, Fr = 5Гц (б)

Процесс моделирования и разгона привода осуществляется следующим образом: вначале включается АМН с ШИМ в цепи ротора и происходит намагничивание базовой машины в течение 0,8 секунды, а затем запускается ИТ в

цепи статора с некоторым углом р (в нашем случае /? = 30°). Через 1 секунду после начала моделирования подается команда на включение ИК и регулятор угла начинает изменять значение угла опережения коммутации до Р = -в', обеспечивая ортогональность векторов тока статора и основного магнитного потока Время разгона привода до номинальной скорости с номи-

нальной нагрузкой около 5 секунд.

Моделирование коммутационных процессов показало, что уменьшение угла коммутации /? ив еще большей степени частоты возбуждения Гг приводит к ухудшению коммутационной способности инвертора тока.

На рис. 10 представлены результаты моделирования режима упора ЭП

при фиксированном угле опережения коммутации /? = 30° и частоте возбуждения Гг = 10-Гц (Ю,а), а также ортогональном управлении при ц/§ и частоте возбуждения Рг = 5Лд (10,6).

Согласно расчетам, номинальный момент базового двигателя составляет Мн =400Нм при токе якоря ISH =100/4. Результаты моделирования показывают (рис. 10,а), что АВД развивает пусковой момент равный Мп =600Нм. Ток ротора Ira при этом превышает статорный Isa на 10% и составляет 220А. Напряжение ротора Urab, а соответственно и модуль основного магнитного Phi, стабильны и с ростом нагрузки не изменяются.

Поддержание ортогональности векторов у/g 1IS (рис. 10,6) позволило компенсировать влияние размагничивающей проекции составляющей тока статора Isx, что привело к существенному увеличению пускового момента. В результате при токе статора Is = 21SH = 200А произошло увеличение в два раза пускового момента привода Мп =2Мн =800Ям. При этом в конце процесса моделирования токи статора и ротора становятся равными, т.е. намагничиваю-

щая составляющая тока ротора не изменяется под влиянием Isx. Снижение частоты возбуждения до Fr = 5 Л/ при ВУ позволило ЛВД развить тот же пусковой момент, что и при /*>=10/~г/, т.е. можно сделать вывод, что частота возбуждения не влияет на пусковой момент двигателя.

В пятой главе на основе результатов моделирования предложена функциональная схема макетного образца ЭП с ЛВД для практической реализации ВУ каскадом. Построение сложных систем управления в условиях лаборатории стало возможным благодаря высокопроизводительным и недорогим микропроцессорам цифровой обработки сигналов (ЦОС - DSP).

На рис. 11 изображена функциональная схема ЭП с АВД, которая состоит из трех законченных блоков: силовой части статора (СЧС), силовой части ротора (СЧР) и автономной микропроцессорной системы управления (МСУ) на

Центральным элементом МСУ является блок контроллера ДУР, который содержит микропроцессор, систему ввода/вывода информации. Рассмотрены варианты построения DSP на базе одного из специализированных микропроцессоров серии Motor Control (TMS320C(F)240(280'), фирма Texas Instruments), либо универсальных (TMS320C30(50, 60), автономные контроллеры серии Tornado Е31/33).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Проведенные теоретические исследования и имитационное моделирование системы векторного управления ЭП на основе АВД позволяет сделать следующие выводы:

1. Полученные аналитические выражения структуры математической модели базового ДДП свидетельствуют о значительном числе взаимных перекрестных связей, число которых существенно сокращается при реализации векторного ортогонального управления.

2. Анализ результатов моделирования и экспериментальных исследований коммутационных процессов показал, что зависимый инвертор тока с двухступенчатой искусственной коммутацией обеспечивает работу при нулевых и отрицательных углах опережения ft и жестко фиксирует фазу тока якоря относительно напряжения.

3. Показано, что частота возбуждения /2 является многокритериальным параметром, который, с одной стороны, определяет основной магнитный поток ц>д, ас другой - влияет на коммутационную способность инвертора тока, развиваемый пусковой момент в режиме стабилизации основного магнитного потока в воздушном зазоре ц/д = const и энергетические характеристики ЭП.

4. Результаты моделирования работы ЭП с АВД при стабилизации y/g = const и фиксированном угле опережения коммутации /? показали, что снижение угла приводит к уменьшению влияния размагничивающей составляющей тока статора isx и соответственно к улучшению энергетических характеристик привода. Переход к ортогональному управлению компенсирует влияние размагничивающей составляющей тока статора isx и приводит к уменьшению фазных токов, значительному снижению потерь в обмотках статора и ротора и повышению энергетических характеристик привода.

5. Результаты моделирования режима упора свидетельствуют о том, что при векторном ортогональном управлении ЭП с АВД развивает наибольший пусковой момент, причем частота возбуждения /2 не оказывает влияния на его формирование. Величина электромагнитного момента теоретически не ограничена. Однако это требует такого же роста токов статора и ротора, что на практике ограничено ресурсами ПЧ.

6. Проведенное моделирование подтвердило полученные теоретические выводы и позволило предложить функциональную схему макетного образца ЭП с АВД для дальнейшей практической реализации векторного управления каскадом.

Таким образом, можно сделать вывод, что использование в системе управления якоря зависимого инвертора тока с двухступенчатой искусственной коммутацией и обеспечение ортогональности векторов ipg A_TS позволяет представить машинно-вентильный каскад АВД как обобщенный двигатель постоянного тока с независимым возбуждением с присущими ему законами управления.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Публикации по специальности в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Гуляев, И.В. Электромагнитные процессы в обобщенной электромеханической системе с векторным управлением / И.В. Гуляев, Г.М. Тутаев, А.Н. Ломакин // Автоматизация и современные технологии. - 2008. - № 5. — С. 14-19.

Публикации п других в изданиях, рекомендованных ВАК:

2. Тутаев, Г.М. Математическая модель двигателя двойного питания при векторном управлении / Г.М. Тутаев, А.Н. Ломакин // Известия вузов. Электромеханика. - 2007. - № 5. - С. 8-14.

Патенты и свидетельства об официальной регистрации:

3. Тутаев Г.М., Никулин В.В., Гуляев И.В., Ломакин А.Н. Электропривод переменного тока / Патент на изобретение №2313895. Опубл. 27.12.2007. Бюл. № 36.

4. Тутаев Г.М., Никулин В.В., Гуляев И.В., Ломакин А.Н. Устройство для управления двигателем двойного питания / Патент на изобретение №2320073. Опубл. 20.03.2008. Бюл. № 8.

