автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Разработка высоковольтного электропривода с вентиляторной нагрузкой по системе 18-пульсный НПЧ-АД



На правах рукописи

КРИНИЦЬШ Станислав Евгеньевич

РАЗРАБОТКА ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА С ВЕНТИЛЯТОРНОЙ НАГРУЗКОЙ ПО СИСТЕМЕ 18-ПУЛЬСНЫЙ

нпч-ад

Специальность 05.09.03 -Электротехнические комплексы и системы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Магнитогорск - 2004

Работа выполнена в Магнитогорском государственном техническом университете им. Г.И. Носова

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор СЕЛИВАНОВ Игорь Андреевич

Официальные оппоненты -

доктор технических наук, профессор МИКИТЧЕНКО Анатолий Яковлевич

кандидат технических наук, доцент

КОСМАТОВ Валерий Иванович

Ведущее предприятие

ОАО «Белорецкий металлургический комбинат», г.Белорецк

Защита состоится «18» мая 2004 г. в 16 часов 00 минут на заседании диссертационного совета К 212.111.02 при Магнитогорском государственном техническом университете им. Г.И. Носова по адресу: 455000, Челябинская обл., г. Магнитогорск, пр. Ленина, 38, - ауд. 227.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Магнитогорского государственного технического университета

Автореферат разослан /О» апреля 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Существует широкий круг вентиляторных механизмов, для которых по сезонным условиям необходимо обеспечить несколько ступеней частоты вращения, или даже достаточно иметь одну пониженную ступень. К таким механизмам следует отнести, в первую очередь, вентиляторы машинных залов прокатных цехов на металлургических предприятиях и других производственных помещений, электропривод которых выполнен на базе высоковольтных асинхронных электродвигателей с напряжением 3,15 кВ и более. При смене сезонных температурных условий («зима-лето») потребность в их производительности снижается на 25-30%. Переход в зимнее время (на период 120-160 суток) на ступень пониженной частоты вращения может способствовать заметному снижению электропотребления. Действительно, в этот период времени производительность данных механизмов избыточна и как показывает опыт эксплуатации, её снижают механическими средствами. Если на этот период времени реализовать питание двигателя от ступенчатого преобразователя частоты с частотой выходного напряжения, например 37,5 Гц, то можно добиться снижения электропотребления более чем на 50%.

В целом модернизация нерегулируемых высоковольтных электроприводов вентиляторного типа позволяет получить более заметный эффект энергосбережения, так как высоковольтный электропривод имеет значительно большие резервы по экономии электроэнергии. Известно, что чем больше единичная мощность электропривода, тем выше рентабельность капитальных вложений на модернизацию.

Для целей энергосбережения в настоящее время предлагаются современные двухзвенные преобразователи частоты на полностью управляемых ключах. Однако их применение не всегда оправдано из-за высокой стоимости за счет заложенных в них избыточных регулировочных возможностей. Срок окупаемости, как показал опыт внедрения их на ТЭЦ ОАО «ММК», составляет свыше 5 лет, что экономически нецелесообразно.

Опыт работ, проведенных на кафедре электроники и микроэлектроники МГТУ, позволил установить технико-экономическую целесообразность применения для широкого круга механизмов вентиляторного электропривода ступенчатого регулирования частоты вращения на основе систем НПЧ-АД с программным формированием напряжения. Такое управление, как было установлено, позволяет заметно расширить диапазон формируемых значений частоты напряжения и достигается достаточно просто на основе современных микропроцессорных средств управления. Преимуществом программного формирования напряжения является возможность реализации алгоритмов управления вентилями при отсутствии системы контроля их проводящего состояния. Кроме того, программное формирование напряжения способствует заметному снижению «вентилеёмкости» преобразователя и улучшению показателей электромеханического преобразования энергии.

В связи с отсутствием

регулирования частоты вращения

нагрузкой, становится актуальной задача разработки и исследования их на основе 18-пульсной системы НПЧ-АД с программным формированием напряжения для высоковольтных вентиляторных электроприводов.

Целью работы является разработка и исследование высоковольтного электропривода с вентиляторной нагрузкой по системе 18-пульсный непосредственный преобразователь частоты - асинхронный двигатель (НПЧ-АД) с программным формированием напряжения и пониженной «вентилеёмкостью».

В связи с чем, в работе ставятся и решаются следующие задачи:

1. Разработать силовую схему и алгоритмы программного управления вентилями НПЧ, обеспечивающие пуск и длительные режимы работы электропривода при формировании симметричных систем трехфазных напряжений с различными фиксированными значениями частоты.

2. На основе математического описания элементов системы электропривода и алгоритмов программного формирования рабочих ступеней напряжения разработать компьютерные модели для проведения комплексных исследований предложенной системы НПЧ-АД и решения вопросов энергетической оптимизации.

3. Разработать и исследовать систему задания и стабилизации напряжения, обеспечивающую устойчивую работу электропривода в стационарном режиме с минимизацией тока статора.

4. Создать физическую модель предложенной системы электропривода и провести эксперименты, подтверждающие работоспособность предложенной системы 18-пульсный высоковольтный НПЧ-АД.

Идея работы заключается в возможности получения широкого ряда ступеней частоты НПЧ при программном формировании напряжения на его выходе для создания длительных режимов работы АД с пониженной частотой вращения.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту:

1. Силовая схема и алгоритмы программного управления вентилями 18-пульсного НПЧ, обеспечивающие пуск и длительные режимы работы электропривода при формировании симметричных систем трехфазных напряжений с различными ступенями фиксированной частоты.

2. Компьютерные модели систем НПЧ-АД и НПЧ-«пассивная нагрузка» с программным формированием 18-пульсного напряжения, позволяющие исследовать алгоритмы управления вентилями и процессы электромеханического преобразования энергии в АД при пуске и в стационарных режимах работы, как в разомкнутой, так и в замкнутой системе.

3. Решение задач оптимизации стационарных режимов частотно-управляемого асинхронного электропривода по минимуму тока статора и повышения устойчивости системы электропривода.

