автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Разработка способа эффективного частотного управления асинхронным электроприводом машин, работающих с резкопеременной нагрузкой

На правах рукописи

Неверов Андрей Александрович

РАЗРАБОТКА СПОСОБА ЭФФЕКТИВНОГО ЧАСТОТНОГО УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ МАШИН, РАБОТАЮЩИХ С РЕЗКОПЕРЕМЕННОЙ НАГРУЗКОЙ

Специальность 05.09.03 - «Электротехнические комплексы и системы»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кемерово - 2005

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет»

Научный руководитель -

кандидат технических наук, доцент Гаврилов Петр Данилович Официальные оппоненты -

доктор технических наук, профессор Пугачев Емельян Васильевич

Ведущая организация: ОАО «Угольная компания «Кузбассуголь»

Защита состоится 23 декабря 2005 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 212.102.01 в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет» по адресу: 650026, г. Кемерово, ул. Весенняя, 28. Факс: (3842) 36-16-87

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет».

Автореферат разослан 2 2 ноября 2005 г.

кандидат технических наук

Иванов Виктор Лукич

V

Ученый секретарь диссертационного совета

Каширских В.Г.

<Щ-Ч 2 2£г$9№

ЗоМ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Применяемый на практике в подавляющем большинстве горно-транспортных машин (ГТМ) серийный нерегулируемый электропривод (ЭП) не может обеспечить значительное повышение производительности машин и удовлетворить основные требования, вытекающие из комплексной механизации и автоматизации технологических процессов. Сложные условия работы ГТМ, особенно забойных - это резкие стохастические изменения нагрузки, большие колебания грузопотока, тяговых усилий и скоростей движения, стопорения исполнительного органа вплоть до опрокидывания асинхронного двигателя (АД), частые неуправляемые пуски, снижение механической прочности изоляции в результате вибрации секций и проводников с учетом угольной пыли, влаги и других вредных компонентов, являются основной причиной преждевременного выхода из строя элементов машин и их электропривода. Кроме того, наличие упругого тягового органа и нелинейный характер сил трения в опорах, между движущейся и неподвижной частями, например для скребкового конвейера, струговой установки, привода тяги драглайна, обуславливает в определенных режимах появление автоколебаний, которые приводят к снижению в 2—3 раза долговечности тяговых цепей, а также электродвигателей и редукторов из-за накопления в них усталостных повреждений Это приводит к необходимости ограничения длины тяговых органов и длины добычных забоев.

Существенный вклад в исследование динамических процессов в механических частях приводов ГТМ внесли ученые: Б.Л, Герике, П.Д. Гаврилов, И.И. Губанова, A.B. Докукин, А.Н. Коршунов, Ю.Д. Красников, А.Б. Логов, Н.Р. Масленников, В.И. Нестеров, Г.И. Перминов, Я.Г. Пановко, В.И. Солод, Г.й. Солод, М.С. Сафохин, С.Г. Филимонов, З.Я. Хургин, Л.И. Чугреев, В.И. Янцен.

Эти неудовлетворительные режимы вызывают, кроме перечисленных выше недостатков, повышение энергоемкости и, следовательно, увеличение мощностей и габаритов электродвигателей, трансформаторов, сечений жил кабелей и необоснованное повышение напряжения сети. Это недопустимо, так как резко снижает эффективность технологических процессов. Стремление обеспечить удовлетворительную надежность работы элементов ЭП горных машин приводит на практике к недоиспользованию их по мощности. Уровень загрузки АД в рабочих режимах находится в пределах 40^80%.

Решение этих проблем возможно только с применением частотно управляемого ЭП. Существенный вклад в его развитие внесли ученые: A.A., Булгаков, В.Н. Бродовский, И.Я. Браславский, П.Д. Гаврилов, Р.Х. Гафия1уллин, В.А. Грасс, Л.Х. Дацковский, В.А. Дартау, А.Д. Динкель, Е.К. Ешин, Г.И. Ивонин, В.Л. Иванов, Г.М. Иванов, А.Е. Козярук, В.Ф. Козаченко, В.И. Ключев, В.А. Мищенко, Г.Б. Онищенко, В.В. Рудаков, A.C. Сандлер, A.C. Сарвзров, B.C. Тулин, В.А. Шубенко, Р.Т. Шрейнер, Ю.Г. Шакарян, В.И. Янцен,- : -.

Известно, что стабилизация электромагнитного момента АД существенно снижает амплитуды вынужденных колебаний и автоколебаний (например, в скребковом конвейере в 6-7 раз снижается динамическая составляющая колебаний деформации растяжения цепи).

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ | БИБЛИОТЕКА СПс 98

*

Поэтому возникла актуальная необходимость выяснить возможности и эффективности известных способов частотного управления АД для стабилизации состояния электродвигателя, нагруженного резкопеременным моментом сопротивления, и позволяющих минимизировать удельные энергоемкость, ресурсоемкость и фондоемкость автоматизированного электропривода (АЭП) и технологического процесса.

Цель работы - разработка способа управления асинхронным электроприводом по системе «преобразователь частоты - асинхронный двигатель», обеспечивающего повышение эффективности машин, работающих с резкопеременной нагрузкой.

Идея работы заключается в оценке, на основании исследований, возможности и эффективности известных способов частотного управле- ,

ния АД для стабилизации состояния электродвигателя, нагруженного резкопеременным моментом сопротивления, и позволяющих минимизировать удельные энергоемкость, ресурсоемкость и фондоемкость АЭП и V технологического процесса; в выборе наиболее приемлемых для модернизации с использованием современных достижений науки и техники и разработке нового способа управления.

Задачи исследований:

- провести анализ и выбрать математическую модель, наиболее полно отражающую процессы, происходящие в АД, для исследования различных способов частотного управления и последующего формирования необходимых характеристик двигателя; обосновать ее адекватность по результатам моделирования АЭП с известными законами частотного управления;

- исследовать результаты моделирования АЭП с известными законами частотного управления АД, обеспечивающими формирование электромагнитного момента независимо от частоты вращения ротора;

- провести исследование известных законов частотного управления АД, обеспечивающих энергооптимальное управление электродвигателем;

- разработать алгоритмы стабилизации электромагнитного момента АД, работающего с резкопеременным моментом сопротивления и поддерживающим колебания частоты вращения ротора в заданных пределах, допустимых по условиям технологического процесса;

- разработать алгоритмы, обеспечивающие энергооптимальное управление АД, работающего с резкопеременным моментом сопротивления;

- разработать программные средства, реализующие разработанные способы.частотного управления, произвести проверку полученных алгоритмов управления путем компьютерного моделирования и сравнения полученных результатов с известными.

Методы исследований. Научные и практические результаты диссертационной работы получены с использованием теории обобщенной электрической машины для анализа процессов, происходящих в АД, численного решения систем дифференциальных уравнений, синтеза систем управления на основе метода скоростного градиента, компьютерного мо-

делирования процессов в АД на основе разработанных способов частотного управления.

Основные научные положения.

1. Моделирование АД при частотном управлении на основе системы обыкновенных нелинейных дифференциальных уравнений переменной структуры с учетом резкопеременного стохастического характера нагрузки является основой для изучения динамических процессов, происходящих в электроприводе горных машин.

2. Способ частотного управления, полученный на основе метода скоростного градиента, позволяет управлять электромагнитным моментом независимо от частоты вращения ротора АД, работающего с резкопере-менным моментом сопротивления.

3. Использование всего одной переменной для регулирования электромагнитного момента во всех рассмотренных способах частотного управления АД позволяет применить один и тот же алгоритм регулирования частоты вращения.

Научная новизна:

1. Разработан новый способ частотного управления АД на основе метода скоростного градиента, обеспечивающий многокритериальное управление электродвигателем, работающим с резкопеременной нагрузкой.

2. Выявлена зависимость абсолютного скольжения электродвигателя от модуля тока статора, обеспечивающая поддержание заданного значения электромагнитного момента при минимальных потерях электроэнергии в АД, работающем с резкопеременной нагрузкой.

3. Разработан единый алгоритм управления, обеспечивающий регулирование механических координат электродвигателя во всех рассмотренных способах частотного управления.

Практическая ценность работы состоит в том, чго ее результаты могут быть использованы в системах управления электроприводом ГТМ для снижения динамических нагрузок в элементах трансмиссии, уменьшения динамического удара при выборе зазора в элементах трансмиссии, повышения надежности ЭП.

Достоверность научных положений и выводов подтверждена корректным использованием известных методов математического моделирования асинхронного двигателя при частотном управлении, правомерностью принятых исходных положений и допущений, сопоставлением полученных с помощью вычислительных экспериментов результатов с теоретическими и практическими результатами в других исследованиях.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на X Международной научно-практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири» («Сибресурс 2004», г. Кемерово 2004 г.), на Международной научно-технической конференции «Электромеханические преобразователи энергии» (г. Томск, 2005 г.), на

ежегодных научных конференциях Кузбасского государственного технического университета (г. Кемерово, 2001-2005 гг.).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 9 печатных работ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов и заключения, изложенных на 136 страницах машинописного текста, содержит 72 рисунка, 5 таблиц, список литературы из 137 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследований, определены научная новизна и практическая ценность результатов исследований.

В первой главе произведен обзор отечественных и зарубежных литературных источников, посвященных способам управления АД, позволяющим формировать электромагнитный момент независимо от частоты вращения, и обеспечивать энергооптимальное управление АЭП.

При достаточно широком многообразии законов частотного управления можно условно выделить среди них законы, обеспечивающие максимальную перегрузочную способность двигателя или обеспечивающие максимальное быстродействие привода и законы, обеспечивающие работу АД в режиме минимальных потерь. Как правило, законы, обеспечивающие максимум перегрузочной способности двигателя, используют для электропривода с динамическими нагрузками, а законы, повышающие энергетические показатели АД (коэффициент мощности, КПД), применяются при статических или медленно изменяющихся нагрузках.