5. Ломакин А.Н., Тутаев Г.М., Гуляев И.В. Программа расчета параметров системы регулирования при векторном управлении электроприводом на базе асинхронизированного вентильного двигателя / Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2008610454. Опубл. 24.01.2008. Бюл. № 2.

Публикации в других изданиях:

6. Ломакин, А.Н. Современное состояние исследований электропривода на базе асинхронизированного вентильного двигателя и перспективы их развития / А.Н. Ломакин // Технические и естественные науки: проблемы, теория, эксперимент (Межвузовский сборник научных трудов). - Вып. V. - Саранск : Ковылк. тип., 2005. - С. 6-10.

7. Тутаев, Г.М. Блоки компенсации внутренних ЭДС базовой машины в структуре векторного управления обобщенной электромеханической системой / Г.М. Тутаев, И.В. Гуляев, А.Н. Ломакин // Наука и инновации в Республике Мордовия: Материалы V научно-практической конференции. - Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2006. - С. 537-540.

8. Тутаев, Г.М. Наблюдатель магнитного потока в системе векторного управления электроприводом на базе машины двойного питания / Г.М. Тутаев, А.Н. Ломакин // Технические и естественные науки: проблемы, теория, эксперимент (Межвузовский сборник научных трудов). - Вып. VI. - Саранск : РНИИЦ, 2006.-С. 3-6.

9. Тутаев, Г.М. Векторное управление электроприводом на базе асинхронизированного вентильного двигателя / Г.М. Тутаев, А.Н. Ломакин // Материалы VIII международной конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения (АПЭП-2006)». В 7-ми томах. - Новосибирск : Изд-во Новосибирского гос. техн. ун-та, 2006. - Т 6. - С. 171-178.

10. Гуляев, И.В. Проблемы векторного управления электроприводом / И.В. Гуляев, Г.М. Тутаев, А.Н. Ломакин //XXXV Огаревские чтения: материалы науч. конф.: в 2 ч. Ч. 2. Естественные и технические науки. - Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2007. - С. 256-257.

11. Гуляев, И.В. Проблемы реализации принципов векторного управления в регулируемом электроприводе / И.В. Гуляев, Г.М. Тутаев, А.Н. Ломакин // Наука и инновации в Республике Мордовия: материалы VI респ. научно-

практической конференции. - Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2007. -С. 427-429.

12. Тутаев, Г.М. Векторно-матричная модель электропривода с асин-хронизированным вентильным двигателем / Г.М. Тутаев, И.В. Гуляев, А.Н. Ломакин // Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии: Труды II Всероссийской научно-технической конференции с международным участием в 2-х частях. - Тольятти : Изд-во Тольяттинского гос. ун-та, 2007. -Ч 2.-С. 331-336.

13. Гуляев, И.В. Синтез регуляторов для системы векторного управления электроприводом на базе асинхронизированного вентильного двигателя / И.В. Гуляев, Г.М. Тутаев, А.Н. Ломакин // Методы и средства управления технологическими процессами: МСУТП-2007. Материалы IV международной конференции. - Саранск : Изд-во Мордов. гос. ун-та, 2007. - С. 7-12.

14. Ломакин, А.Н. Система векторного управления электроприводом на базе асинхронизированного вентильного двигателя / А.Н. Ломакин // XXXVI Огаревские чтения: материалы науч. конф.: в 3 ч. Ч. 3. Технические науки. -Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2008. - С. 87-89.

15. Ломакин, А.Н. Бездатчиковое определение скорости в системе векторного управления электроприводом на базе асинхронизированного вентильного двигателя / А.Н. Ломакин // Материалы XIII научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов МГУ им. Н.П.Огарева: в 2 ч. Ч. 2: Естественные и технические науки. - Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2008. -С. 264-266.

16. Тутаев, Г.М. Моделирование динамических процессов в обобщенной электромеханической системе при векторном управлении / Г.М. Тутаев, И.В. Гуляев, А.Н. Ломакин, И.С. Юшков // Материалы IX международной конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения (АПЭП-2008)». В 7 томах. - Новосибирск : Изд-во Новосибирского гос. техн. ун-та, 2008.-Т7.-С. 129-133.

17. Гуляев, И.В. Моделирование зависимого инвертора напряжения ведомого по фазе тока / И.В. Гуляев, Г.М. Тутаев, И.С. Юшков, А.Н. Ломакин // Материалы VIII международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения». - Саратов : Изд-во Саратовского гос. техн. ун-та, 2008. - С. 350-354.

18. Тутаев, Г.М. Аппаратная реализация системы управления электроприводом с асинхронизированным вентильным двигателем / Г.М. Тутаев, А.Н. Ломакин // Электроника и информационные технологии. Зарегистрировано 28.08.2009 под номером 0420900067/0010. - 2009. - № 1 (5). - Режим доступа: http://fetmag.mrsu.ru/2009-l/pdf/Tutaev_Lomakin.pdf, свободный.

Личный вклад соискателя.

В работах, написанных в соавторстве, соискателю принадлежат: реализация математической модели /1—4, 7-8, 12/; обобщение результатов /6, 10-11/; выполнение расчетов /9, 14, 17/; разработка программ и моделей /5, 13, 15-16/, разработка функциональных схем /1, 9, 13,18/.

Подписано в печать 01.10.2009. Объем 1,0 п. л. Тираж 100 экз. Заказ № 1301. Типография Издательства Мордовского университета 430005, г. Саранск, ул. Советская, 24

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ СПОСОБЫ И СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ

1.1. Введение.

1.2. Современные способы управления электроприводами

1.3. Системы управления электроприводов на базе асинхронного двигателя.

1.4. Системы управления электроприводов на базе вентильного и вентильно-индукторного двигателя.

1.5. Системы управления электроприводов на базе машины двойного питания и асинхронизированного вентильного двигателя.

1.6. Выводы.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДВИГАТЕЛЯ ДВОЙНОГО ПИТАНИЯ ПРИ ВЕКТОРНОМ УПРАВЛЕНИИ

2.1. Введение.

2.2. Постановка задачи разработки математической модели двигателя двойного питания.

2.3. Математическая модель двигателя двойного питания в векторно-матричной форме.

2.4. Математическая модель двигателя двойного питания в скалярной форме.

2.5. Математическая модель двигателя двойного питания при векторном управлении.

2.6. Математическая модель двигателя двойного питания при векторном управлении с учетом потерь 1 в стали и намагничивания.