4. Результаты теоретических и экспериментальных исследований на компьютерной и физической модели.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются: практической реализацией предложенных способов формирования ступеней частоты вращения в разомкнутой системе НПЧ-АД на физической модели и сопоставлением ряда экспериментальных осциллограмм с расчетными, полученными при моделировании процессов в системе 18-пульсный НПЧ-АД с программным формированием напряжения. Математические модели систем НПЧ-АД получены с учетом общепринятых допущений, предложенные алгоритмы управления вентилями в составе моделей описаны выражениями на основе переключающих функций, при этом правильность их реализации на моделях проверялась отдельными исследованиями, по результатам которых контролировалось соответствие порядка распределения импульсов по тиристорам предложенным алгоритмам программного формирования напряжения. Условия минимизации тока статора устанавливались в соответствии, с проверенными методиками минимизации статорного тока и дополнительно нашли подтверждение на основе моделирования процессов в системе НПЧ-АД.

Научная значимость и новизна работы. В процессе решения поставленных задач были получены следующие новые научные результаты:

1. Разработаны новая силовая схема реализации 18-пульсной системы НПЧ-АД с пониженной «вентилеёмкостью» для высоковольтного электропривода и алгоритмы программного формирования напряжения, позволяющие реализовать режимы работы АД на фиксированных ступенях пониженной частоты до 30 Гц, а также ступень с формированием симметричного трехфазного напряжения 37,5 Гц на основе суммирования линейных напряжений различных групп вторичных обмоток трансформатора.

2. Разработаны компьютерные модели системы НПЧ-АД с программным формированием напряжения, позволяющие исследовать работу разомкнутой и замкнутой систем электропривода с оценкой энергетических показателей работы в стационарном режиме, а также решать задачи оптимизации пусковых и длительных режимов работы на фиксированных ступенях частоты вращения.

3. Решены задачи энергетической оптимизации стационарных режимов частотно-управляемого асинхронного электропривода по минимуму тока статора и повышения устойчивости системы электропривода на основе применения И-регулятора напряжения.

Практическая ценность работы заключается в разработке схемы непосредственного преобразователя частоты, в которой формирование высоковольтного напряжения достигается при суммировании двух линейных напряжений различных групп вторичных обмоток трансформатора, что позволяет в два раза снизить напряжение на вентилях по сравнению с напряжением, подводимым на двигатель. При этом достигается возможность уменьшения «вентилеём-кости» преобразователя, за счет снижения количества последовательно включенных вентилей в силовых блоках. Кроме того, предложенная схема исполнения 18-пульсного преобразователя, ориентированная на использование трехфазных нулевых вентильных групп, позволяет вдвое снизить количество вентилей в самом преобразователе, по сравнению с традиционными многопульс-ными схемами НПЧ на основе трехфазных мостовых вентильных групп. Пред-

ложенный алгоритм программного формирования высоковольтного напряжения с частотой 37,5 Гц, реализующий суммирование линейных напряжений, позволяет для высоковольтных вентиляторных электроприводов напряжением 3,15 кВ использовать преобразователь низковольтного исполнения. Кроме того, сезонный переход на указанную частоту питающего напряжения позволяет более чем в два раза снизить электропотребление вентиляторных установок маш-залов прокатных и других цехов. Решение задач энергетической оптимизации с применением замкнутой по напряжению системы с И-регулятором напряжения позволяет осуществить более плавное нарастание тока статора, а также снизить на 10% максимальную амплитуду пускового тока. В целом, кратность пускового тока АД снижается практически в три раза.

Реализация результатов работы.

Результаты работы приняты к реализации ОАО «ММК» в составе программы создания опытно-промышленного образца НПЧ с программным формированием напряжения для вентиляторных электроприводов. Алгоритмы управления вентилями преобразователя и принцип суммирования напряжения при формировании основной частоты высоковольтного напряжения 37,5 Гц реализованы в виде управляющих программ в микроконтроллере системы управления, что позволило осуществить предложенные принципы и способы формирования напряжения на физической модели 18-пульсной системы НПЧ-АД.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на: объединенном научном семинаре энергетического факультета и факультета автоматики и вычислительной техники Магнитогорского государственного технического университета; И-й международной научно-технической конференции «Энергосбережение на промышленных предприятиях» (г.Магнитогорск, октябрь 2000 г.). ХИ-й научно-технической конференции с международным участием «Электроприводы переменного тока» (г.Екатеринбург, март 2001 г.); Ш-й международной (ХУ-й Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу (г.Нижний Новгород, 2001 г.); международной научно-технической конференции «Электромеханические и электромагнитные преобразователи энергии и управляемые электромеханические системы» - (г.Екатеринбург, март 2003 г.);

Публикации. По результатам, выполненных исследований, опубликовано тринадцать печатных работ и получен патент на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 91 наименования. Работа изложена на 161 страницах, содержит 67 рисунков и 12 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении рассмотрено общее состояние вопроса, обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель работы.

В первой главе произведена общая оценка состояния электроприводов с вентиляторной нагрузкой. Доля установленной мощности высоковольтных асинхронных электроприводов довольно велика, в частности в ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» совокупная мощность электроприводов с

ветиляторной нагрузкой составляет около 200 МВт и в том числе 160 МВт приходится на высоковольтный привод с напряжением 3.15, 6.3 и 10 кВ. Практически все электроприводы переменного тока мощностью свыше 500 кВт имеют высоковольтное исполнение. На основе анализа их состояния на металлургических предприятиях и в ОАО «ММК» установлено, что основной резерв энергосбережения в них может быть реализован различными способами и техническими средствами, в зависимости от требований предъявляемых к ним. При этом выделено три уровня требований: реализация «мягкого» пуска, «мягкий» пуск и создание нескольких или даже одной ступени пониженной частоты вращения и плавное регулирование. Во многих случаях основной резерв по энергосбережению может быть реализован при создании режимов длительной работы на пониженной частоте вращения, например в системах вентиляции машинных залов прокатных и других крупных цехов энергоёмких предприятий в период зимнего времени. Расчеты, проведенные для высоковольтного электропривода вентилятора машзала ЛПЦ-4 мощностью 630 кВт показали, что при понижении в зимнее время (на период 120-160 суток) частоты вращения на 25% достигается заметное снижение электропотребления. При существующих ценах на электроэнергию ожидаемая экономия в денежном выражении составляет свыше 800 тыс. рублей.