Общей характеристикой законов, повышающих энергетические показатели, является минимизация потерь в АД при работе электродвигателя с квазистатической нагрузкой. За основное направление в подобных законах можно взять принцип регулирования магнитного состояния машины в зависимости от уровня ее загруженности, причем эти законы частотного управления подразумевают увеличение (уменьшение) магнитного потока АД с увеличением (уменьшением) момента сопротивления. Однако изменение величины магнитного потока электродвигателя является существенно инерционным процессом, что приводит к инерционности управления электромагнитным моментом.

Законы управления, обеспечивающие максимальное быстродействие или максимальную перегрузочную способность ЭП, характеризуются работой АД с номинальной величиной магнитного потока при любой загрузке двигателя по мощности. При этом предпочтение следует отдавать законам частотного управления, позволяющим формировать электромагнитный момент независимо от частоты вращения вала. Как показал обзор литературных источников, такой способ управления применяется в основном в переходных процессах, где электромагнитный момент стабилизируется в течение переходного процесса. В конце переходного процесса,

при достижении заданной частоты вращения, электромагнитный момент электродвигателя становится зависимым от частоты вращения вала, обеспечивая тем самым работу контура стабилизации скорости, так как скорость движения рабочего органа является одним из основных факторов, влияющих на оптимальное протекание всего технологического процесса.

В условиях действия пульсирующей нагрузки, прикладываемой к рабочему органу, и, следовательно, к валу электродвигателя, необходимо использовать мягкую характеристику АД, то есть использовать возможность маховых масс привода (работы Л.Б. Гейлера), для поддержания электромагнитного момента независимо от скорости или его частную реализацию с положительной обратной связью по скоросш ротора (аг) а = к-аг (работы П.Д. Гаврилова, Е.К. Ещина), где а - относительная частота тока статора. Но при этом невозможно одновременно стабилизировать электромагнитный момент АД и поддерживать частоту вращения вала на заданном уровне. Следовательно, необходимо осуществлять стабилизацию электромагнитного момента двигателя, поддерживая амплитуду колебаний скорости, допустимую условиями технологического процесса.

На основании анализа публикаций, проведенного в первой главе, сформулированы основные задачи, решаемые в диссертационной работе.

Вторая глава посвящена анализу математических моделей АД и исследованию существующих способов частотного управления, позволяющих формировать электромагнитный момент АД независимо от частоты вращения при его работе с резкопеременной нагрузкой.

На основании проведенного анализа в качестве математической модели АД была принята модель на основе уравнений обобщенной электрической машины, дополненной учетом нелинейности кривой намагничивания:

где и$- вектор напряжения, подведенного к обмотке статора; векторы токов, протекающих по обмоткам статора, ротора и цепи намагничивания соответственно; <//а,уГг- векторы иотокосцеплений обмоток статора и ротора; ю - частота вращения ротора; г5,гг- активные сопротивления обмоток статора и ротора; Ьт- индуктивность цепи намагничивания; Ь5,ЬГ- индуктивности рассеяния обмоток статора и ротора; М - электромагнитный момент, развиваемый двигателем; Мс- момент сопротивления

£ж = /(»и)>

т + 1г 1

<1шг — . —•

^-Мм-мл

ш У

на валу; J - момент инерции ротора; р - число пар полюсов. Здесь и далее индекс обозначает соответствие параметра или переменной статору, индекс г - ротору, индекс т - цепи намагничивания; обозначение X* показывает, чго вектор является сопряженным. Параметры обмотки ротора приведены к обмотке статора. Эта математическая модель получила наибольшее распространение в задачах анализа режимов работы АД. В литературе отмечается ее достаточная адекватность для решения многих теоретических и практических задач при условии точного задания значений параметров АД.

На рис. 1 - рис. 4 представлены для сравнения характеристики режимов работы АД с резкопеременным моментом сопротивления при различных способах управления, полученные при компьютерном моделировании. В качестве электродвигателя был использован АД 1ипа ДКВ315Ь4.

Рис. 1. Временные зависимости частоты вращения, электромагнитного момента и момента сопротивления: а) при неуправляемом варианте; б) при управлении по закону а = к-аг~, в) при известном частотно-токовом управлении (ЧТУ); г) при полеориентированном управлении

Рис.2. Ток статора при неуправляе- Рис. 3. Ток статора при управле-мом варианте нии по закону а = к аг

эзсе ко 200160 100 50

450-40С

т I

за I

60 у

1 5С0 < яв

500 10ОО 1 £00 .¿ООО 2500 3X0 3 500 4000 ' та

Рис.3. Ток статора и действующее на- Рис. 4. Ток статора при полеори-

Наилучший результат дает полеориентированное управление АД, работающим на резкопеременный момент сопротивления, что видно из рис.1, г, рис. 4.

В третьей главе решаются задачи модернизации способа частотно-токового управления с применением закона поддержания заданного тока статора и проводится синтез многокритериальной системы управления состоянием АД на основе метода скоростного градиента в условиях работы электродвигателя с резкопеременной нагрузкой.

Применение ЧТУ для управления асинхронным двигателем, работающим с пульсирующим моментом сопротивления, с известной для этого способа управления структурной схемой приводит к формированию электромагнитного момента независимо от частоты вращения только во время переходных процессов. После выхода на заданную частоту вращения ротора абсолютное скольжение изменяется в соответствие с изменением момента сопротивления, что, в свою очередь, влечет за собой изменение электромагнитного момента АД (рис. 1, в). На рис. 5 представлена структурная схема ЧТУ с отдельным контуром стбилизации абсолютного скольжения и блоком функционального преобразования ФП2, реализующим зависимость /., =/(Роп„,) (рис. 6), обеспечивающую максимум отношения (м//^), которая позволяет формировать электромагнитный момент АД независимо от частоты вращения ротора в процессе работы привода. Зависимость тока С1агора от абсолютного скольжения, обеспечивающую стабилизацию величины потокосцепления ротора, реализусч функциональный преобразователь ФГ11:

Результаты, полученные с помощью вычислительных экспериментов, показали, что при некотором изменении известных структурных схем ЧТУ, можно обеспечить значительное снижение колебаний электромагнитного момента и модуля тока статора и, следовательно, минимизировать удельную ресурсоемкость электропривода, работающего с резкопе-

пряжение при известном ЧТУ

ентированном управлении

ременной нагрузкой. Временные зависимости характеристик АД представлены на рис. 7, 8.

-ПГТ-1

Рис. 5. Структурная схема ЧТУ, где РС, РТ, РЧ - регуляторы скорости, тока, частоты; ОГ - ограничитель абсолютного скольжения

001 Otis 0О1 O/as МЗ OJOS Ог» o/M ops OfiS6 О/К 0,065 ß

Рис. 6. Зависимость

Л -/(7W

Кс

Ш^ММк

1 500 t me

Рис. 7. Временные зависимости частоты вращения, электромагнитного момента и момента сопротивления АД

Рис. 8. Временные зависимости электрических координат АД

Для решения задач формирования электромагнитного момента в переходных процессах независимо от частоты вращения ротора, обеспечения стабилизации магнитного потока для исключения режима насыщения магнитной системы и минимизации потерь электроэнергии в обмотках асинхронного двигателя был применен метод скоростного градиента с использованием уравнений обобщенной электрической машины.

Для решения поставленной многокритериальной задачи управления математическая модель АД, записанная для неподвижной системы координат, имеет вид:

где

х = Л(х,()+ B{x,t)u, X = Vsß Vra Vrß »fi " = usßf >

(1)

B{x,t)-

1 0 0 0 0 0 10 0 0

;A(x,t) =

-oL2rsy/sß + oLmrst//rß cLnfrVsa -aLVrVra ~ PChnWrß °Lmrrvsß - aLxrrVrß + pco3ny/ra

l/J\,Spk2¡L[(vsßWra " VsaVrß)" Mc[

L\ = Ls+Lm,L2 =Lr + Lm- индуктивность обмотки статора и ротора соответственно; к2 = —~—!¿1 = ¿1 + k2Li'.o =---——, а, ß - индексы, обо-

Lm+L2 hh-Lm

значагащие принадлежность переменных к соответствующим осям; При этом критерии управления сформулированы в виде:

- стабилизация электромагнитного момента АД в условиях приложения пульсирующего момента сопротивления к валу:

М = \,5рк2/Ьу {f//sßy/ra-VsaYrß)^>M3-,

- стабилизация поюкосцепления статора для исключения режима насыщения машины:

Ч>] =Yscc + Vsß ~~*Vs3>

- снижение потерь в обмотках АД за счет минимизации квадрата тока статора:

I2S = {h^Vsa - Lm°Vra f + (¿2<Wsß ~ LmaVrß f min,

где M3, ¥S3 - заданные значения электромагнитного момента и магнитного потока статора.

Цель управления представим в виде квадратичного локального целевого функционала:

Q{x..t) = 0,S\y-y*f Н\у-у*\, (2)

где у- гладкая вектор-функция 1 критериев; у* - желаемая траектория выхода; Я- матрица весовых коэффициентов lxl(hu, hn, h33).

Для модели, линейной по управлению, и квадратичного локального целевого функционала алгоритм скоростного градиента имеет вид:

%- = -ГВ(х,1)ТСТН\у-у\ (3)

dt

1де Г- диагональная матрица усиления (yi, уг); С-ду/дх.

Решение матричного уравнения (3) для системы уравнений (1) и критериев управления для составляющих напряжения статора получено в виде:

и *а =~Г\ 1

щр =-п\

/ ' / '

-h\ х 1,5рк2/Ц(1,5/7*2/¿1 (VsßVra ~VsaVrß)~Мз)Wrß + + 2А22(via +V2sß -V%)Vsa + 2Л33dh^sa -Lm^Vra)2 + + (L2(yy/Sß - I-mOVrß)2YM^Vsa - Lm(Wra )L2(T

-hnl,5pk2/Ll(L,5pk2/Li(if/ißy/ra-y/saVrß)-M3)y/ra + + 2h22(¥sa +¥2ß -vls^sß +2А33((^2 sa~ LmVV raf +

+ (L2ay/sß-Lmcnyrß)2)(L2cryssß -Lmay/rß)L2cr

df,

(4) dt;

Упрощенный вариант закона управления (4) имеет вид:

= -/11

¡а

+ И22{у/}а + ~¥%)¥*а +Н<33^Ьа

Ф\

иф = -72 \

где =2,25кпр2к2/ь{\ к1г = 2кгг\ Л33 = 2Л33Х2ст.