2.7. Выводы.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ И ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ АСИНХРОНИЗИРОВАННОГО ВЕНТИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ ПРИ ВЕКТОРНОМ УПРАВЛЕНИИ

3.1. Введение.

3.2. Расчет параметров базовой машины.

3.3. Определение регуляторов для асинхронизированного вентильного двигателя.

3.4. Расчет параметров регуляторов.

3.5. Моделирование системы регулирования электропривода с асинхронизированным вентильным двигателем.

3.6. Имитационная модель электропривода с асинхронизированным вентильным двигателем при векторном управлении.

3.7. Выводы.

ГЛАВА 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА С АСИНХРОНИЗИРОВАННЫМ ВЕНТИЛЬНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

4.1. Введение.

4.2. Моделирование силовой части ротора и статора.

4.3. Моделирование переменных привода при векторном управлении.

4.4. Моделирование привода при стабилизации основного магнитного потока у/$ = const

4.5. Моделирование ортогонального управления приводом с асинхронизированным вентильным двигателем.

4.6. Моделирование привода в режиме упора*.

4.7. Выводы.

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ t

МАКЕТНОГО ОБРАЗЦА ЭЛЕКТРОПРИВОДА С АСИНХРОНИЗИРОВАННЫМ ВЕНТИЛЬНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

Математическое моделирование является перспективным направлением в разработке и исследовании современных вентильных управляемых электромеханических систем. Одним из вариантов таких систем является двигатель двойного питания (ДДП) на базе контактного и бесконтактного вентильного двигателя, получивший название «асинхронизированного вентильного двигателя» (АВД), который имеет существенные преимущества по сравнению с частотно-регулируемым электроприводом (ЭП) на базе синхронного и асинхронного двигателей {АД). Они связаны с тем, что использование мощного ЭП с АД при тяжелых условиях пуска характеризуется существенным недостатком — отсутствием коммутации тока.статора с фазы на фазу при неподвижном роторе. В результате при максимальном пусковом моменте, сопровождающимся длительным режимом упора, возникают перегрузки пусковым током в- цепи статора преобразователя частоты (774). Для предотвращения аварийных режимов работы ЭП необходимо ограничивать по времени данный процесс, либо использовать силовую часть, рассчитанную на большие токи. Последнее делает затруднительным применение данных ПЧ в тяговом- приводе, ввиду увеличения мас-согабаритных показателей, кроме того, необходимо обеспечить рекуперативное торможение до полной остановки и максимальный КПД в режиме рабочих скоростей.

Машинно-вентильный каскад на основе АВД имеет в своем составе асинхронный двигатель с фазным-ротором (контактный вариант) и два преобразователя частоты в статоре и роторе. Процесс его пуска начинается с подачи в цепь ротора трехфазного переменного тока низкой фиксированной частоты для создания в двигателе вращающегося электромагнитного поля, обеспечивающего успешную коммутацию тиристоров ПЧ якоря. В дальнейшем разгон насыщенной машины осуществляется подачей питающего напряжения в цепь статора, что существенно облегчает пуск АВД при максимальном моменте сопротивления в режиме упора.

Глубокие теоретические и практические исследования в области ДЦП проведены во ВНИИ Электроэнергетики под руководством М.М. Ботвинника и Ю.Г. Шакаряна, отражены в работах Г.Б. Оншценко, А.Е. Загорского, С.В. Хва-това и ряда других ученых. Существенный вклад в развитие теории АВД внес коллектив научно-исследовательской лаборатории вентильных электрических машин Мордовского государственного университета под руководством профессора Ю.П. Сонина. Итогом многолетней работы стала научная концепция обобщенной электромеханической системы (ОЭМС), которая представляет собой обобщенный электромеханический преобразователь на базе контактного и бесконтактного' АВД со статическими ПЧ в его обмотках статора и ротора. В. зависимости от законов управления преобразователями частоты ОЭМС позволяет реализовать три основных режима АВД — обобщенный асинхронный, обобщенный синхронный и обобщенный двигатель постоянного тока (ОДПТ). Перспективным направлением исследования является режим ОДПТ, который позволяет при векторном управлении = const, \j/g J 7v) в рабочих режимах АВД получить .улучшенные электромеханические характеристики каскада.

Практическая-реализация такой-сложной машинно-вентильной системы является трудоемкой задачей, требующей значительных временных и материальных затрат на разработку и отладку. Применение проблемно-ориентированного имитационного моделирования дает возможность получить адекватное представление о процессах электромеханического преобразования энергии, проходящих в ЭП и, сделать выводы об эффективности использованных законов управления. Таким образом, создание имитационной модели ЭП на базе АВД с векторным законом управления- для анализа электромеханических характеристик в различных режимах его работы, является актуальной задачей.

Цель и задачи диссертационной.работы.

Целью диссертационной работы является разработка математической модели, комплекса имитационного моделирования и программ для исследования динамических режимов электромеханической системы на базе АВД с векторным законом управления:

Для достижения- указанной цели в диссертационном исследовании решены следующие задачи:

1. Разработана математическая модель ДДП при векторном управлении с опорным вектором основного магнитного потока \j/§.

2. На основе полученной математической модели предложен вариант функциональной схемы электропривода с системой-управления.

3. Разработана и-рассчитана замкнутая; система управления' переменными ЭПяа базе1 принципов подчиненного регулирования;

4. Разработан комплекс имитационных моделей- ЭП с векторным управлением в среде моделирования Ма?/аб Simulink.

5. Проведен детальный анализ переходных электромеханических ^электромагнитных процессов Э/7при различных режимах его. работы.

Методы исследования.

Для решения поставленных задач использовались методы и математические модели теории электрических машин, автоматического управления; регулируемого ЭПи моделирования на Э2?М в среде Matlab Simulink.

Научная новизна работы.

1. Разработана математическая модель динамических переходных процессов, двигателя двойного питания,1 где-магнитный.поток, формируется по цепи ротора, а ортогональность векторов потокосцепления в воздушном зазоре и-тока-статора — по-цепи якоря: В известных моделях и системах управления регулирование осуществляется только по одному- каналу — статору или ротору.

2. На основе частных математических моделей-: получены передаточные функции и. структурные схемы при управлении со стороны, статора и ротора, где' в качестве, опорного вектора определен вектор потокосцепления в воздушном зазоре.

3. С использованием разработанной' имитационной модели получена система автоматического регулирования для реализации векторного управления ЭП с АВД, обеспечивающая постоянство потокосцепления в воздушном зазоре и ортогональность его вектора и вектора тока статора.