Обзор существующих высоковольтных преобразователей частоты (ВПЧ) показал, что существующие образцы современных высоковольтных преобразователей ориентированы на плавное регулирование выходной частоты и имеют два варианта исполнения: с трансформаторами и без них. Трансформаторный вариант имеет довольно громоздкую структуру типа «понижающий трансформатор- двухзвенный преобразователь частоты - повышающий трансформатор». Второй тип высоковольтного варианта выполнен путем последовательного соединения определенного количества вентилей. Структура такого преобразователя усложняется необходимостью применения надежных средств, обеспечивающих равномерное деление напряжение на вентилях. Силовые полупроводниковые приборы зарубежного производства, используемые в высоковольтных преобразователях частоты, составляют большую часть стоимости преобразователя.

Учитывая, что ступенчатое регулирование частоты вращения механизмов вентиляторного типа и реализация «мягкого» пуска во многих случаях является достаточным условием для решения проблем энергосбережения, то применение в них дорогостоящего оборудования с широким спектром заложенных возможностей нецелесообразно.

Рассмотрен был также вариант модернизации высоковольтных электроприводов на основе применения многоскоростных электродвигателей. При этом было принято во внимание, что многоскоростной двигатель в среднем в три раза дороже двигателя обычного исполнения, имеет высокую кратность пускового тока 4,5-5,5 и для него дополнительно требуется устройство «мягкого» пуска. Кроме того, могут возникнуть проблемы, обусловленные тем, что многоскоростные двигатели имеют большие габариты.

В этой связи, становится актуальной задача создания объектно-ориентированного высоковольтного преобразователя частоты для целей ступенчатого регулирования частоты вращения. С этой целью на кафедре ЭиМЭ был разработан 18-пульсный непосредственный преобразователь частоты для высоковольтного электропривода с вентиляторной нагрузкой (рис. 1). Новизна разработки защищена патентом на изобретение. Особенностью предложенного преобразователя является то, что напряжения на вентилях вдвое меньше, чем напряжение, подаваемое на двигатель за счет суммирования 2 линейных напряжений различных групп вторичных обмоток трансформатора.

Рис. 1. Принципиальная электрическая схема силовой части 18-пульсного НПЧ

Программное формирование напряжения на основе 18-пульсного НПЧ способствует заметному расширению диапазона значений выходной частоты преобразователя и улучшению показателей синусоидальности токов и напряжений, что особенно важно для мощных электроприводов.

Применение 18-пульсного НПЧ в высоковольтном приводе для целей ступенчатого регулирования частоты вращения может оказаться более предпочтительным по многим причинам: силовая часть их строится на простых отечественных тиристорах, отсутствуют проблемы длинного кабеля, необходимость применения входных, промежуточных и выходных фильтров.

На основе технико-экономического сопоставления различных вариантов модернизации, в завершении первой главы были сформулированы основные задачи диссертационной работы.

Вторая глава посвящена разработке алгоритмов формирования различных ступеней пониженной частоты 18-пульсного напряжения для высоковольтного вентиляторного электропривода. В основе принципов построения алгоритмов программного формирования напряжения и их описания лежат разработки кафедры электроники и микроэлектроники Магнитогорского государственного технического университета, выполненные А.С. Сарваровым,Д.Ю. Усатым и В.Н. Маколовым применительно к 6- и 12-пульсной схеме НПЧ. При разработке алгоритмов были учтены особенности вентиляторного электропривода, а именно, в первом приближении должен выполняться закон Костенко М.П. применительно к электроприводу данного типа Щ2=const. С учетом таких особенностей, принято формировать напряжение для диапазона значений частоты до 30 Гц без суммирования вторичных напряжений. Примеры формирования алгоритмов ряда ступеней показаны на рис.2. При переходе на частоту 37,5 Гц предложен алгоритм формирования напряжения, реализующий суммирование 2-х линейных напряжений различных групп вторичных обмоток трансформатора (рис. 3). С учетом этих особенностей в силовой схеме преобразователя предусмотрены переключения, показанные на рис. 1.

Рис. 2. Программное формирование пониженного симметричного трехфазного напряже- * ния на основе 18-пульсного НПЧ на нагрузке R-типа

»2 1з »4 »5 »6 »7 Ч »9 »10 »11 413' »14 »15 »16 »17 »18

Рис. 3. Принцип формирования напряжения с частотой 37,5 Гц для высоковольтного двигателя.

Во всех случаях формирования напряжения на выходе 18-пульсного НПЧ реализуется режим с чередованием интервалов двух и трехфазного питания двигателя, что позволяет при неизменном угле управления вентилями в системе НПЧ-АД, получить на статорных обмотках двигателя трехступенчатое напряжение с улучшенным гармоническим составом. Наибольший интерес в рассматриваемой схеме НПЧ, представляет реализация симметричного напряжения с частотой 37,5 Гц (рис.3). Именно эта частота во многих случаях является одной из основных ступеней частоты длительного режима работы высоковольтного электропривода с вентиляторной нагрузкой. По этой причине, основное внимание в работе уделяется исследованию процессов при формировании ступени данной частоты. Особенностью этих алгоритмов является то, что цикл формирования напряжения состоит из 18 интервалов, реализуемых различными комбинациями включенного состояния тиристоров. Длительность каждого интервала составляет 80 эл. градусов в измерении сетевого напряжения.

Для удобства представления алгоритмов программного формирования напряжения в процессе моделирования и для наглядности их представления в работе, предложены различные варианты описания алгоритмов: на основе переключающих функции, разработана матрица коммутаций, а также приведены топологические образы состояния схемы на различных интервалах формирования напряжения. Матрица коммутаций представлена в виде таблицы (табл.1).