+ к22 (¥^а + ¥2ф ~ ¥%з )¥зр + ¿гЖр

Л,

Для выяснения поведения весовых коэффициентов матрицы Н в зависимости от параметров АД и влияния интервала времени, в течение которого происходит расчет и формирование управляющих сигналов, были проведены вычислительные эксперимент ы для электродвигателей типов

ЭДК4-1МУ5, ЭДК04-4МУ5, ЭДК04-100-2У5, ЭКВ4УУ5,

Рис, 9. Зависимость весовых коэффициентов от типа и мощности АД

ДКВ45, ДКВ355ЬВ4, ДКВ355Ь4/12, ДКВ315Ь4/12 в диапазоне мощностей 41-315 кВт и при формировании сигналов управления с разными интервалами времени запаздывания. В результате было выявлено следующее: тип и мощность электродвигателя не оказывают влияния на значение весовых коэффициентов (рис. 9), наибольший интервал времени, при котором характеристики АД приемлемы для практического использования, составляет 0,0001 с, что соответствует частоте дискретизации 10 кГц. Временные зависимости характеристики АД типа ДКВ315Ь4 представлены на рис. 10.

Введение в управление критерия минимизации электрических потерь приводит к уменьшению магнитною по 1 ока АД, так как слагаемое, соо1-ветствующее этому критерию, вызывает снижение амплитуды вектора напряжения (5). В свою очередь, при работе под нагрузкой, близкой к номинальной, это обуславливает рост амплитуды вектора тока статора, необходимый для поддержания электромагнитного момента электродвигателя на заданном уровне.

Были также проведены исследования влияния критерия минимизации электрических потерь в режиме, близком к холостому ходу и на пониженных скоростях. Использование этого вызывает снижение амплитуд вектора тока статора и вектора потока статора, что приводит к уменьшению не только электрических потерь в обмотках электродвигателя, но также и потерь в стали магнитопровода. Временные зависимости характеристик АД для этого случая представлены на рис. 11.

'Ш 1X1 1М> ЧК 1П 1М 1И0 2М 1Я Ш О Л

Рис. 10. Характеристики АД, полученных с учетом критериев стабилизации момента и магнитного потока: а) электромагнитный момент и частота вращения; б) модуль тока статора; в) магнитные потоки статора и ротора; г) составляющие вектора напряжения по осям а, ¡}

Рис. 11. Характеристики АД, полученных с учетом критерия минимизации электрических потерь в обмотках двигателя: а) электромагнитный момент и частота вращения; б) модуль тока статора; в) магнитные потоки статора и ротора; г) составляющие вектора напряжения по осям а, р

Отличительной особенностью данного закона управления от полео-риентированного управления является отсутствие координатных преобра-

зователеи, что значительно упрощает техническую реализацию, а также конечный результат формирования управления, представленный в виде мгновенных значений фазных напряжений в отличие от мгновенных значений токов при полеориентированном и частотно-токовом управлении

В четвертой главе проведен анализ энергетических характеристик АД при различных способах частотного управления. В качестве основного критерия сопоставления существующих и разработанных способов управления АД, при выполнении одинаковых функций, выбрана величина суммарных потерь энергии в двигателе и созср. Анализ изменения со5<р (рис. 12) и энергии потерь (рис. 13) проведен для двух случаев: переходного режима (пуск) и для режима работы с резкопеременной нагрузкой.

а) ,

-0,6 -0 75

501 2 У» 2500 3 000 2 500 4СЙ0

600 1000 150" 2000 2500 3 000 3500 4 000 I тс

Рис. 12. Характер изменения солчр : а) неуправляемый вариант; б) управление по закону а-к-аг\ в) частотно-токовое управление; г) полеориенти-рованное управление; д) управление, на основе метода скоростного градиента

На диаграммах приведены потери энергии для следующих случаев управления АД: 1 - неуправляемый вариант; 2 - управление по закону а = к аг\ 3 частотно-токовое управление; 4 - полеориентированное управление; 5 - управление, на основе метода скоростного градиента.

12 3

Ряд! 81033 20203 610

Рис. 13. Анализ потерь энергии при различных способах управления: а) в процессе пуска АД; б) при работе с резкопеременной нагрузкой

Анализ энергетических характеристик АД показал, что наиболее экономичным способом управления является ЧТУ, которое позволяет снизить не только электрические потери в обмотках двигателя, но также влияет на величину магнитного потока в зависимости от загрузки двигателя, что приводит к снижению потерь в стали магнитопровода.

В пятой главе представлен разработанный алгоритм управления электромагнитным моментом АД, работающего с резкопеременной нагрузкой, обеспечивающий поддержание частоты вращения в заданных пределах, и приведены механические характеристики ЭП для разработанных способов частотного управления, полученные с его помощью.

Структура алгоритма представлена на рис. 14. Отрицательная обратная связь (ООС) по скорости работает только в том случае, когда меняется постоянная составляющая пульсирующего момента сопротивления, а также в переходных процессах при изменении скорости. В процессе работы ООС по скорости фиксируется величина задания электромагнитного момента (У.~и.2). Как только рассогласование по скорости Лео входит в заданные пределы колебания скорости (Лео < Лео*), ООС по скорости размыкается, и система управления поддерживает последнее зафиксированное значение задания электромагнитного момента (иг2-'~

Ю-

Рис. 14. Алгоритм управления электромагнитным моментом

На рис. 15 представлены динамические механические характеристики АД, работающего с резкопеременной нагрузкой, для существующих и разработанных способов частотного управления. Для сравнения используем управление по закону а = к-аг, разработанное и экспериментально исследованное П.Д. Гавриловым, Ещиным Е. К.

Рис. 15. Динамические механические характеристики: а) неуправляемый вариант; б) управление по закону а = каг\ в) полеориенгированное управление; г) частотно-токовое управление; д) управление, полученное методом скоростного градиента

Представленные характеристики разработанного частотного управления на основе метода скоростного градиента (рис. 15, д) и модернизированного способа ЧТУ (рис. 15, г), а также рассмотренного полеориен-тированного управления (рис. 15, в) свидетельствуют об адекватности формирования управления АД, работающего с резкопеременной нагрузкой, управлению по закону а -каг. При этом способ управления, полученный на основе метода скоростного градиента, позволяет повысить качество управления моментом.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе решена задача, имеющая существенное значение для повышения эффективности управления асинхронными электроприводами машин, имеющих на своем исполнительном органе резко-переменный стохастический характер нагрузки.

Проведенные исследования позволяют сформулировать следующие основные выводы:

1. Рассмотренные законы частотного управления формируют заданный характер изменения электромагнитного момента АД, что, в свою очередь, позволяет осуществить благоприятный, с точки зрения системы «асинхронный двигатель - исполнительный механизм», режим (плавное изменение электромагнитного момента в переходных процессах).

2. Выявлена зависимость абсолютного скольжения электродвигателя от модуля тока статора. Данная зависимость позволяет обеспечить заданный ток статора для фиксированного электромагнитного момента.

3. Разработан способ управления АД с получением наибольшего электромагнитного момента при заданном токе статора, обеспечивающий не только энергооптимальность при пуске и работе электродвигателя под нагрузкой, но и значительное снижение амплитуды колебаний электромагнитного момента при пульсирующей на1рузке на исполнительном органе рабочей машины.

4. Разработан новый способ многокритериального управления АД с использованием метода скоростного градиента, обеспечивающий независимое от частоты вращения ротора управление электромагнитным моментом, а также стабилизацию магнитного потока электродвигателя в процессе работы. Конечным результатом формирования управления в данной системе управления являются мгновенные значения фазных напряжений.

5. Рассмотренные способы управления АД приведены к единому алгоритму управления заданием электромагнитного момента электродвигателя, что позволяет построить однотипные системы управления частот но-риулируемых электроприводов.

6. Разработан общий для рассмотренных законов частотного управления алгоритм поддержания частоты вращения ротора в заданных пределах с учетом обеспечения абсолютно мягкой характеристики АД.

Основные положения и результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Гаврилов, П. Д. Проблема ресурсо- и энергосбережения / П. Д. Гаврилов, Е. А. Лир, А. А. Неверов // Вестник КузГТУ, 2004. - №1.- С. 40-43

2. Анализ потерь энергии при различных законах управления асинхронным электроприводом горных машин / П. Д. Гаврилов, А. А Неверов // Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири " Сибресурс-2004": Материалы 10-й Международной науч.-практ. конф./ Под общ. ред. Ю.А.Анюнова и др - Кемерово: изд-во КузГТУ, 2004. - С. 150-152.

3. Завьялов, В. М. Многокритериальное управление асинхронным электроприводом / В. М. Завьялов, А. А. Неверов, И. 10. Семыкина // Вестник КузГТУ, 2005. - №1,- с. 81-84.

4. Гаврилов, П. Д. Управление асинхронным двигателем в системах с ориентированием управляющего вектора по полю двигателя при произвольной нагрузке /' П. Д. Гаврилов, А. А. Неверов // Вестник КузГТУ, 2005. - №2.-С. 16-20.

5. Гаврилов, П. Д. Повышение эффективности электропривода переменного тока, работающего с переменной нагрузкой и производительностью / П. Д. Гаврилов, А. А. Неверов // Вестник КузГТУ, 2005. - №2.-С. 10-16.

6. Гаврилов, П. Д. Частотно-токовый способ управления асинхронным двигателем при работе на произвольную нагрузку / П. Д Гаврилов, А. А. Неверов // Вестник КузГТУ, 2005. - №3.- С. 21-24.