4. При помощи комплекса разработанных имитационных моделей и программ проведено исследование динамических характеристик электропривода с АВД при векторном законе управления, а также выполнено сравнение полученных результатов с результатами натурного эксперимента, полученными в других работах.

Практическая ценность работы.

1. Предложена, в результате теоретических исследований и имитационного моделирования переходных электромеханических и электромагнитных процессов, методика проектирования ЭП с векторным управлением на базе двигателя двойного питания.

2. Составленная и зарегистрированная программа расчета коэффициентов регуляторов ДДП при векторном управлении для автоматизации процесса расчета замкнутой системы автоматического управления.

3. Полученные в диссертационном исследовании результаты моделирования дают возможность дальнейшей практической реализации электромеханической системы на основе АВД с микропроцессорной системой управления.

Реализация результатов работы.

Разработанные математические модели используются в учебном процессе на факультете электронной техники ГОУВПО «Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева» по курсам «Электрические машины» и «Вентильные электрические машины» в виде методики проектирования ЭП с векторным управлением.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Математическая модель двигателя двойного питания для исследования динамических режимов работы ЭП с АВД.

2. Комплекс имитационных моделей и программ ЭП на базе ДДП при векторном управлении в среде моделирования Matlab Simulink.

3. Имитационная модель и результаты ее исследования в переходных электромеханических и электромагнитных процессах АВД при различных режимах работы.

Апробация результатов работы.

Положения и результаты диссертационной работы обсуждались на:

1. Научно-практических конференциях «Наука и инновации в Республике Мордовия» (Саранск, 2006-2008 гг.);

2. Международных конференциях «Актуальные проблемы электронного приборостроения» (Новосибирск, 2006 г., 2008 г.);

3. Научно-технической конференции с международным участием «Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии» (Тольятти, 2007 г.);

4. Международной конференции «Методы и средства управления технологическими процессами» (Саранск, 2007 г.);

5. Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения» (Саратов, 2008 г.);

6. Объединенных научных семинарах Средневолжского математического общества и кафедры прикладной математики ГОУВПО «Мордовский(Государственный университет имени Н.П. Огарева» (Саранск, 2007 г., 2009 г.).

Публикации.

По теме диссертационной работы опубликовано 18 печатных трудов, из них 2 - в изданиях, рекомендованных ВАК, 2 - патента на изобретение, 1 - свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы. Основная часть работы изложена на 259 страницах машинописного текста, содержит 136 рисунков и 1 таблицу.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разработанная математическая модель машинно-вентильного каскада АВД, а также разработанная и рассчитанная замкнутая система автоматического управления координатами и построенная имитационная модель ЭП с векторным управлением, позволили провести детальный анализ переходных электромеханических и электромагнитных процессов привода при различных режимах его работы — пуске и разгоне, сбросе и набросе нагрузки, в режиме упора и различной частоте возбуждения.

Результаты теоретических исследований на имитационной модели позволяют сделать следующие выводы:

1. Анализ коммутационных процессов показал, что для реализации режима ОДПТ каскада АВД зависимый ИТ с двухступенчатой искусственной коммутацией обеспечивает работу при нулевых и отрицательных углах опережения (3 и жестко фиксирует фазу тока якоря относительно напряжения.

2. Показано, что частота возбуждения /2 является многокритериальным параметром. Она с одной стороны определяет основной магнитный, поток yr g, а с другой - влияет на коммутационную способность ИТ, развиваемый пусковой момент в режиме y/g = const и энергетические характеристики ЭП.

3. Результаты моделирования работы ЭП с АВД при стабилизации y/g = const и фиксированном угле опережения коммутации р показали, что снижение угла р приводит к уменьшению влияния размагничивающей составляющей тока статора isx и, соответственно, к улучшению энергетических характеристик привода.

4. Результаты моделирования работы ЭП с АВД при векторном управлении y/g ±IS и регулирование угла опережения коммутации Р показали, что влияние размагничивающей составляющей тока статора isx компенсируется и приводит к уменьшению фазных токов и значительному снижению потерь в обмотках статора и ротора и еще большему улучшению энергетических характеристик привода.

5. Результаты моделирования режима упора показали, что наибольший пусковой момент ЭП с АВД развивает при векторном управлении L Is и при этом не оказывает влияние частота возбуждения f2. Показано, что базовый АД развивает пусковой момент в 1,5-2 раза больше номинального момента, однако для этого необходимо обеспечить ток якоря, во столько же раз превосходящий номинальный ток базового двигателя.

6. Результаты имитационного моделирования подтвердили проведенные теоретические исследования, а также полученные ранее результаты натурного эксперимента, и позволили предложить функциональную схему макетного образца ЭП с АВД для дальнейшей практической реализации векторного управления каскадом.

7. В результате можно сделать вывод, что использование в системе управления якоря зависимого ИТ с двухступенчатой ИК и обеспечение ортогональности векторов JLls позволяет представить машинно-вентильный каскад АВД как обобщенный ДПТ с независимым возбуждением с присущими ему законами управления.

1. Алферов, В.Г. Позиционные электроприводы постоянного тока с робастным модальным управлением / В.Г. Алферов, Ха Куанг Фук // Электричество. - 1995. -№ 9. - С. 17-23.

2. Аракелян, А. К. Вентильный электропривод с синхронным двигателем и зависимым инвертором / А.К. Аракелян, А.А. Афанасьев, М.Г. Чиликин. М.: Энергия, 1977. - 224 с.

3. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник / А.Э. Кравчик, М.М. Шлаф, В.И. Афонин, Е.А. Соболенская. М. : Энергоиздат, 1982. - 504 с.

4. А. с. 1561163 СССР. МКИЗ Н 02 К 29 / 06. Бесконтактный асинхро-низированный вентильный двигатель / Ю.П. Сонин, Ю.Г. Шакарян, С.А. Юшков, Ю.И. Прусаков, И.В. Гуляев (СССР). Опубл. 30.04.90, Бюл. № 16, Приоритет 27.10.87.-3 с.

5. А. с. 1636949 СССР. МКИЗ Н 02 К 29 / 00. Электропривод переменного тока / Ю.П. Сонин, С.А. Юшков, Ю.И. Прусаков. Опубл. 1991, Бюл. № 13.

6. А. с. 1083320 СССР, МКИЗ Н 02 Р 7 / 42. Электропривод с асинхронным двигателем с фазным ротором / Ю.П. Сонин, И.В. Гуляев, И.В. Тургенев. Опубл. 1984, Бюл. № 12.