Таблица 1

Матрица коммутаций для 18-пульсного НПЧ-АД на частоте 37 Гц.

V « «С1 м и <ь л м п « €1 0 « и V я «г «4 и «У «? о м а п м «1 и 4* м и V А «г м и £ * о « а м ее «1 и 9$ 0) и

АВ1 1 0 0 0 0 0 0 0 -1 -1 0 0 0 0 0 0 0 1

АС) 0 0 0 0 -1 -1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0

ВС1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 -1 -1 0 0

ВА1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 -1 -1 0 0 0 0 0 0

СА1 о 0 -1 .1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0

СВ1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 -1 -1

АВ2 1 0 0 0 0 0 0 0 -1 -1 0 0 0 0 0 0 0 1

АС2 -1 -X 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0

ВС2 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 -1 -1 0 0

ВА2 0 0 0 0 0 0 -1 -I 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0

СА2 0 0 -1 ■1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0

свг 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 -1 -1 0 0 0 0

АВЗ 0 0 0 0 -1 -1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0

АСЗ -1 -1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0

вез 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 -1 ■1 0 0 0 0 0 0

ВАЗ 0 0 0 0 0- 0 -1 -1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0

САЗ 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0

СВЗ 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 -1 -1 0 0 -1 -1

В качестве примера на рис. 4 приведен топологический образ предложенной системы 18-пульсной НПЧ-АД и показан путь тока на первом интервале.

22

Рис.4. Топологический образ предложенной системы НПЧ-АД

В третьей главе приведено описание моделей системы 18-пульсный НПЧ с различными видами нагрузок и с учетом общепринятых допущений. Для оценки работоспособности компьютерных моделей были проведены исследования работы преобразователя с нагрузкой R-типа в режиме программного формирования фиксированных ступеней частоты 12,5; 25; 30 и 37,5 Гц симметричного трехфазного напряжения (рис. 5). На основе таких исследований установлена реализация заданной, согласно разработанным алгоритмам, последовательности включения определенных комбинаций тиристоров.

■ц...(..ц..ц.., 1.■ ц.'■[■■■!■■■ I I-■

в) частота 30 Гц

в) частота 37,5 Гц

Рис. 5. Программное формирование на выходе 18-пульсного НПЧ ступеней частоты при симметричном напряжении на нагрузке.

На основе моделирования процессов формирования различных ступеней частоты напряжения с нагрузкой типа RL, были определены границы работоспособности 18-пульсной системы НПЧ- RL - нагрузка при различных значениях фазового сдвига первых гармоник тока и напряжения. В результате были определены граничные углы управления, при которых преобразователь сохранял работоспособность без контроля состояния вентилей. На основе сопоставления результатов моделирования и экспериментов на физической модели было установлено, что отличие действующих значений несинусоидальных токов и напряжения, действующих значений первых гармоник указанных величин с нагрузками R и RL типа не превышает 5%, что позволило исследовать на модели граничные режимы работы.

Моделирование процессов электромеханического преобразования энергии в системе 18-пульсный НПЧ-АД позволило установить работоспособность схемы и реализуемость предложенных алгоритмов программного формирования напряжения, как в пусковых, так и в стационарных режимах. В частности, при пуске электропривода с вентиляторной нагрузкой с напряжением частотой 37,5 Гц, амплитуда пускового тока не превышала значения 2.5 амплитуды номи-

нального тока. В стационарном режиме, при формировании указанной частоты, достигаются высокие показатели синусоидальности тока статора с коэффициентом искажения синусоидальности не ниже 0,97 (рис.6, а).

Отдельно проводились исследования влияния работы системы электропривода на сеть. Случай, когда мощность сети соизмерима с мощностью системы НПЧ-АД, является наихудшим, с точки зрения влияния на другие потребители. При этом, с целью упрощения расчетных процедур, на модели было принято допущение о том, что форма сетевого напряжения не оказывает заметного влияния на форму выходного напряжения и тока системы НПЧ. Такое допущение правомерно, так как выходное напряжение НПЧ формируется из отдельных участков сетевого напряжения.

а) для фазы статора б) для сети

Рис. 6 Расчетные кривые токов и напряжений и результаты гармонического анализа.

С учетом принятого допущения, расчеты на модели проводились раздельно Сначала рассчитывались мгновенные значения токов первичных обмоток многообмоточного трансформатора без учета намагничивающей составляющей тока и насыщения. Затем с учетом параметров сети был произведен расчет мгновенных значений напряжения сети в течение периода и его гармонический анализ (рис. 6 б) В результате было установлено, что при формировании данной частоты напряжения, коэффициент искажения синусоидальности напряжения находится в пределах значений не ниже 0,98, что удовлетворяет требованиям ГОСТа 13109-97

В четвертой главе на основе анализа условий минимизации потерь в АД и тока статора, а также с учетом результатов моделирования, были определены характеристики состояния рабочего режима, при которых достигается минимизация тока статора. Было установлено, что при достижении значений тока статора близких к минимальным в разомкнутой системе формирования напряжения, возникает проблема, связанная с возникновением незатухающих колебаний тока статора и частоты вращения (рис.7). Для устранения колебательности системы электропривода и её критичности к настройке преобразователя, пред-

ложено реализовать замкнутую систему с обратной связью по напряжению. Структурная схема ее приведена на рис. 8. В общем виде на модели реализован ПИ- регулятор напряжения. Задавая значения 0 или 1 коэффициентам К1 и К2 могут быть реализованы регуляторы ПИ-, И-, или П-типа.

Рис 7. Расчетная осциллограмма процесса пуска системы 18-пульсный НПЧ-АД при формировании частоты 37,5 Гц в разомкнутой системе

РН

-ио1

к^До^Ло! НПЧ АД

1

т4р+1

Рис 8 Структурная схема системы управления

Исследования замкнутых систем НПЧ-АД с различными типами регуляторов показали принципиальные их возможности по стабилизации. На рис. 9 приведены результаты компьютерного моделирования процессов формирования пусковых и стационарных режимов.