7. Завьялов, В. М. Энергооптимальное регулирование момента асинхронного двигателя / В. М. Завьялов, А. А. Неверов // Электротехнические системы и комплексы: межвузовский сб. науч. тр., Вып. 10 / МГТУ -Магнитогорск, 2005. - С. 45-51.

8. Гаврилов, П. Д. К вопросу об энергоемкости электропривода переменного тока, работающего с переменной нагрузкой и производительностью / II. Д. Гаврилов, А. А. Неверов // Электротехнические системы и комплексы: межвузовский сб. науч. тр., Вып. 11 / МГТУ - Магнитогорск, 2005. - С. 45-51.

9. Гаврилов, П. Д. Частотно-токовое оптимальное управление электроприводами с пульсирующей нагрузкой / П. Д. Гаврилов, А. А. Неверов // Электромеханические преобразователи энергии: Материалы Международной науч. - техн. конф. - Томск: ТПУ, 2005. - С. 252-255.

Подписано в печать

Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Объем 1 п.л. Тираж 100 экз. Заказ Ш .

ГУ Кузбасский государственный технический университет. 650026, Кемерово, ул. Весенняя, 28.

Типография ГУ Кузбасский государственный технический университет. 650099, Кемерово, ул. Д. Бедного, 4А.

N

125 746

РНБ Русский фонд

2006-4 30211

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ЗАКОНОВ ЧАСТОТНОГО УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ.

1.1. Необходимость использования законов частотного управления для повышения эффективности работы АЭП.

1.2. Существующие законы частотного управления АД.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ СПОСОБОВ ЧАСТОТНОГО УПРАВЛЕНИЯ,

ПОЗВОЛЯЮЩИХ ФОРМИРОВАТЬ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ МОМЕНТ НЕЗАВИСИМО ОТ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ РОТОРА.

2.1. Выбор и анализ математической модели асинхронного двигателя.

2.2. Анализ способов математического описания системы преобразователь частоты — асинхронный двигатель.

2.3. Неуправляемый вариант работы асинхронного двигателя.

2.4. Формирование электромагнитного момента при скалярных законах управления.

2.5. Формирование электромагнитного момента при частотно-токовом управлении.

2.6. Формирование электромагнитного момента при полеориентированном управлении.

3. МОДЕРНИЗИРОВАННЫЙ И РАЗРАБОТАННЫЙ СПОСОБЫ

ФОРМИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО МОМЕНТА НЕЗАВИСИМО ОТ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ РОТОРА.

3.1. Модернизированный способ частотно-токового управления.

3.2. Синтез многокритериальной системы управления на основе метода скоростного градиента.

3.3. Выводы по главе.

4. АНАЛИЗ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АД

РАССМОТРЕННЫХ СПОСОБОВ УПРАВЛЕНИЯ.

4.1. Анализ энергии потерь в АД.

4.2. Анализ изменения коэффициента мощности.

4.3. Выводы по главе.

5. АЛГОРИТМ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ МОМЕНТОМ

АД, РАБОТАЮЩЕГО С ПУЛЬСИРУЮЩЕЙ НАГРУЗКОЙ.

Актуальность работы. Применяемый на практике в подавляющем большинстве горно-транспортных машин (ГТМ) серийный нерегулируемый электропривод (ЭП) не может обеспечить значительное повышение производительности машин и удовлетворить основные требования, вытекающие из комплексной механизации и автоматизации технологических процессов. Это повышает энергоемкость, ресурсоемкость, фондоемкость технологического процесса и себестоимость продукции и снижает производительность до настоящего времени, к сожалению, в подавляющем большинстве технологических процессов.

Сложные условия работы ГТМ, особенно забойных (резкие стохастические изменения нагрузки, большие колебания грузопотока, тяговых усилий и скоростей движения), требуют не только регулирования скорости рабочего органа, но и, что очень важно, формирования нагрузок, усилий и ускорений в электромеханической системе, существенно влияющих на повышение надежности работы и долговечности машины в целом и увеличение ее производительности.

Пульсации нагрузки и стопорения исполнительного органа забойных машин вплоть до опрокидывания двигателя и частые неуправляемые пуски являются основной причиной преждевременного выхода из строя забойных машин и их электропривода.

Формирование нагрузок в электроприводе горных машин зависит от характера и интенсивности режимов нагружения последних, структуры горных машин и изменяется в широких пределах. Исследования [81, 85, 99, 107 - 110, 120, 123, 125, 126, 133, 134, 136, 137], проведенные в этой области с целью выявления фактических режимов работы горных машин, а также формирования нагрузок на исполнительных органах, показывают, что главной особенностью горных машин является невозможность работать в статических режимах. Общим для данных машин (скребковые и ленточные конвейеры, проходческие и добычные комбайны, экскаваторы, буровые станки и т.д.) является стохастичность нагрузки. Снятые в процессе исследования осциллограммы потребляемой мощности для электроприводов исполнительных органов показывают, что дисперсии потребляемой мощности сосредоточены в диапазоне частот 0,1-К 0 Гц. При этом периодические колебания мощности проявляются в основном на частотах от 0,1-КЗ Гц до 4-К2 Гц в зависимости от вида горной машины и ее электропривода. Наличие упругого тягового органа и нелинейный характер сил трения в опорах, между движущейся и неподвижной частями, например, для скребкового конвейера, струговой установки, привода тяги драглайна, обуславливает в определенных режимах появление автоколебаний, которые приводят к снижению в 2+3 раза долговечности тяговых цепей, а также электродвигателей и редукторов из-за накопления в них усталостных повреждений. Это приводит к необходимости ограничения длины тяговых органов и длины добычных забоев.

Случайный резкопеременный характер нагрузки приводит к низкой надежности изоляции обмотки статора асинхронного двигателя (АД), особенно в случае обмоток с мягкими секциями [35, 81, 85, 99, 100, 120, 123, 133, 134, 136, 137]. Вибрация проводников снижает механическую прочность их изоляции, особенно на лобовых частях в месте выхода проводника из паза, при этом влага, угольная пыль и другие вредные компоненты, содержащиеся в окружающем пространстве, попадая на изоляцию, снижают ее сопротивление.

На основании выше изложенного в [37] получен вывод, что главную роль в определении срока службы машины, узла, элемента играет величина отклонения (амплитуды) возмущающего воздействия, т.к. в случайных процессах величиной, характеризующей отклонение возмущающего воздействия от математического ожидания, является дисперсия возмущения, то критерием качества управления ЭМС следует брать минимум дисперсии какого-то параметра.

Из выше перечисленного следует, что для повышения надежности машин, работающих с переменной нагрузкой и производительностью, необходимо оптимально сочетать два направления: изменение (усиление) конструкции и установленной мощности машин [116, 118], использование электроприводов, управляемых с помощью законов, обеспечивающих оптимизацию не только режимов работы ЭМС, но и показателей эффективности технологических процессов [36, 37, 113 - 115, 130].

Существенный вклад в исследование динамических процессов в механических частях приводов ГТМ внесли ученые: Б.Л. Герике, П.Д. Гаври-лов, И.И. Губанова, А.В. Докукин, А.Н. Коршунов, Ю.Д. Красников, А.Б. Логов, Н.Р. Масленников, В.И. Нестеров, Г.И. Перминов, Я.Г. Пановко, В.И. Солод, Г.И. Солод, М.С. Сафохин, С.Г. Филимонов, З.Я. Хургин, Л.И. Чугре-ев.

Неудовлетворительные режимы вызывают, кроме перечисленных выше недостатков, повышение энергоемкости и, следовательно, увеличение мощностей и габаритов электродвигателей, трансформаторов, сечений жил кабелей и необоснованное повышение напряжения сети. Это недопустимо, так как резко снижает эффективность технологических процессов. Стремление обеспечить удовлетворительную надежность работы элементов ЭП горных машин приводит на практике к недоиспользованию их по мощности. Уровень загрузки АД в рабочих режимах находится в пределах 4СН-80% [35, 99, 100, 122, 131, 132, 135].

Решение этих проблем возможно только с применением частотно управляемого ЭП. Существенный вклад в его развитие внесли ученые: А.А., Булгаков, В.Н. Бродовский, И.Я. Браславский, П.Д. Гаврилов, Р.Х. Гафиятул-лин, В.А. Грасс, Л.Х. Дацковский, В.А. Дартау, А.Д. Динкель, Е.К. Ещин, Г.И. Ивонин, В.Л. Иванов, Г.М. Иванов, А.Е. Козярук, В.И. Ключев, В.А. Мищенко, Г.Б. Онищенко, В.В. Рудаков, А.С. Сандлер, А.С. Сарваров, B.C. Тулин, В.А. Шубенко, Р.Т. Шрейнер, Ю.Г. Шакарян, В.И. Янцен.

Известно, что стабилизация электромагнитного момента АД существенно снижает амплитуды вынужденных колебаний и автоколебаний (например, в скребковом конвейере в 6-7 раз снижается динамическая составляющая колебаний деформации растяжения цепи).

Поэтому возникла актуальная необходимость выяснить возможности и эффективность известных способов частотного управления АД для стабилизации состояния электродвигателя, нагруженного резкопеременным моментом сопротивления, и позволяющих минимизировать удельные энергоемкость, ресурсоемкость и фондоемкость автоматизированного электропривода (АЭП) и технологического процесса.

Цель работы - разработка способа управления асинхронным электроприводом по системе «преобразователь частоты - асинхронный двигатель», обеспечивающего повышение эффективности машин, работающих с резкопеременной нагрузкой.

Идея работы заключается в оценке, на основании исследований, возможности и эффективности известных способов частотного управления АД для стабилизации состояния электродвигателя, нагруженного резкопеременным моментом сопротивления, и позволяющих минимизировать удельные энергоемкость, ресурсоемкость и фондоемкость АЭП и технологического процесса; в выборе наиболее приемлемых для модернизации с использованием современных достижений науки и техники и разработке нового способа управления.