7. А.с. 1073870 СССР, МКИЗ Н 02 Р 5 / 40. Способ управления электродвигателем двойного питания / Ю.П. Сонин, И.В. Гуляев, И.В. Тургенев (СССР). Опубл. 15.02.84, Бюл. № 6, Приоритет 30.08.82. 4 с.

8. Бартос, Ф. Технология встроенных магнитов в бесщеточных серводвигателях Электронный ресурс. / Ф. Бартос // Control Engineering. 2006. -№ 3. — Режим доступа: http://www.controlengrussia.com /tematy%20przewodnie0306.php4?art=1038, свободный.

9. Бичай, B.F. Состояние, тенденции и проблемы в области методов управления асинхронными двигателями / В.Г. Бичай, Д.М. Пиза, Е.Е. Потапенко, Е.М. Потапенко // Радиоэлектроника, информатика, управление. — 2001. — № 1. С. 138-144. v

10. Блинов, А. Система управления мощным высоковольтным электроприводом на базе процессоров ЦОС TMS320C3x / А. Блинов, А. Вейнгер, В. Максимов, А. Максимов, А. Новаковский, А. Яковлев // CHIP NEWS. Цифровая обработка сигналов. 2003. - № 5 (78). - С. 58-63.

11. Борцов, Ю.А. Электромеханический системы с адаптивным модальным управлением / Ю.А. Борцов, Н.Д, Поляхов, В:В. Путов. JI. : Энерго-атомиздат. Ленингард. отд-ние, 1984. —216 с.

12. Браславский' И.Я Метод синтеза системы управления асинхронными' электроприводами с использованием нейронных сетей / И.Я. Браславский, А.В. Костылев, Д.В. Мезеушева, Д.П. Степанюк // Электротехника. 2005. -№9.-С. 54—58.

13. Бурковский, B.JI. Особенности построения систем управления экскаваторными электроприводами / B.JI. Бурковский, Р.В. Шкода // Электротехнические комплексы и системы. — 2006. — № 2. — С. 4—10.

14. Бурковский, B.JI. Многофункциональный электропривод в следящем режиме / B.JI. Бурковский, А.С. Гончаров, В.В. Романов // Электротехнические комплексы и системы управления. — 2006. — № 1. — С. 11—16.

15. Васильев, К.К. Теория автоматического управления (следящие системы): Учебное пособие / К.К. Васильев. Ульяновск. : УлГТУ, изд-во «ВЕНЕЦ», 2001.-98 с.

16. Васильев, О. Интеграция — залог успеха создания наукоемкой и высокотехнологичной аппаратуры ЦОС / О: Васильев, П. Семенов // CHIP NEWS. Цифровая обработка сигналов. 2006. - № 2 (105). — С. 10-14.

17. Вейнгер, А. Использование контроллера ЦОС TORNADOSO для управления электроприводом / А. Вейнгер, А. Новаковский, П. Тикоцкий // Современные технологии автоматизации. 1997. - № 4. - С. 88-92.

18. Вейнгер, A.M. Регулируемый синхронный электропривод / A.M. Вейнгер. М. : Энергоатомиздат, 1985. - 224 с.

19. Веников, В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах: Учеб. для электроэнергет. спец. вузов. 4-е изд., перераб. и доп. / В.А. Веников. - Москва : Высш. шк., 1985. - С. 536.

20. Вентильные двигатели и их применение на электроподвижном составе / Б. Н. Тихменев, Н. Н. Горин, В. А. Кучумов, В. А. Сенаторов. М. : Транспорт, 1976. - 280 с.

21. Вентильный электропривод: шанс для российских производителей. Электронный ресурс. // Оборудование: рынок, предложение, цены. 2004. -№1. - Режим доступа: http://www.speckomplekt.ru/st3.html, свободный.

22. Виноградов, А. Адаптивно-векторная система управления бездат-чикового асинхронного электропривода серии ЭПВ / А. Виноградов, А. Сибирцев, И. Колодин // Силовая электроника. 2006. - № 3. - С. 50-55.

23. Виноградов, А.Б. Адаптивная система векторного управления асинхронным электроприводом / А.Б. Виноградов // Электротехника. 2003. -№7.-С. 7-17.

24. Виноградов, А.Б. Учет потерь в стали, насыщения и поверхностного эффекта при моделировании динамических процессов в частотно-регулируемом асинхронном электроприводе / А.Б. Виноградов // Электротехника. -2005. -№ 5. С. 57-61.

25. Виноградов, А.Б. Минимизация пульсаций электромагнитного момента вентильно-индукторного электропривода / А.Б. Виноградов // Электричество. 2008. - № 2. - С. 39-48.

26. Герман-Галкин, С.Г. Электрические машины: Лабораторные работы на ПК / С.Г. Герман-Галкин, Г.А. Кардонов. СПб. : КОРОНА принт, 2007. -256 с.

27. Герман-Галкин, С.Г. Линейные электрические цепи: Лабораторные работы на Ж / С.Г. Герман-Галкин. СПб. : КОРОНА принт, 2007. - 256 с.

28. Герман-Галкин, С.Г. Силовая электроника: Лабораторные работы на ПК / С.Г. Герман-Галкин. СПб. : КОРОНА принт, 2007. - 256 с.

29. Герман-Галкин, С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MATLAB 6.0: Учебное пособие / С.Г. Герман-Галкин СПб. : КОРОНА принт, 2001. - 320 с.

30. Гиммельман, В.Г. Основные аспекты построения следящих электроприводов крупного радиотелескопа / В.Г. Гиммельман, В.Ф. Золотарев, Ю.В. Постников, Г.Г. Соколовский // Электротехника. 2003. - № 5. - С.17-21.

31. Гультяев, А.К. MATLAB 5.3 Имитационное моделирование в среде Windows: Практическое пособие / А.К. Гультяев. СПб. : КОРОНА принт, 2001.-400 с.

32. Гуляев, И.В. Моделирование электромеханических процессов в обобщенной электромеханической системе на основе асинхронизированного вентильного двигателя / И.В. Гуляев, Г.М. Тутаев. — Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2004. 108 с.

33. Гуляев, И.В. Обобщенная электромеханическая система на основе асинхронизированного вентильного двигателя / И.В. Гуляев. Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2004. - 84 с.

34. Гуляев, И.В. Электромагнитные процессы в обобщенной электромеханической системе с векторным управлением / И.В. Гуляев, Г.М. Тутаев, А.Н. Ломакин // Автоматизация и современные технологии. 2008. - № 5. — С. 14-19.