Рис 9 Сравнение процессов пуска с различными регуляторами

Исследования показали, что система с отрицательной обратной связью по напряжению с И-регулятором напряжения, позволяет осуществить более плавное нарастание тока статора, при этом максимальная амплитуда пускового тока примерно на 10% ниже, чем в остальных случаях.

Замкнутая система, обеспечивая поддержание действующего значения заданного напряжения, осуществляет автоматическое изменение угла управления и тем самым компенсирует пропуски включения тиристоров при низком cos <P(i) по первой гармонике тока и напряжения.

В завершении этой главы приведено описание экспериментальной установки и ряд осциллограмм, полученных при реализации пусковых и стационарных режимов системы 18-пульсный НПЧ-АД с программным формированием напряжения. На рис. 10 приведены экспериментальные осциллограммы пуска при формировании различных ступеней частоты напряжения.

1 J 4 3 С.

а) пуск на ступень частоты 0,25 fc б)пуск на ступень частоты 0,5 fc

а) пуск на ступень частоты 0,6/с б) пуск на ступень частоты 0,75 /с

Рис. 10. Экспериментальные осциллограммы пуска АД с вентиляторной нагрузкой при

питании от 18-п. НПЧ

На основе экспериментальных исследований на физической модели, установлена работоспособность предложенной системы НПЧ для высоковольтного электропривода.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе решена актуальная научно-техническая задача, направленная на создание объектно-ориентированного высоковольтного электропривода для вентиляторных механизмов по системе 18-пульсный НПЧ-АД с программным формированием напряжения, обеспечивающего ступенчатое регулирование частоты вращения. Выполненные теоретические и экспериментальные исследования нового варианта системы электропривода позволили получить следующие результаты и выводы:

1. На основе сопоставления различных вариантов модернизации мощных электроприводов вентиляторного типа установлена технико-экономическая целесообразность разработки объектно-ориентированного электропривода по системе 18-пульсный НПЧ-АД с программным формированием напряжения для реализации ступенчатого регулирования частоты вращения.

2. Разработаны: новая силовая схема высоковольтного НПЧ, алгоритмы формирования ступеней пониженной частоты до 30 Гц и алгоритм формирования симметричного трехфазного напряжения с частотой 37,5 Гц с суммированием двух линейных напряжений различных групп вторичных обмоток трансформатора.

3. На основе известного математического описания АД в трехфазной системе координат, описания алгоритмов, с помощью переключающих функций и разработанной матрицы коммутаций, получены компьютерные модели системы 18-пульсный НПЧ-АД, позволяющие установить работоспособность электропривода при реализации предложенных алгоритмов, а также исследовать переходные и стационарные режимы в системе электропривода.

4. На основе проведенных исследований на компьютерной и физической моделях установлена возможность практической реализации предложенных алгоритмов формирования напряжения с высокими показателями коэффициента искажения синусоидальности. Коэффициент искажения синусоидальности тока статора и напряжений при частоте 37,5 Гц достигает значений не ниже 0,96.

5. Проведен анализ влияния системы 18-пульсной НПЧ-АД на сеть и установлено, что при питании от сети соизмеримой мощности, коэффициент искажения сетевого напряжения не ниже значения 0.98.

6. Исследованы влияния различных структур регуляторов напряжения на формирование пусковых и стационарных режимов, а также конкретизированы граничные режимы, при которых достигается энергетическая оптимизация системы электропривода. Кратность пускового тока не превышает значения 2,5.

7. На основе компьютерного моделирования установлено, что при использовании «И» регулятора напряжения, амплитуда пускового тока на 10% ниже, чем в случаях применения структур «П» - и «ПИ» - типа.

8. Разработанная схема 18-пульсного НПЧ, алгоритмы программного формирования пониженного напряжения ступеней частоты до 30 Гц и напряжения с частотой 37.5 Гц, на основе суммирования линейных напряжений вто-

ричных обмоток трансформатора, приняты к реализации в составе программы создания опытно-промышленного образца высоковольтного преобразователя частоты на ОАО «ММК».

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Сарваров А.С., Криницын С.ЕОпыт наладки и внедрения КУ ПЧТ 16211 для вентиляторной нагрузки. // Электротехнические системы и комплексы: Межвуз. сб. науч. тр. - Магнитогорск: МТТУ, 2000. -вып.5. с.168-171.

2. Сарваров А.С., Криницын С.Е., Лёкин А.Н. Формирование выходного напряжения 18-пульсного НПЧ для создания энергосберегающего режима высоковольтного электропривода вентиляторного типа. // Труды двенадцатой научно-технической конференции "Электроприводы переменного тока". Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2001. с.39-42.

3. Криницын СЕ. Разработка установки для физического моделирования системы многопульсного НПЧ-АД с программным формированием напряжения. // Электротехнические системы и комплексы: Межвуз. сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2001. -вып.6. с.83-88.

4. Сарваров А.С., Маколов В.Н., Криницын СЕ. Обоснование принципов программного формирования напряжения на базе НПЧ для энергосберегающего вентиляторного электропривода. // Электротехнические системы и комплексы: Межвуз. сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2001. -вып.6. с.200-208.

5. Сарваров А.С., Усатый Д.Ю., Криницын СЕ. Основные пути реализации энергосберегающих режимов в высоковольтных вентиляторных ЭП. // Труды третьей международной 14 Всероссийской конференции по АЭП. Нижний Новгород, 2001г.

6. Сарваров А.С., Маколов В.Н., Криницын СЕ. Исследование системы 18-пульсной НПЧ-АД с вентиляторной нагрузкой при формировании энергосберегающего режима. Всероссийская научно-практическая конференция АЭП-2002. Проблемы развития АЭП промышленных установок 15-17 мая 2002г. Новокузнецк, СибГИУ.

7. Минимизация электропотребления в асинхронных электроприводах при ступенчатом регулировании частоты вращения / Сарваров А.С, Усатый Д.Ю., Криницын СЕ. и др. // Электромеханические и электромагнитные преобразователи энергии и управляемые электрические системы: Вестник УГТУ-УПИ № 5 (25).с.243-247.