Задачи исследований:

- провести анализ и выбрать математическую модель, наиболее полно отражающую процессы, происходящие в АД, для исследования различных способов частотного управления и последующего формирования необходимых характеристик двигателя; обосновать ее адекватность по результатам моделирования АЭП с известными законами частотного управления;

- исследовать результаты моделирования АЭП с известными законами частотного управления АД, обеспечивающими формирование электромагнитного момента независимо от частоты вращения ротора;

- провести исследование известных законов частотного управления АД, обеспечивающих энергооптимальное управление электродвигателем;

- разработать алгоритмы стабилизации электромагнитного момента АД, работающего с резкопеременным моментом сопротивления и поддерживающим колебания частоты вращения ротора в заданных пределах, допустимых по условиям технологического процесса;

- разработать алгоритмы, обеспечивающие энергооптимальное управление АД, работающего с резкопеременным моментом сопротивления;

- разработать программные средства, реализующие разработанные способы частотного управления, произвести проверку полученных алгоритмов управления путем компьютерного моделирования и сравнения полученных результатов с известными.

Методы исследований. Научные и практические результаты диссертационной работы получены с использованием теории обобщенной электрической машины для анализа процессов, происходящих в АД, численного решения систем дифференциальных уравнений, синтеза систем управления на основе метода скоростного градиента, компьютерного моделирования процессов в АД на основе разработанных способов частотного управления.

Основные научные положения

1. Моделирование АД при частотном управлении на основе системы обыкновенных нелинейных дифференциальных уравнений переменной структуры с учетом резкопеременного стохастического характера нагрузки является основой для изучения динамических процессов, происходящих в электроприводе горных машин.

2. Способ частотного управления, полученный на основе метода скоростного градиента, позволяет управлять электромагнитным моментом независимо от частоты вращения ротора АД, работающего с резкопеременным моментом сопротивления.

3. Использование всего одной переменной для регулирования электромагнитного момента во всех рассмотренных способах частотного управления АД позволяет применить один и тот же алгоритм регулирования частоты вращения.

Научная новизна

1. Разработан новый способ частотного управления АД на основе метода скоростного градиента, обеспечивающий многокритериальное управление электродвигателем, работающим с резкопеременной нагрузкой.

2. Выявлена зависимость абсолютного скольжения электродвигателя от модуля тока статора, обеспечивающая поддержание заданного значения электромагнитного момента при минимальных потерях электроэнергии в АД, работающем с резкопеременной нагрузкой.

3. Разработан единый алгоритм управления, обеспечивающий регулирование механических координат электродвигателя во всех рассмотренных способах частотного управления.

Практическая ценность работы; состоит в том, что ее результаты могут быть использованы в системах управления электроприводом ГТМ для:

- снижения динамических нагрузок в элементах трансмиссии;

- уменьшения динамического удара при выборе зазора в элементах трансмиссии;

- повышения надежности ЭП.

Достоверность научных положений и выводов подтверждена корректным использованием известных методов математического моделирования асинхронного двигателя при частотном управлении, правомерностью принятых исходных положений и допущений, сопоставлением полученных с помощью вычислительных экспериментов результатов с теоретическими и практическими результатами в других исследованиях.

Реализация результатов. На основе разработанных в диссертационной работе способов частотного управления:

- в АО «Черниговец» приняты к использованию алгоритмы управления электромагнитным моментом при реализации технических проектов модернизации электроприводов горно-транспортных и общепромышленных установок;

- в ФГУП «Кузбасс» внедрен частотный электропривод печатной машины с использованием результатов диссертационной работы, вместо вышедшего из строя электропривода с трехфазным коллекторным асинхронным двигателем;

- результаты работы используют в учебном процессе на кафедрах для специальности! 140604 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов» (КузГТУ) и 180100 «Электромеханика в горной промышленности» (СибГИУ).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на X Международной научно-практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири» («Сибресурс 2004», г. Кемерово 2004 г.), на Международной научно-технической конференции «Электромеханические преобразователи энергии» (г. Томск, 2005 г.), на ежегодных научных конференциях Кузбасского государственного технического университета (г. Кемерово, 2001-2005 гг.).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 9 печатных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти разделов и заключения, изложенных на 136 страницах машинописного текста, содержит 72 рисунка, 5 таблиц, список литературы из 137 наименований.

4.3. Выводы по главе

Представленный в четвертой главе анализ энергетических характеристик АД при различных способах управления позволяет сделать следующие выводы:

1. Стабилизация электромагнитного момента позволяет снизить потери в меди, пропорциональные квадрату тока, за счет значительного снижения колебаний токов статора и ротора при работе двигателя на переменный момент нагрузки по сравнению, например, с неуправляемым вариантом работы.

2. Управление электромагнитным моментом при пуске АД позволяет снизить переменные потери в 2ч-3,4 раза (соответственно полеориентирован-ное управление, управление, полученное методом скоростного градиента, и частотно-токовое управление) по сравнению с пуском АД по закону U/f=const, за счет обеспечения более низкой величины тока статора для той же величины пускового момента.

3. Частотно-токовое управление позволяет осуществить пуск двигателя за тот же временной интервал, что и другие законы частотного управления, но в наиболее энергооптимальном режиме, с точки зрения выделяющихся в двигателе потерь. Использование данного способа так же позволяет осуществить и экономичный режим работы АД с пульсирующей нагрузкой за счет регулирования потребляемого тока и соответственно магнитного потока двигателя согласно текущей нагрузке.

4. Анализ характера изменения коэффициента мощности показывает, что для способов стабилизации электромагнитного момента с неизменным значением магнитного потока (управление по закону or = к-ссг, пол сориентированное управление, управление, полученное методом скоростного градиента) коэффициент мощности изменяется практически однотипно. При работе без нагрузки при номинальном значении магнитного потока, коэффициент мощности имеет низкое значение, что соответствует завышенному потреблению двигателем реактивной мощности, а при стабилизации электромагнитного момента в ЧТУ коэффициент мощности имеет примерно одинаковое значение и при ненагруженной машине и при работе под нагрузкой.

5. АЛГОРИТМ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ МОМЕНТОМ АД, РАБОТАЮЩЕГО С ПУЛЬСИРУЮЩЕЙ НАГРУЗКОЙ Основным результатом анализа, проведенного в параграфах 2.5, 3.1, 3.2, является то, что перечисленные выше способы формирования электромагнитного момента аналогичны друг другу в том, что для управления моментом АД необходимо и достаточно управлять всего лишь одной переменной. Следовательно, для построения систем, обеспечивающих стабилизацию электромагнитного момента в условиях приложения на вал пульсирующей нагрузки, для всех перечисленных способов управления можно использовать одну и ту же с небольшими вариациями структуру алгоритма регулирования механических координат АД.

На рис. 5.1 представлена основная структура алгоритма управления электромагнитным моментом АД. Цель данного алгоритма заключается в том, чтобы при изменении постоянной составляющей пульсирующего момента сопротивления изменять соответственно электромагнитный момент двигателя для поддержания частоты вращения в заданных пределах, сохраняя при этом абсолютно мягкую механическую характеристику.

В качестве примера рассмотрим работу данного алгоритма при поле-ориентированном управлении.

Суть работы представленного алгоритма заключается в следующем. Отрицательная обратная связь (ООС) по скорости работает только в том случае, когда меняется постоянная составляющая пульсирующего момента сопротивления, т.е. в переходных процессах, в том числе пуск. В процессе работы ООС по скорости фиксируется величина задания электромагнитного момента (V:=U:2). Как только рассогласование по скорости Асо входит в заданные пределы колебания скорости (Асо <Асо*), ООС по скорости размыкается, и система управления поддерживает последнее зафиксированное значение задания электромагнитного момента (£4?:= У).

Uz2

V: =игг d(or М—Мс dt J

COr

Рис. 5.1. Алгоритм управления электромагнитным моментом

На рис. 5.2 показан характер изменения электромагнитного момента при работе данного алгоритма и изменении постоянной составляющей момента сопротивления. Как видно из характеристики, после небольших пульсаций в начальный период работы алгоритма, далее электромагнитный момент практически идеально стабилизирован на уровне постоянной составляющей момента сопротивления.

Ниже на рис. 5.3 - 5.7 представлены механические характеристики асинхронного двигателя при работе с пульсирующим моментом сопротивления и характер изменения относительной частоты тока статора.

400

350

300 250 о

S 200

150 100: 50 0

500 1 000 1 500 2 000 2 500 3 000 3 500 4 000 t, mc

Рис. 5.2. Характер изменения электромагнитного момента

Рис. 5.3. Механическая характеристика (а) и изменение частоты поля статора (б) при скалярном управлении по закону U/f=const

160 155 15а 145 г 140 135 130 125 120

140 150 160 170 190 190 200 210 220 М,Н*м а)

500

1000

1500 t,mc

2000

2500

Рис. 5.4. Механическая характеристика (а) и изменение частоты поля статора (б) при скалярном управлении по закону а — к-аг

3000 б)

Рис. 5.5. Механическая характеристика (а) и изменение частоты поля статора (б) при частотно-токовом управлении

161 1GQ 159 158 157 156 £155 S" 154 153 152 151 150 149

17D 175 18D 185 190 195 200 205 М.и'м

500 1 ООО 1 500 2000 25D0 3CDQ 3500 4 000 4 50D 5 000 t те а) б)

Рис. 5.6. Механическая характеристика (а) и изменение частоты поля статора (б) при полеориентированном управлении

1Б0-159150157 15Б-ST

155154153152151

1BQ

101

102

104

105

106

Рис. 5.7. Механическая характеристика, полученная методом скоростного градиента

Из обзорной части данной диссертационной работы, где показаны основные причины аварийности в приводе горных машин, следует, что одной из наиболее распространенных причин является работа асинхронного двигателя с пульсирующей нагрузкой. Следствием этого, как было отмечено в работах [99, 112, 120, 126, 133, 134, 136], является возникновение электродинамических усилий в лобовых частях обмотки двигателя, приводящих к разрушению изоляции, ее перегреву и проникновению влаги, что приводит к снижению срока службы не только исполнительных двигателей, но и механизмов горных машин.