35. Дащенко, О.Ф. MATLAB в инженерных и научных расчетах: Монография / О.Ф. Дащенко, В.Х. Кириллов, Л.В. Коломиец, В.Ф. Оробей. Одесса : Астропринт, 2003. - 214 с.

36. Дьяконов, В.П. MATLAB 6.5 SP1/7 + Simulink 5/6 в математике и моделировании / В.П. Дьяконов. М. : СОЛОН-Пресс, 2005. - 576 с.

37. Забродин, Ю.С. Промышленная электроника: Учебник для вузов / Ю.С. Забродин. -М. : Высш. школа, 1982.-496 с.

38. Зайцев, А.И. Универсальный адаптивный регулятор для системыуправления электроприводом постоянного тока на базе нечеткой логики / А.И. Зайцев, А.С. Ладанов // Электротехнические комплексы и системы управления. -2006.-№2.-С. 17-20.

39. Залецкий, B.C. Современный регулируемый электропривод Электронный-ресурс. / B.C. Залецкий // Рынок электротехники. — 2006. № 3. — Режим доступа: http://www.marketelectxo.ru/magazine/readem0306/38; свободный.

40. Иванов, В.М. Компенсация'.переменных параметров, в системах векторного управления / В.М. Иванов // Электротехника-. — 2001. № 5. - С. 22—25.

41. Иванов-Смоленский, А.В. Электрические машины / А.В. Иванов-Смоленский. — М.: Энергия, 1980 г. 928 с.49: История, электротехники- / под. ред. И.А. Глебова. М. : Изд-во МЭИ, 1999." — 524 с.

42. Ильинский, Н.Ф. Журнал «Электричество» и развитие электропривода / Н.Ф;> Ильинский // Электричество. 2005: - №-3. - С. 70-73.

43. Ключев, В:И. Теория- электропривода: Учебник, для вузов- / В:И. Ключев: — Ml :.Энергоатомиздат, 1998. 704'с.

44. Ковач, К.П. Переходные процессы в ,машинах переменного тока / К.П. Ковач, И. Рац.,- M.-JI: : Госэнергоиздат, 1963: 744 с.

45. Ковчин,, А.С. Теория^ электропривода: Учебник для вузов / А.С. Ковчин; Ю.А. Сабинин. СПб. : Энергоатомиздат, 2000. — 496 с.

46. Козярук, А.Е. Математическая модель системы прямого управления моментом асинхронного двигателя / А.Е. Козярук, В.В. Рудаков // Электротехника. 2005. - № 9. - С. 8-14.

47. Коломойцев, К.В. Энергетические возможности машин двойного питания / К.В. Коломойцев // Электрик. 2008. - № 5. - С.48-50.

48. Колпаков, А.И. Перспективы развития электропривода / А.И. Колпаков // Силовая электроника. 2004. - № 1. - С. 46^-8.

49. Копылов, И.П. Электрические машины: Учеб. для вузов / И.П. Копылов. М. : Энергоатомиздат, 1986. - 360 с.

50. Копылов, И.П. Математическое моделирование электрических машин: Учеб. для вузов / И.П. Копылов. — М. : Высш. шк., 2001. 327 с.

51. Копылов, И.П. Асинхронизированный вентильный двигатель с ортогональным управлением / И.П. Копылов, Ю.П. Сонин, И.В. Гуляев, А.А. Вос-трухин // Электротехника. 2002. - № 9. - С. 2-4.

52. Копылов, И.П. Асинхронизированный вентильный двигатель с поддержанием неизменного результирующего магнитного потока / И.П. Копылов, Ю.П. Сонин, И.В. Гуляев, Г.М. Тугаев // Электротехника. 2000. - № 8. — С. 59-62.

53. Копылов, И.П. Частотно-регулируемый асинхронный двигатель двойного питания / И.П. Копылов, Ю.П. Сонин, И.В. Гуляев // Электротехника. 1997.-№8.-С. 22-25.

54. Копылов, И.П. Бесконтактный асинхронизированный синхронный двигатель / И.П. Копылов, Ю.П. Сонин, И.В. Гуляев, В.В. Никулин // Электротехника. 1999. - № 9. - С. 29-32.

55. Корельский, Д.В. Обзор современных методов управления синхронными двигателями с постоянными магнитами / Д.В. Корельский, Е.М. Потапенко, Е.В. Васильева // Радиоэлектроника, Информатика, Управление. — 2001.-№2.-С. 155-159.

56. Котов, Д.Г. Синтез регуляторов состояния для систем модального управления заданной статической точности / Д.Г. Котов, В.В. Тютиков, С.В. Тарарыкин // Электричество. 2004. - № 8. - С. 32-44.

57. Красильников, А.И. Автоматизированные насосные установки с компенсацией потерь напора в трубопроводах Электронный ресурс. / А.И. Красильников // Строительная инженерия. 2006. - № 3. - Режим доступа: http://www.stroing.ru/journal/3 5 5, свободный.

58. Кузнецов, В.А. Вентильно-индукторные двигатели / В.А. Кузнецов, В.А. Кузьмичев. М. : Изд-во МЭИ, 2003. - 93 с.

59. Кузовков, Н.Г. Модальное управление и наблюдающие устройства / Н.Г. Кузовков — М. : Машиностроение, 1976. 184 с.

60. Леонтьев, А.Г. Электромеханические системы Электронный ресурс. / А.Г. Леонтьев, В.М. Пинчук, И.М. Семенов СПб. : СПбГТУ, 1997. -Режим доступа: http://www.unilib.neva.ru/d1/059/Head.html. свободный.

61. Лихачев, B.JI. Электродвигатели асинхронные / B.JI. Лихачев. М. : СОЛОН-Р, 2002.-304 с.

62. Маевский, О. А. Энергетические показатели вентильных, преобразователей / О. А. Маевский. М. : Энергия, 1985. - 320 с.

63. Макаров, Л.Н. Совершенствование серийных асинхронных машин в условиях массового производства / Л.Н. Макаров // Электричество. 2005. -№ 7. - С. 62-69.

64. Мещеряков, В.Н. Применение беспоисковой адаптивной системы для управления электроприводом с вентильным двигателем / В.Н. Мещеряков,

65. B.Г. Карантаев // Электротехнические комплексы и системы управления. — 2006. № 2. - С. 38-40.

66. Микеров, А.Г. Управляемые вентильные двигатели малой мощности. Учеб. пособие / А.Г. Микеров. СПб : Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 1997. -64 с.