8. Исследование системы 18-пульсный НПЧ-АД с вентиляторной нагрузкой с целью формирования энергосберегающего режима Сарваров А.С, Маколов В.Н., Криницын СЕ. и др.// Проблемы развития автоматизированного электропривода: Труды Всероссийской научно практической конференции / Под общей редакцией В.Ю. Островлянчика, П.Н. Кунина. - Новокузнецк: Сиб.ГИУ. - 2002.

9. Сарваров А.С, Криницын С.Е., Славгородский В.Б. Обоснование концепции энергосбережения в электроприводах с вентиляторной нагрузкой в условиях

ОАО «ММК» //Электротехнические системы и комплексы: Межвуз. сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2002. -вып.7. с.4-9.

10. Сарваров А.С., Маколов В.Н., Криницын СЕ. Разработка замкнутой системы НПЧ-АД с программным формированием напряжения. // Электротехнические системы и комплексы: Межвуз. сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2004. -вып.7. с. 178-184.

11. Криницын СЕ. Исследования на модели стационарного режима работы 18-пульсной системы НПЧ-ДЦ при программном формировании напряжения // Электротехнические системы и комплексы: Межвуз. сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2004. -вып.9. с. 163-167.

12. Криницын СЕ. Сарваров А.С. Оценка перспектив применения многоскоростных АД в турбомеханизмах. // Электротехнические системы и комплексы: Межвуз. сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2004. -вып.9. с. 102-107.

13. Криницын СЕ. Описание алгоритмов высоковольтного НПЧ-АЦ. // Материалы 62-й научно-техничесой конференции по итогам научно-исследовательских работ за 2002-2003 годы /Сборник докладов под редакцией Г.С.Гуна-Магнитогорск: МГТУ, 2003. с.95-97.

14. Патент № 2216092 РФ МПК7 С 21 С 5/28. Непосредственный преобразователь частоты / Сарваров А.С, Усатый Д.Ю., Лекин А.Н., Маколов В.Н, Криницын СЕ., Мазитов Д.М. (РФ).- № 2001110937. Заявлено 20.04.01, опубликовано 10.11.03. Бюл.№ 31. стр.623.

Подписано в печать 15.04.04. Формат 60x84 1/16. Бумага тип.№ 1.

Плоская печать. Усл.печ.л.1,0. Тираж 100 экз. Заказ 300.

455000, Магнитогорск, пр. Ленина, 38 Полиграфический участок МГТУ

На - 7 0 9 5

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ВАРИАНТОВ МОДЕРНИЗАЦИИ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА.

1.1. Общая оценка состояния электроприводов турбомеханизмов и требований к ним в промышленности.

1.2. Анализ вариантов модернизации.

1.3. Современное состояние и тенденции развития технических средств для частотного регулирования.

1.3.1. Элементная база современных высоковольтных частотно-регулируемых электроприводов.

1.3.2. Обзор существующих преобразователей частоты на тиристорах.

1.3.3. Современные преобразователи частоты для энергосберегающего электропривода.

1.4. Проблемы, связанные с эксплуатацией высоковольтных преобразователей частоты на полностью управляемых ключах.

1.4.1. Отрицательное влияние коммутационных перенапряжений.

1.4.2. Электромагнитная совместимость преобразователей частоты и приводных асинхронных двигателей.

1.5. Оценка перспектив применения многоскоростных АД для задач энергосбережения в вентиляторных механизмах.

1.6. Технико-экономическое обоснование выбора системы НПЧ-АД для ступенчатого регулирования и постановка задачи по созданию объектно-ориентированного преобразователя частоты.

Выводы.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ ПРОГРАММНОГО ФОРМИРОВАНИЯ СТУПЕНЕЙ ЧАСТОТЫ НАПРЯЖЕНИЯ В СИСТЕМЕ 18-ПУЛЬСНЫЙ НПЧ-АД И ИХ ОПИСАНИЕ.

2.1. Принципы построения алгоритмов программного формирования напряжения в НПЧ.

2.2. Разработка алгоритмов формирования ступеней пониженной частоты напряжения на базе 18-пульсного НПЧ.

2.3. Разработка алгоритма формирования высоковольтного напряжения.

2.4. Представление алгоритмов программного формирования напряжения на основе переключающих функций.

2.5. Использование топологии схемы и матрицы коммутаций для описания алгоритмов НПЧ-АД.

Выводы.

ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ 18-ПУЛЬСНОГО НПЧ С РАЗЛИЧНЫМИ ВИДАМИ НАГРУЗОК В РЕЖИМЕ ПРОГРАММНОГО ФОРМИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ.'.

3.1. Описание модели системы с 18-пульсным НПЧ.

3.2. Моделирование работы 18-пульсного НПЧ на R-нагрузку.

3.3. Моделирование 18-пульсного НПЧ на RL- нагрузку.

3.4. Исследование на модели системы 18-пульсный НПЧ-АД.

3.4.1. Формирование режимов работы НПЧ-АД на пониженных частотах.

3.4.2. Особенности формирования частоты 37,5 Гц при работе АД.

3.5. Оценка влияния системы 18-пульсный НПЧ-АД на питающую сеть.

Выводы.

Глава 4. ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ СИСТЕМЫ 18-ПУЛЬСНОГО НПЧ-АД С ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ.

4.1. Анализ условий минимизации потерь в АД.

4.2. Расчет минимума тока статора в системе НПЧ-АД.

4.3. Исследования замкнутой системы НПЧ-АД при программном формировании напряжения на частоте 37,5 Гц.

4.4. Описание экспериментальной установки НПЧ-АД с программным формированием напряжения.

Выводы.

В настоящее время, подавляющее большинство высоковольтных электроприводов переменного тока с нагрузкой вентиляторного типа (вентиляторы, насосы, компрессоры, воздуходувки, дымососы и др.) продолжают оставаться нерегулируемыми. В условиях постоянного роста цен на электроэнергию на предприятиях обострилась проблема энерго-, ресурсосбережения и появилась необходимость в их модернизации. Общеизвестно, что превышение электропотребления в механизмах данного типа составляет во многих случаях 30-40%. На энергоёмких производствах, в том числе и на ОАО ММК (г. Магнитогорск) уделяется значительное внимание решению проблем энергосбережения и рационального потребления энергоносителей.