С другой стороны, в механическом канале привода горных машин, например, в приводе скребкового конвейера, возникают незатухающие автоколебания [107, 111, 128, 129], сорвать которые, как показано в работах [35, 112, 113, 117, 121, 130], можно, обеспечив систему «привод-конвейер-нагрузка» источником энергии с постоянным значением усилия действующего на эту систему. Так как со стороны нагрузки этого сделать нельзя вследствие ее стохастического характера [107, 111], то остается реализовать данный источник энергии только за счет регулируемого электропривода, т.е. в данном случае стабилизировать электромагнитный момент асинхронного двигателя.

Стабилизация электромагнитного момента асинхронного двигателя при работе последнего с пульсирующим моментом сопротивления приведет, как это показано на рис. 5.3 — 5.7, к следующему изменению частоты поля статора. При набросе нагрузки происходит снижение частоты поля статора, что, в свою очередь, вызывает снижение частоты вращения ротора и, следовательно, скорости приводной звездочки конвейера, что согласуется с аналитическими выводами, полученными в работах [36, 112, 121, 130]. В процессе стабилизации момента получаем также стабилизированные токи двигателя, что приводит к снижению электродинамических усилий в лобовых частях обмотки и последующих негативных явлений [99, 112, 127].

Как видно из рис. 5.3 — 5.7, все предложенные способы обеспечивают снижение частоты вращения вала при возрастании нагрузки и наоборот, т.е. рассмотренное в данной работе управление состоянием асинхронного двигателя, входящего в состав машин, разрушающих горную породу и, следовательно, подверженных стохастическим нагрузкам, непосредственно соответствует теоретическим выводам [35, 112, 117, 121, 130] и экспериментальным данным, представленными в работе [35], где показано что «. для снижения амплитуды усилия в тяговой цепи (приводной звездочки) необходимо снизить скорость звездочки V? при набросе нагрузки. Сохранение скорости и повышение скорости невозможно», там же сказано, что «. увеличение срока службы элементов — уменьшение частоты воздействий и снижение величины пульсаций воздействий».

Таким образом, можно убедиться о соответствии полученных в данной диссертационной работе результатов поставленным выше целям, а также адекватности последних теоретическим и экспериментальным исследованиям, представленным в перечисленных работах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе решена задача, имеющая существенное значение для повышения эффективности эксплуатации и управления асинхронными электроприводами машин, имеющих на своем исполнительном органе резкопеременный стохастический характер нагрузки.

Проведенные исследования позволяют сформулировать следующие основные выводы:

1. Рассмотренные законы частотного управления позволяют формировать заданный характер изменения электромагнитного момента АД, что, в свою очередь, позволяет осуществить благоприятный, с точки зрения системы «исполнительный механизм — асинхронный двигатель», режим работы (плавное изменение электромагнитного момента в переходных процессах).

2. Выявлена зависимость абсолютного скольжения электродвигателя от модуля тока статора. Данная зависимость позволяет обеспечить заданный ток статора для фиксированного электромагнитного момента.

3. Разработан способ управления АД с получением наибольшего электромагнитного момента при заданном токе статора, обеспечивающий не только энергооптимальность при пуске и работе электродвигателя под нагрузкой, но и значительное снижение амплитуды колебаний электромагнитного момента при пульсирующей нагрузке на исполнительном органе рабочей машины.

4. Разработан новый способ многокритериального управления АД с использованием метода скоростного градиента, обеспечивающий независимое от частоты вращения ротора управление электромагнитным моментом, а также стабилизацию магнитного потока электродвигателя в процессе работы. Конечным результатом формирования управления в данной системе управления являются мгновенные значения фазных напряжений.

5. Рассмотренные способы управления АД приведены к единому алгоритму управления заданием электромагнитного момента электродвигателя, что позволяет построить однотипные системы управления частотно-регулируемых электроприводов.

6. Разработан общий для рассмотренных законов частотного управления алгоритм поддержания частоты вращения ротора в заданных пределах с учетом обеспечения абсолютно мягкой характеристики АД.

1. Гольдберг О.Д. Автоматизация контроля параметров и диагностика асинхронных электродвигателей / О.Д. Гольдберг, И.М. Абдуллаев, А.Н. Абиев М.: Энергоатомиздат, 1991. - 160с.

2. Исследование режимов работы электроприводов добычных и проходческих комплексов угольной промышленности (на шахтах Карагандинского угольного бассейна): отчет о НИР / Караганд. политехи, ин-т.- Тема ГР 79062042, № В 818692.- Караганда, 1979.-83 с.

3. Обеспечение надежности асинхронных двигателей / П.И. Захарчен-ко, И.Г. Ширнин, Б.Н. Ванеев, В.М. Гостищев.-УкрНИИВЭ, Донецк, 1998.324 с.

4. Разгильдеев Г.И. Безопасность и надежность взрывозащищенного электрооборудования / Г.И. Разгильдеев, В.И. Серов М.: Недра, 1992. - 207с.

5. Тиристорные преобразователи частоты в электроприводе / А. Я. Бернштейн, Ю. М. Гусяцкий, А. В. Кудрявцев, Р. С. Сарбатов. М.: Энергия, 1980.-328 е., ил.

6. Чермалых В. М. Системы электропривода и автоматики рудничных стационарных машин и установок / В. М. Чермалых, Д. И. Родькин, В. В. Каневский М.: Недра, 1976. - 398 е., ил.

7. Булгаков А. А. Частотное управление асинхронными двигателями -М.: Наука, 1966. 297 е., ил.

8. Сабинин Ю. А. Частотно-регулируемые асинхронные электроприводы / Ю. А. Сабинин, В. Л. Грузов — Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1985.-128 е., ил.

9. Шрейнер Р. Т. Оптимальное частотное управление асинхронными электроприводами / Р. Т. Шрейнер, Ю. А. Дмитренко Кишинев: Штиинца, 1982. - 224 е., ил.

10. Хашимов А. А. Оптимальные режимы работы частотно-регулируемых асинхронных электроприводов с учетом тепловых процессов / А. А. Хашимов, А. Д. Петрушин Ташкент: Фан, 1990. - 80 е., ил.

11. Бродовский В. Н. Приводы с частотно-токовым управлением / В. Н. Бродовский, Е. С. Иванов М.: Энергия, 1974. - 168 е., ил.

12. Эпштейн И. И. Автоматизированный электропривод переменного тока. М.: Энергоиздат, 1982. - 192 е., ил.

13. Сандлер А. С. Частотное управление асинхронными двигателями /

14. A. С. Сандлер, Р. С. Сарбатов М.: Энергия, 1966. — 144 с.

15. Сандлер А. С. Автоматическое частотное управление асинхронными двигателями / А. С. Сандлер, Р. С. Сарбатов — М.: Энергия, 1974. 328 с.

16. Мищенко В. А. Оптимальный по минимуму потерь закон частотного управления асинхронным двигателем / В. А. Мищенко, Р. Т. Шрейнер,

17. B. А. Шубенко // Изв. вузов, Энергетика, 1969.- №8. С. 115 - 118.

18. Петров Ю. П. Оптимальное управление электроприводом. — М. — JL: Госэнергоиздат, 1961. — 187 е., ил.

19. Шубенко В. А. Оптимальное частотно-токовое управление асинхронным электроприводом / В. А. Шубенко, Р. Т. Шрейнер, В. А. Мищенко // Изв. вузов, Горный журнал, 1970. №1.- С. 161-162.

20. Шубенко В. А. Частотно-управляемый асинхронный электропривод с оптимальным регулированием абсолютного скольжения / В. А. Шубенко, Р. Т. Шрейнер, В. А. Мищенко // Изв. вузов, Электромеханика, 1970. -№6.- С. 676-681.

21. Шубенко В. А. Оптимизация частотноуправляемого асинхронного электропривода по минимуму тока./ В. А. Шубенко, Р. Т. Шрейнер, В. А. Мищенко // Электричество. 1970.- № 9.- С. 23-26.

22. Вакуленко К. Н. Определение оптимальных режимов автономной системы переменного тока // Изв. вузов, Электромеханика, 1962. № 8. - С. 876-881.

23. Котриков К. П. О влиянии величины магнитного потока на нагрев асинхронного двигателя при частотном управлении // Изв. вузов, Энергетика, 1963.- №9. -С. 30-36.

24. Котриков К. П. Потери при частотном регулировании асинхронных двигателей // Изв. вузов, Энергетика, 1969. № 8. - С. 39-43.

25. Певзнер Е. М. Некоторые вопросы разработки частотно-регулируемого электропривода судовых подъемных механизмов./ Е. М Певзнер, А. Г. Яуре, В. Ф. Шукалов // Электричество, 1971. № 1. - С. 44 - 47.

26. Рекус Г. Г. К вопросу частотного управления асинхронными двигателями./ Г. Г. Рекус, М. Т. Чирков, А. И. Белоусов // Электричество, 1966. -№ 10.- С. 14-16.

27. Шрейнер Р. Т. Задачи экстремального частотного управления асинхронными электроприводами: в кн.: Асинхронный тиристорный электропривод." Свердловск: изд. УПИ, 1971. С. 92-96.

28. Шрейнер Р. Т. К расчету оптимального по минимуму потерь закона частотного управления асинхронным электродвигателем./ Р. Т. Шрейнер, В. Н. Поляков в кн.: Асинхронный тиристорный электропривод.- Свердловск: изд. УПИ, 1971. С. 96-98.

29. Шрейнер Р. Т. Бесконтактный тиристорный асинхронный электропривод с частотным управлением по минимуму тока./ Р. Т. Шрейнер, В. Н. Поляков, А. С. Воробьев в кн.: Асинхронный тиристорный электропривод.- Свердловск: изд. УПИ, 1971. С. 98-101.