67. Муравлева, О.О. Концепция и пути создания энергоэффективных асинхронных двигателей / О.О. Муравлева // Электричество. 2007. - № 6.1. C. 50-52.

68. Народницкий, А.Г. Современное и перспективное алгоритмическое обеспечение частотно-регулируемых электроприводов / А.Г. Народницкий, А.Е.

69. Козярук, В.В. Рудаков. — СПб : Санкт-Петербургская электротехническая компания, 2004. 127 с.

70. Никифоров, Б.В. Вентильно-индукторные двигателя для тяговых электроприводов / Б.В. Никифоров, С.А. Пахомин, Г.К. Птах // Электричество. -2007.-№2.-С. 35-38.

71. Овчинников, И.Е. Теория вентильных двигателей / И.Е. Овчинников. JI. : Наука, 1985. - 164 с.

72. Овчинников, И.Е. Вентильные электрические двигатели и привод на их основе / И.Е. Овчинников. — СПб : Корона-Век, 2006. — 336 с.

73. Основные положения (Концепция) технической политики в электроэнергетики России на период до 2030 г. / ОАО РАО «ЕЭС России». 2008. -90 с.

74. Онищенко, Г.Б. Электрический привод. Учебник для вузов / Г.Б. Онищенко. -М. : РАСХН, 2003. 320 с.

75. Панкратов, В.В. Тенденция развития общепромышленных электроприводов переменного тока на основе современных устройств силовой электроники // Силовая интеллектуальная электроника. 2005. - № 2. - С. 46-52.

76. Панкратов, В.В. Задачи синтеза алгоритмов идентификации для бездатчиковых асинхронных электроприводов с векторным управлением и вариант их решения / В.В. Панкратов, М.О. Маслов // Силовая интеллектуальная электроника. 2007. - № 1(6). - С. 23-43.

77. Панкратов, В.В. Математическое моделирование асинхронных электрических машин и машин двойного питания / В.В. Панкратов, Е.А. Зима // Электротехника. 2003. - № 9. - С. 19-24.

78. Панкратов, В.В. Вентильный электропривод: от стиральной машины до металлорежущего станка и электровоза / В.В. Панкратов // Электронные компоненты. 2007. - №2. - С. 68-77.

79. Пат. №2231208 Российская Федерация, МПК7 Н 02 Р 1 / 26. Электропривод переменного тока // В.В. Никулин, Г.М. Тутаев, Ю.П. Сонин, И.В. Гуляев. Опубл. 2004. Бюл. № 17.

80. Пат. №2313895 Российская Федерация, МПК7 Н 02 Р 21 / 12. Электропривод переменного тока / Г.М. Тутаев, В.В. Никулин, И.В'. Гуляев, А.Н. Ломакин. Зарегистрирован 27.12.2007, Бюл. № 36. Приоритет 27.07.06. — Юс.

81. Пат. №2320073 Российская Федерация, МПК7 Н 02 Р 21 / 13. Устройство для управления двигателем двойного питания / Г.М. Тутаев, В.В. Никулин, И.В. Гуляев, А.Н. Ломакин. Зарегистрирован 20.03.2008, Бюл. № 8. Приоритет 11.12.06. 12 с.

82. Певзнер, Л.Д. Теория систем управления / Л.Д. Певзнер. М. : Изд-во Московского гос. горного ун-та, 2002. - 472 с.

83. Поздеев, А.Д. Электромагнитные и электромеханические процессы в частотно-регулируемых асинхронных электроприводах / А.Д. Поздеев. — Чебоксары: Изд-во Чуваш, ун-та, 1998. 172 с.

84. Потемкин, В.Г. Система инженерных и научных расчетов в MATLAB 5.x. В 2-х томах / В.Г. Потемкин. М. : ДИАЛОГ-МИФИ. - 1999. -675 с.

85. Робканов, Д.В. Прямое управление моментом в асинхронном электроприводе шнека дозатора / Д.В. Робканов, Ю.Н. Дементьев, С.Н. Кладиев // Известия Томского политех, ун-та. — 2005. — № 3. — С. 140-143.

86. Родин, Я.Н. Каскадно-частотное управление асинхронными двигателями на насосных станциях / Я.Н. Родин, А.Е. Сидорин // Электротехнические комплексы и системы управления. — 2006. — № 2. — С. 21-28.

87. Розанов, Ю.К. Основы силовой электроники / Ю.К. Розанов. — М. : Энергоатомиздат, 1992. — 296 с.

88. Рудаков, В. В. Асинхронные электроприводы с векторным управлением / В.В. Рудаков, И.М. Столяров, В.А. Дартау. JI. : Энергоатомиздат, 1987.- 136 с.

89. Садовой, А.В. Оптимальное управление асинхронным следящим электроприводом с люфтом в кинематической цепи / А.В. Садовой, Р.С. Волян-ский // Электротехника. 2003. - № 3. - С.40-44.

90. Свидетельство об официальной регистрации программы: «Программа расчета параметров системы регулирования при векторном управлении электроприводом на базе асинхронизированного вентильного двигателя» /

91. A.Н. Ломакин, Г.М. Тутаев, И.В. Гуляев; Мордовский госуниверситет им. Н.П. Огарева №2008610454; Бюл. №2; зарег. в Реестре программ для ЭВМ 24.01.2008

92. Справочник по автоматизированному электроприводу / под. ред.

93. B.А. Елисеева, А.В. Шинянского М. : Энергоатомиздат, 1983. - 616 с.

94. Симаков, Г.М. Системы автоматического управления электроприводами: Учеб. пособие по курсовому проектированию / Г.М. Симаков. — Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2006. 116 с.

95. Слежановский, О.В. Системы подчиненного регулирования электроприводов переменного тока с вентильными преобразователями / О.В. Слежановский, JI.X. Дацковский, Е.Д. Лебедев, Л.М. Тарасенко — М. : Энергоатом-издат, 1983.-256 с.

96. Соколова, Е.М. Сравнительный анализ динамики электроприводовiпеременного и постоянного тока для механизмов кабельного производства / Е.М. Соколова // Электротехника. 2007. — № 8. — С. 32—37.

97. Соколовский, Г.Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием: Учебник / Г.Г. Соколовский. — М. : Издательский центр «Академия», 2006. — 265 с.

98. Сонин, Ю.П. Асинхронизированные вентильные двигатели / Ю.П.! Сонин, И.В: Гуляев — Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 1998. 68 с.