В целом, установленная мощность электроприводов механизмов вентиляторного типа в ОАО «ММК» составляет около 200 МВт, в том числе 160 МВт приходится на высоковольтные двигатели переменного тока с напряжением 3, 6 кВ и выше. Таким образом, значительная доля электропотребления приходится на высоковольтный электропривод турбомеханизмов, который в своем большинстве продолжает оставаться нерегулируемым.

Существует широкий круг высоковольтных вентиляторных механизмов, для которых по сезонным условиям необходимо обеспечить несколько или даже одну дополнительную ступень частоты вращения. К таким механизмам следует в первую очередь отнести вентиляторы машинных залов прокатных цехов, производительность которых в зимнее время избыточна. Расчеты, проведенные для электропривода вентилятора машзала ЛПЦ-4 мощностью 630 кВт, показали, что при понижении в зимнее время (на период 120-160 суток) частоты вращения на 25% достигается заметное снижение электропотребления. При существующих ценах на электроэнергию ожидаемая экономия в денежном выражении составит свыше 800 тыс. рублей. Для этого достаточно в зимний период времени реализовать питание двигателя от ступенчатого преобразователя частоты с частотой выходного напряжения, например 37,5 Гц.

Кроме того, многие механизмы с вентиляторной нагрузкой практически не отключаются при снятии нагрузок из-за целого комплекса ограничений, связанных с нормируемым количеством пусков привода или агрегата ввиду их тяжести. Отсутствие возможности регулирования скорости таких механизмов не позволяет осуществить «мягкий» пуск мощных электродвигателей переменного тока. Применение современных высоковольтных преобразователей частоты для этих целей с экономической точки зрения нецелесообразно ввиду их высокой стоимости, обусловленной избыточными регулировочными возможностями. По этой причине на ОАО «ММК» разработана концепция модернизации электроприводов переменного тока, согласно которой предлагается реализовать три уровня регулировочных возможностей [1]:

1. Плавное регулирование частоты вращения двигателя с высокой точностью и в широком диапазоне.

2. Возможность создания ступенчатого регулирования скорости с реализацией экономичных режимов работы.

3. Возможность реализации "мягкого пуска", с ограничением динамических моментов и пусковых токов, что позволяет производить отключения в результате вынужденных и плановых простоев любого временного интервала.

Срок окупаемости, как показал опыт внедрения на ТЭЦ, преобразователей для первого уровня модернизации механизмов с вентиляторной нагрузкой составил около 8 лет, что экономически нецелесообразно.

Поэтому, в условиях действующего производства ОАО "ММК" для механизмов с вентиляторной нагрузкой принято решение о внедрении регулировочных возможностей различных уровней, в зависимости от требований со стороны производства. Ощутимый эффект энерго-, ресурсосбережения может быть получен при незначительных затратах путем использования тиристорных преобразователей постоянного тока, освобождаемых в результате реконструкции ряда цехов или вывода их из работы. В результате реконструкции нерегулируемых электроприводов переменного тока предполагается создание необходимых с учётом потребностей производства регулировочных возможностей для каждого конкретного механизма, или класса механизмов. Так как рассматриваемые электроприводы изначально были спроектированы, как нерегулируемые, то к ним обычно не предъявляют жесткие требования по качеству регулирования. Кроме того, значительная часть электроприводов вентиляторного типа не нуждается в создании тормозных режимов.

Для реализации «мягкого» пуска и ступенчатого регулирования в высоковольтных электроприводах на кафедре электроники и микроэлектроники Магнитогорского государственного технического университета разработан высоковольтный вариант 18-пульсного преобразователя частоты [2]. Конструкция предложенного объектно-ориентированного преобразователя привлекательна пониженной «вентилеёмкостью», а также тем, что максимальные напряжения на вентилях вдвое меньше, чем на фазах двигателя.

На основе обзора существующих технических средств регулирования, сопоставления стоимостных показателей возможных вариантов модернизации, в работе была установлена технико-экономическая целесообразность создания объектно-ориентированного высоковольтного ступенчатого преобразователя частоты по предложенной схеме. Действительно, существующие высоковольтные НПЧ имеют значительно большую вентелеемкость (108 тиристоров) и стоимость их выше в 2,5 раза.

Были рассмотрены 3 варианта модернизации (система понижающий трансформатор - ПЧ - повышающий трансформатор, вариант использования много скоростного двигателя и предложенная схема). Расчеты показали целесообразность создания для мощных электроприводов рассматриваемого типа объектно-ориентированного 18-пульсного НПЧ. В этой связи в работе были решены следующие задачи:

- разработана силовая схема высоковольтного варианта 18-пульсного непосредственного преобразователя частоты с пониженной «вентилеёмкостью»;

- разработаны алгоритмы программного управления вентилями НПЧ, обеспечивающих пуск и длительные режимы работы электропривода при формировании симметричных систем трехфазных напряжений с различными фиксированными значениями частоты;

- созданы математические модели систем 18-пульсный НПЧ с различными видами нагрузок при формировании ряда ступеней частоты напряжения, позволяющие исследовать алгоритмы управления вентилями и процессы электромеханического преобразования энергии в АД при пуске и в стационарных режимах работы;

- разработана структура системы управления, обеспечивающая устойчивую работу системы 18-пульсный НПЧ-АД в стационарных режимах с реализацией условий минимизации тока статора.

Исходными посылками для проведения теоретических и экспериментальных исследований явились разработки и результаты исследований, полученные на кафедре электроники и микроэлектроники Магнитогорского государственного технического университета при создании систем 6-ти 12-пульсный НПЧ-АД на базе отечественных тиристоров с программным формированием напряжения. Эти исследования показали, что для мощных электроприводов целесообразен переход к многопульсным схемам НПЧ.

Содержание работы изложено в четырех главах.