30. Шрейнер Р. Т. Управление асинхронным частотным электроприводом при ограничениях./ Р. Т. Шрейнер, В. Н. Поляков, А. Д. Гильдербранд в кн.: Асинхронный тиристорный электропривод.- Свердловск: изд. УПИ, 1971. С. 101-104.

31. Chang J.H. Minimum-Time Minimum-Loss Speed Control of Induction Motors Under Field-Oriented Control/ Chang J.H., B.K. Kim// IEEE Transactions on industrial electronics, vol. 44, No. 6, December 1997, pp. 809-815.

32. Parviz Famouri. Loss Minimization Control of an Induction Motor Drive/ Parviz Famouri, Jimmie J. Cathey// IEEE Transactions on industry application, vol. 27, No 1, January/February 1991, p. 32-38.

33. Архангельский Б.Н. Аналитическое выражение кривой намагничивания электрической машины. // Электричество, 1950. № 3. - С. 34-36.

34. Иванов В. JI. К частотному пуску электродвигателей забойных машин. В. JI. Иванов, JI. И. Тимофеева, П. Д. Гаврилов // Изв. вузов, Электромеханика, 1973. № 4. - С. 427- 431.

35. Попов Д. А. О частотном пуске асинхронных гиродвигателей.// Электричество, 1968. № 8. - С. 60 - 66.

36. Гаврилов П.Д. Автоматизированный электропривод горных и транспортных машин / Кузбас.политехн. ин-т.- Кемерово, 1976.-68 с.

37. Гаврилов П. Д. О стабилизации регулируемого параметра при переменных возмущениях./ П. Д. Гаврилов, Е. К. Ещин // Автоматизация и электрификация в тонной промышленности: Сб. науч. тр. / Кузбас. политехи, ин-т. Кемерово, 1972.- № 56 - С. 202-207.

38. Гаврилов П. Д. Выбор управления асинхронными электродвигателями. П. Д. Гаврилов, Е. К. Ещин // Изв. вузов. Электромеханика. 1975. - № 1.- С. 50-55.

39. Гаврилов П. Д. Управление частотно-регулируемым асинхронным электроприводом машин с пульсирующей нагрузкой. П. Д. Гаврилов, Е. К. Ещин // Электротехника. 1976. - № 2. - С. 58 - 59.

40. Гаврилов П. Д. Снижение уровня динамической нагруженности скребкового конвейера при помощи асинхронного электропривода. П. Д. Гаврилов, Е. К. Ещин // Изв. вузов. Горный журнал. 1978. -№ 11. -С. 99 -105.

41. Гаврилов П. Д. Управление динамикой скребкового конвейера с помощью частотно-управляемого электропривода. П. Д. Гаврилов, Е. К. Ещин // Физ.- технич. проблемы разраб. полезн. иск. -1980. -№ 6. С. 72 - 77.

42. Гаврилов П. Д. Оптимальное управление частотно-управляемым приводом по минимуму потерь при произвольной нагрузке. П. Д. Гаврилов, Е. К. Ещин, В. А. Грасс, Г. И Ивонин, В. JI. Иванов // Изв. вузов. Электромеханика. 1973.- №9.- С. 1004-1008.

43. Бардачевский В. Т. Оптимальное управление частотно-регулируемым асинхронным электроприводом при заданном токе статора и минимальных потерях в роторе. В. Т. Бардачевский, М. М. Бордун // Изв. вузов. Электромеханика, 1973. № 9.- С. 1009 - 1012.

44. Сандлер А. С. Вопросы динамики асинхронного электропривода с автономным инвертором тока. А. С. Сандлер, Ю. М. Гусяцкий, Н. Б. Затруб-щиков // Электричество, 1979. № 4.- С. 38 - 43.

45. Шрейнер Р. Т. Оптимальное по быстродействию частотное управление скоростью асинхронного электропривода в замкнутых системах регулирования. Р. Т. Шрейнер, А. Д. Гильдебранд // Электричество, 1973.- № 10- С. 22-27.

46. Йованович Дж. Проверка характеристик короткозамкнутого асинхронного двигателя. // Electrotehnika. SFRJ. 1985г. С. 185-194.

47. Шрейнер Р. Т. Исследование оптимальных по быстродействию процессов изменения скорости асинхронного двигателя при частотном управлении. Р. Т. Шрейнер, М. С. Карагодин // Изв. вузов. Электромеханика, 1973.- №9.-С. 1013-1019.

48. Шубенко В. А. Управление потокосцеплением ротора асинхронного двигателя при частотно-токовом регулировании. В. А. Шубенко, Р. Т. Шрейнер, А. Д. Гильдебранд // Электричество.- 1971. № 10. - С. 13 - 18.

49. Панкратов В.В. Векторное управление асинхронными электроприводами: Учеб. пособие. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1999. - 66с.

50. Рудаков В. В. Асинхронные электроприводы с векторным управлением./ В. В. Рудаков, И. М. Столяров, В. А. Дартау. —JL: Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ние, 1987. -136с.,ил.

51. Слежановский О. В. Системы подчиненного регулирования электроприводов переменного тока с вентильными преобразователями./ О. В. Слежановский, Л. X. Дацковский, И. С. Кузнецов. М.: Энергоатомиздат, 1983.- 256 с., ил.

52. Blaschke F. Das prinzip der Feldorientierung die Grundlage fur die Transvektor-Regelung von Drehfeldmaschinen// Siemens Zeitschrift, 1971/ Bd. 45, H. 10.-S. 757-760.

53. Blaschke F. Das Verfahren der Feldorientierung zur Regelung der Asynchronmaschine. Siemens-Forsch. und Entwicklungsber, 1972, №1, S. 184193.

54. Рудаков В. В. Динамика электроприводов с обратными связями. Л.: Ленинградский горный институт, 1980. 114 с.

55. Torrey D. A. Modelica Implementation of Field-Oriented Controlled 3-phase Induction Machine Drive. / Torrey D. A., Selamogullari U. S. // 2nd International Modelica Conference, Proceedings, pp. 173-181

56. Dal Y. Dynamic model of induction motors for vector control Электронный ресурс. = Динамическая модель АД для векторного управления / Y. Dal, Ohm// http://www.drivetechinc.com/articles/IM98VCl.pdf

57. Antonio Moreno Munoz. Modelado у simulacion de motores de induc-cion. / Antonio Moreno Munoz, Pablo Camacho Zafra, Adolfo Plaza Alonso. Режим доступа http://www.uco.es/dptos/electro/electronica/documentos/ pablovect.pdf.

58. Jinhwan Jung. A dynamic decoupling control scheme for high-speed operation of induction motors. / Jinhwan Jung, Kwanghee Nam // IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, VOL. 46, NO. 1, FEBRUARY 1999-Pp. 100-110

59. Wlodzimierz Jablonski. Microprocessor based field-orientation control system of squirrel-cage induction motor. / Wlodzimierz Jablonski, Jerzy Bakalarczyk, Zbigniew Ludwikowski. Режим доступа http://www.e-technik.uni-rostock.de/www/energie/68jablon.pdf.

60. S. Peresada. High performance electromechanical energy conversion using matrix converter. Part 2: Vector control of induction motor. / S. Peresada, S. Kovbasa, E. Chekhet, I. Shapoval. Режим доступа http://www.el-drive.com.ua.

61. Francisco Gordillo. Hopf bifurcation in indirect "field-oriented control of induction motors. / Francisco Gordillo, Francisco Salas, Romeo Ortega, Javier Aracil //Automatica 38 (2002) 829 835.

62. Lennart Harnefors. Torque-Maximizing Field-Weakening Control: Design, Analysis, and Parameter Selection. / Lennart Harnefors, Kai Pietilainen, Lars Gertmar // IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, VOL. 48, NO. 1, FEBRUARY 2001 Pp. 161-168

63. Heath Hofmann. Stator-Flux-Based Vector Control of Induction Machines in Magnetic Saturation. / Heath Hofmann, Seth R. Sanders, Charles R. Sullivan // IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, VOL. 33, NO. 4, JULY/AUGUST 1997- Pp. 935-942

64. В. K. Bose. High Performance Control of Induction Motor Drives. Режим дocтyпahttp://oregonstate.edu/dept/IIFET/2000/papers/bose2.pdf.

65. H. Can. Neural network-based stator voltage compensator for low-frequency operation of a vector-controlled induction motor drive. / H. Can, E. Akin // Electrical Engineering 84 (2002) Pp. 287-293

66. Flux and Speed Estimation for Induction Machines. Analog Devices Inc., May 2000

67. Y. A. Chapuis. Performance Improvement in Start up Condition for DSP-Based Direct Torque Control of an Induction Machine. / Y. A. Chapuis, T. Kosaka, N. Matsui. Режим доступа http://www-lepsi.in2p3.fr/ PUBLILEPSI/ipecdtc.pdf, 2000.

68. J.H.Park. A Novel Direct Torque Control of Induction Motor. / J.W.Choi, H.G.Kim, T.W.Chun, E.C.Nho. Режим доступа http://wwwee.knu.ac.kr/~jwchoi/A%20Novel%20Direct%20Torque%20Control%20of%20In duction%20Motor.pdf.

69. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин: Учеб. для вузов. М.: Высш. шк., 2001. -327 с.

70. Гаврилов П.Д. О работе электродвигателей комбайнов. // Горная электромеханика: Сб. науч. тр. / КГИ Кемерово, 1964г.- №5 - С. 55-58.

71. Адкинс Б. Общая теория электрических машин. M.-JL: Госэнер-гоиздат. 1960.— 268с.

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

73. Страхов С.В. Переходные процессы в электрических машинах переменного тока. M.-JL: Госэнергоиздат, 1960г. — 247с.

74. Гаврилов П.Д. Повышение надежности и долговечности горных машин и их электропривода. // Автоматизация и электрификация в горной промышленности: Сб. науч. тр. / Кузбас политехи. ин-т.-Кемерово, 1968. № 10-С. 62-64.