99. Сонин, Ю.П. Пусковые характеристики машины двойного питания в режиме вентильного двигателя^/ Ю.П. Сонин, Ю.И. Прусаков // Электричество. 1988.-№ 3. - С 61-65.

100. Сонин, Ю.П. Исследование асинхронизированного вентильного•iдвигателя / Ю.П*. Сонин, Б.А. Стромин, И.В. Тургенев, И.В. Гуляев // Электро-1 техника. 1982. - № 10. - С. 49-51.

101. Сонин, Ю.П. Бесконтактный асинхронизированный вентильный двигатель / Ю.П. Сонин, С.А. Юшков, Ю.И. Прусаков // Электричество. -1989.-№ 11.-С. 41-45.

102. Сонин, Ю.П. Расчетная мощность бесконтактного вентильного дви-! гателя и определение его основных размеров / Ю.П. Сонин, И.В. Гуляев //

103. Электротехника. 1998. - № 4. - С. 4-6.

104. Сонин, Ю.П. Статические характеристики бесконтактного асинхронизированного вентильного двигателя / Ю.П. Сонин, В.Ф. Байнев, И.В. Гуляев // Электротехника. 1994. - № 9. - С. 15-20.

105. Сонин, Ю.П. Бесконтактный асинхронизированный вентильный, двигатель с ортогональным управлением / Ю.П. Сонин, И.В". Гуляев, Д.В. Ата-манкин // Электротехника. — 2003. — № 7. С. 41-44.

106. Суптель, А.А. Асинхронный частотно-регулируемый, электропривод: Учебное пособие / А.А. Суптель. — Чебоксары : Изд-во> Чуваш, ун-та, 2000.- 164 е.

107. Терехов, В.М-. Современные способы управления и их применение в электроприводе / В.М. Терехов?// Электротехника. 2000. - № 2. - С. 25-3 Г.

108. Терехов, В.М'. Системы^управления электроприводов: Учебник для студ. высш. учеб. заведений,/ В.М: Терехов, 0:И. Осипов. — М: : Издательский' центр «Академия», 2005. — 304 с.

109. Тутаев, Г.М'. Математическая* модель двигателя двойного питания при векторном управлении / Г.М. Тутаев, А.Н. Ломакин. // Известия1 ВУЗов. Электромеханика. 2007. - № 5. С. 8-14.

110. Тяговый двигатель с возбуждением постоянными магнитами // Железные дороги мира. 2004. - № 9 (T.Klockow et al. Elektrische Bahnen. - 2003. -№>3.-S. 107- 112).

111. Усольцев, А.А. Частотное управление асинхронными двигателями. Учебное пособие / А.А. Усольцев. СПб : СПбГУ ИТМО, 2006. - 94 с.

112. Федотов, Ю. Б. Математическое моделирование вентильных преобразователей: Учеб. пособие / Ю.Б. Федотов Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 1994.-92 с.

113. Фираго, Б.И. Теория электропривода: Учеб. пособие / Б.И. Фираго, Л.Б. Павлячик. — Мн. : ЗАО «Техноперспектива», 2004. — 527 с.

114. Фролов, Ю.М. Состояние и тенденции развития электропривода / Ю.М. Фролов // Электротехнические комплексы и системы управления. — 2006.-№ 1.-С. 4-10.

115. Хрущев, В.В. Электрические машины систем автоматики: Учебник для вузов / В.В. Хрущев. JI. : Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1985. -386 с.

116. Черных, И.В. SIMULINK: среда создания инженерных приложений / И.В. Черных / под общ. ред. к.т.н. В.Г. Потемкина М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2003.-496 с.

117. Черных, И.В. SimPowerSystems: Моделирование электротехнических устройств и систем в Simulink / И.В. Черных // Exponenta Pro. Математика в приложениях. 2004. - №1 (5). - С. 14-19.

118. Чиликин, М.Г. Общий курс электропривода: Учебник для вузов / М.Г. Чиликин, А.С. Сандлер. -М. : Энергоиздат, 1981. 576 с.

119. Чупин, С.А. Применение частотно-регулируемого электропривода — эффективное решение проблемы энергосбережения на объектах тепло-, водоснабжения и вентиляции / С.А. Чупин // Вестник энергосбережения Южного Урала. -2003. -№2(9).

120. Шабаев, В.А. Алгоритмы управления вентильно-индукторным электроприводом, обеспечивающие уменьшение неравномерности электромагнитного момента / В.А. Шабаев, М.В. Лазарев, А.В. Захаров // Электротехника. 2005. - № 5. - С. 54-56.

121. Шабаев, В.А. Анализ источников шума вентильно-индукторного двигателя / В.А. Шабаев // Электротехника. 2005. - № 5. - С. 62-64.

122. Шакарян, Ю.Г. Асинхронизированные синхронные машины / Ю. Г. Шакарян. -М. : Энергоатомиздат, 1984. — 192 с.

123. Шрейнер, Р.Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты / Р.Т. Шрейнер. Екатеринбург : УРО РАН, 2000. - С. 273 - 288.

124. Blaschke, F. Das Prinzip der Feldorientiening die Grundlage fur die TRANSVECTOR Regelung von Asynchronmaschienen. Siemens-Zeitschrift. -1971.-45.-P. 757.

125. Blaschke, F. The principle of field orientation applied to the new trans-vector closed-loop control system for rotating field machines. Siemens Rev. -1972.-39.-P. 217-220.

126. Boehringer, A. Funktion und Einsatz des drehfelderregten Stromrich-termtotors / Elektrotechnik und Maschinenbau mil industrieller Elektronik und Nach-richtentechnik. Stuttgart, Bundesrepublik Deutschland. 1983. - № 12. - S. 499-506.

127. Jezernik K. Robust Direct Torque and Flux Vector Control of Induction motor // In Proc. IECON'98. Germany, Sept. 1998. - V.2. - P. 667-672.

128. Jezernik K., Volcanjk V. VSC Robust Control of an IM Servo-Drive // In Proc. IECON'94. 1994. - V.l. - P. 627-632.

129. Kozo Ide, Zhi-Guo Bai, Zi-Jiang Yang and Teruo Tsuji. Torque Control of Induction Machine by Vector Approximation with Parameter Adaptation Based on MRAS // In Proc. IECON'94, Italy, Bologna. Sept. 1994. V.l. - P. 281-286.

130. Valdenebro L.R., Edson B. Fuzzy Optimmization for Rotor Time Cos-tant Identification of an Indirect Vector Controlled Induction Motor Drive // In Proc. IECON'99, Slovenia, Bled, Sept. 1999. - P. 504-509.