75. Моделирование асинхронных электроприводов с тиристорным управлением / Л.П. Петров, В.А. Ладензон, Р.Г. Подзолов, А.В. Яковлев. -М.: Энергия, 1977. 200 с.

76. Булгаков А. А. Основы динамики управляемых вентильных систем. М.: АН СССР, 1963.

77. Кривицкий С. О. Динамика частотно-регулируемых электроприводов с автономными инверторами. / С. О. Кривицкий, И. И. Эпштейн. — М.: Энергия, 1970.

78. Мануковский Ю. М. Широкорегулируемые автономные транзисторные преобразователи частоты. / Ю. М. Мануковский, А. В. Пузаков. — Кишинев.: Штиинца, 1990. 152с. с ил.

79. Власов В. Г. Взрывозащищенный тиристорный электропривод переменного тока. / В.Г. Власов, В. JI. Иванов, JI. И. Тимофеева. — М.: Энергия, 1977. 160с. с ил.

80. Юпочев В. И. Теория электропривода: учеб. для вузов. М.: Энергоатомиздат, 2001. - 704 с. с ил.

81. Petr Uhlir. 3-Phase AC Motor Control with V/Hz Speed Closed Loop Using the DSP56F80X. / Petr Uhlir, Zdenek Kubiczek. Режим доступа http://e-www.motorola.com/files/ii7cnb/AN 1910.pdf 01.04.2001.

82. Петров JI. П. Нелинейная модель для исследования динамики асинхронных электроприводов. // Электричество.- 1973. № 8. - С. 61-65.

83. Задеренко В.А. Аналитическое представление кривой намагничивания асинхронных двигателей. // Промышленная энергетика, 1995. № 5. -С. 19-20.

84. Енько В. В. Аналитическое выражение нормальной характеристики холостого хода. // Электричество. 1951. - № 10.- С. 28 - 29.

85. Панкратов В. В. Многокритериальная оптимизация систем векторного управления асинхронными электроприводами./ В. В. Панкратов, Е. А. Зима. //Электричество, 2002. № 4. - С. 40-46.

86. Лихачев В.Л. Электродвигатели асинхронные. — М.: Солон-Р, 2002. 304с. ил.

87. Гаврилов П.Д. Исследование режимов работы выемочных комбайнов на шахтах Кузбаса: Автореф. дис. канд. техн. наук: 05.05.06 / Куз-бас. политехи, ин-т.- Кемерово, 1969.-30 с.

88. Гаврилов П. Д. Автоматизированный электропривод горных машин: Учеб. пособие. Кемерово: Изд-во Кузбасс, политехи, ин-т., 1983. - 71с.

89. Гаврилов П. Д. Частотно-токовый способ управления асинхронным двигателем при работе на произвольную нагрузку. / П. Д. Гаврилов, А. А. Неверов. // Вестник КузГТУ, 2005. № 3.- С. 21 - 24.

90. Гаврилов П. Д. Управление асинхронным двигателем в системах с ориентированием управляющего вектора по полю двигателя при произвольной нагрузке. / П. Д. Гаврилов, А. А. Неверов. // Вестник КузГТУ 2005. -№ 2. С. 16 - 20.

91. Онищенко Г. Б. Электрический привод: Учебник для вузов. М.: РСАХН. 2003. - 320с., ил.

92. Мирошник И.В. Нелинейное адаптивное управление сложными динамическими системами / И.В. Мирошник, В.О. Никифоров, A.JI. Фрадков Спб.: "Наука", 2000г. 549 с.

93. Joachim Holtzz. Drift and Parameter Compensated Flux Estimator for Persistent Zero State Stator Frequency Operation of Sensorless Controlled Induction Motors / IEEE Transactions on Industry Applications, 2003.

94. Завьялов В. M. Многокритериальное управление асинхронным электроприводом. / В. М. Завьялов, А. А. Неверов, И. Ю. Семыкина // Вестник КузГТУ 2005. № 1.- С. 81 - 84.

95. Чугреев Л.И. Динамика конвейеров с цепным тяговым органом. -М.: Недра, 1976.-160 с.

96. Проанализировать условия работы электроприводов добычных и проходческих комплексов: Отчет о НИР / КузНИУИ. Тема ГР 77031668, № Б 629804.- Прокопьевск, 1977.

97. Исследовать режимы работы добычных комплексов на шахтах Кузбасса: Отчет о НИР / КузНИУИ.- Тема ГР 77031668, № Б 718072.- Прокопьевск, 1978.-203 с.

98. Докукин А.В. Статистическая динамика горных машин / А.В. Докукин, Ю.Д. Красников, З.Я. Хургин.-М.: Машиностроение, 1978. 239 с.

99. Докукин А.В. Аналитические основы динамики выемочных машин. М.: Наука, 1966. - 160 с.

100. Ещин Е.К. Исследование условий эффективного использования частотно-управляемого электропривода забойных машин с целью улучшения их динамики: Автореф. дис. канд. техн. наук: 05.13.07 / Кузбас. политехи, ин-т.-Кемерово, 1975. 19 с.

101. Гаврилов П.Д. Снижение уровня динамической нагруженности скребкового конвейера при помощи асинхронного частотно-управляемого электропривода / П.Д. Гаврилов, Е.К. Ещин // Горный журнал, 1987.- № 11.-С. 99-105.

102. Гаврилов П.Д. Оптимальное и адаптивное управление электроприводами с резкопеременной нагрузкой // Автоматизированный электропривод / Под общ. ред. Н.Ф. Ильинского, М.Г. Юнькова.-М.: Энергоатомиз-дат, 1990. С. 130 - 137.

103. Стариков Б.Я. Асинхронный электропривод очистных комбайнов / Б.Я. Стариков, И.Л. Азарх, З.М. Рабинович.-М.: Недра, 1981.- 288 с.

104. Пановко Я. Г. Устойчивость и колебания упругих систем. / Я. Г. Пановко, И. И. Губанова. М.: Наука, 1987. - 352 с.

105. Фролов А. Г. Создание новых высокопроизводительных скребковых забойных конвейеров. / А. Г. Фролов, Б. А. Эйдерман. М.: 1970

106. Гаврилов П.Д. Управление движением тяговой цепи скребкового конвейера. / П.Д. Гаврилов, Е.К. Ещин. // Сб. науч. тр. / Кузбас. политехи, инт. Кемерово, 1972.-№ 56 - С.163-169.

107. Гаврилов П.Д. Повреждение витковой изоляции электродвигателей забойных машин. // Электрификация и автоматизация в горной промышленности: Сб. науч. тр. / Кузбас политехи. ин-т.-Кемерово, 1969. № 19. -С. 54-58.

108. Гаврилов П.Д. Определение закона оптимального управления скоростью движения цепи скребкового конвейера. / П.Д. Гаврилов, Е.К. Ещин. // Сб. науч. тр. / Кузбас. политехи, ин-т. Кемерово, 1972.- № 56 -С. 170-177.

109. Гаврилов П. Д. Проблема ресурсо и энергосбережения. / П. Д. Гаврилов, Лир Е. А., А. А. Неверов // Вестник КузГТУ, 2004. № 1 - С. 30 -34.

110. Высоцкий В.П. Коммутационные перенапряжения в шахтных участковых сетях напряжением 660 и 1140 В. / В.П. Высоцкий, В.Я. Демидов, П.Д. Гаврилов // Промышленная энергетика, 1978. № 3 - С. 30-34.

111. Гаврилов П. Д. Повышение эффективности электропривода переменного тока, работающего с переменной нагрузкой и производительностью / П. Д. Гаврилов, А. А. Неверов // Вестник КузГТУ, 2005. № 2.- С. 10 -16.

112. Гаврилов П.Д. Исследование способов и путей повышения экс-плутационной надежности электродвигателей добычных комбайнов: Отчет по теме М34-64. / Кузбас. политехи, ин-т, каф. АПП, Кемерово, 1965.

113. Гаврилов П.Д. Повышение эффективности электродвигателей, работающих с частыми пусками и переменной нагрузкой. / П.Д. Гаврилов,

114. М.П. Гаврилов // Электромеханические преобразователи энергии: Материалы Международной науч. техн. конф. - Томск: ТПУ, 2005.- С. 248-251.

115. Гейлер JI. Б. Основы электропривода. Минск.: «Вышэйш. школа», 1972.-608 с.

116. Нестеров В. И. Механика разрушения горных пород дисковым инструментом / В. И. Нестеров, Ю. Г. Полкунов, Б. Л. Герике и др. / Кузбас. гос. техн. ун-т. Кемерово 2001. - 159 с.

117. Логов А.Б. Механическое разрушение крепких горных пород / А. Б. Логов, Б. Л. Герике, А. Б. Раскин. АН СССР. СО. Ин-т угля Новосибирск: Наука. Сибирское отделение , 1989. 141с.

118. Гаврилов П.Д. О надежности электродвигателей добычных комбайнов. // Изв. вузов. Горный журнал. -1968. № 3.- С. 85-89.

119. Гаврилов П.Д. Результаты исследования вибромеханического старения обмотки комбайновых двигателей. / П.Д. Гаврилов, А.И. Артемов //

120. Надежность схем электроснабжения, средств автоматики и электромеханического оборудования шахт: Материалы науч. конф. Кемерово, 1967. - С. 4346.

121. Гафиятуллин P. X. Режимы и автоматизация процесса ударно-вращательного бурения / P. X. Гафиятуллин, О. В. Игнатьев, И. М. Кузнецов, А. Е. Троп. М.: Недра, 1978. - 153 с.

122. Гаврилов П.Д. К вопросу определения максимально возможных нагрузок на горные машины. // Механизация горных работ: Сб. науч. тр. / Кузбас политехи. ин-т.-Кемерово, 1969.

123. Гаврилов П.Д. Коммутационные перенапряжения в забойных электродвигателях. // Электрификация и автоматизация в горной промышленности: Сб. науч. тр. / Кузбас политехи. ин-т.-Кемерово, 1969. № 19. - С. 51-54.