В первой главе проведена оценка состояния электроприводов вентиляторного типа в промышленности и проанализированы возможные варианты модернизации электроприводов, для которых является достаточным создание одной или нескольких ступеней частоты вращения. Значительное внимание уделено технико-экономическому обоснованию выбора предложенного высоковольтного варианта 18-пульсный НПЧ-АД.

Вторая глава посвящена разработке алгоритмов программного формирования ступеней пониженной частоты вращения без суммирования линейных напряжений вторичных обмоток трансформатора и с суммированием напряжений для создания ступени частоты 37,5 Гц, которая, для многих электроприводов вентиляторного типа является одной из основных рабочих частот. Приведено математическое описание алгоритмов управления вентилями на основе переключающих функций, а также разработана матрица коммутаций вентилей и топологическое представление особенностей реализации алгоритмов.

Третья глава посвящена разработке математической модели системы НПЧ-АД при программном формировании напряжения, в которой реализованы предложенные алгоритмы управления вентилями при формировании ступеней пониженной частоты до 30 Гц и отдельно исследованы процессы при формировании высокого напряжения с частотой 37,5 Гц. Проведена оценка влияния преобразователя на питающую сеть.

В четвертой главе рассмотрены вопросы оптимизации стационарных режимов работы 18-пульсной системы НПЧ-АД с программным формированием напряжения. С использованием результатов расчетов на модели определены граничные углы управления, при которых сохраняется устойчивая работа. Расчет минимального тока проводился с использованием соотношений, вытекающих из круговой диаграммы АД [1]. Для повышения устойчивости системы НПЧ-АД и снижения её критичности к настройке преобразователя проведены исследования на модели различных структур регуляторов напряжения. Приведено описание физической модели системы электропривода и структурной схемы системы управления, а также приведены ряд осциллограмм, полученных на установке.

По результатам диссертационной работы опубликовано 13 статей, а также получен патент на изобретение.

Выводы

1. На основе расчетов основных показателей работы системы 18-пульсный НПЧ-АД при формировании частоты 37,5 Гц установлена необходимость реализации условий, при которых достигается минимизация тока статора.

2. Разработана модель замкнутой системы НПЧ-АД с отрицательной обратной связью по напряжению и на основе исследований системы с отрицательной обратной связью напряжения, с регуляторами напряжения П, И, ПИ-типа установлено, что наилучшие условия пуска и оптимизации длительного режима работы достигаются при использовании регулятора И-типа.

3. Установлено, что при использовании регулятора И-типа происходит более плавное нарастание тока статора в процессе пуска и максимальная амплитуда пускового тока на 10% ниже по сравнению со случаями применения регуляторов П и ПИ-типа.

4. На основе экспериментальных исследований установлена работоспособность предложенной системы 18-пульсный НПЧ-АД, а также практическое сходство полученных экспериментальных осциллограмм с расчетными.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе решена актуальная научно-техническая задача, направленная на создание объектно-ориентированного высоковольтного электропривода для вентиляторных механизмов по системе 18-пульсный НПЧ-АД с программным формированием напряжения, обеспечивающего ступенчатое регулирование частоты вращения. Выполненные теоретические и экспериментальные исследования нового варианта системы электропривода позволили получить следующие результаты и выводы:

1. На основе сопоставления различных вариантов модернизации мощных электроприводов вентиляторного типа установлена технико-экономическая целесообразность разработки объектно-ориентированного электропривода по системе 18-пульсный НПЧ-АД с программным формированием напряжения для реализации ступенчатого регулирования частоты вращения.

2. Разработаны новая силовая схема высоковольтного НПЧ, алгоритмы формирования ступеней пониженной частоты до 30 Гц и алгоритм формирования симметричного трехфазного напряжения с частотой 37,5 Гц с суммированием двух линейных напряжений различных групп вторичных обмоток трансформатора.

3. На основе известного математического описания АД в трехфазной системе координат, описания алгоритмов с помощью переключающих функций и разработанной матрицы коммутаций получены компьютерные модели системы 18-пульсный НПЧ-АД, позволяющие установить работоспособность электропривода при реализации предложенных алгоритмов, а также исследовать переходные и стационарные режимы в системе электропривода.

4. На основе проведенных исследований на компьютерной и физической моделях установлена возможность практической реализации предложенных алгоритмов формирования напряжения с высокими показателями коэффициента искажения синусоидальности. Коэффициент искажения синусоидальности тока статора и напряжений при частоте 37,5 Гц достигает значений не ниже 0,96.

5. Проведен анализ влияния системы 18-пульсной НПЧ-АД на сеть и установлено, что при питании от сети соизмеримой мощности коэффициент искажения сетевого напряжения не ниже значения 0,98.

6. Исследованы влияния различных структур регуляторов напряжения на формирование пусковых и стационарных режимов, а также конкретизированы граничные режимы, при которых достигается энергетическая оптимизация системы электропривода. Кратность пускового тока не превышает значения 2,5.

7. На основе компьютерного моделирования установлено, что при использовании «И» регулятора напряжения амплитуда пускового тока на 10% ниже, чем в случаях применения структур «П» - и «ПИ» - типа.

8. Разработанная схема 18-пульсного НПЧ, алгоритмы программного формирования пониженного напряжения ступеней частоты до 30 Гц и напряжения с частотой 37.5 Гц на основе суммирования линейных напряжений вторичных обмоток трансформатора приняты к реализации в составе программы создания опытно-промышленного образца высоковольтного преобразователя частоты на ОАО «ММК».

154

1. Сарваров A.C. Энергосберегающий электропривод на основе НПЧ-АД с программным формированием напряжения. - Магнитогорск: МГТУ, 2001. -206 с.

2. Криницын С.Е. Разработка установки для физического моделирования системы многопульсного НПЧ-АД с программным формированием напряжения. // Электротехнические системы и комплексы: Межвуз. сб. науч. тр. Магнитогорск: МГТУ, 2001. -вып.6. с.83-88.

3. Лазарев Г.Б. Обеспечение электромагнитной совместимости при применении частотно-регулируемых асинхронных электроприводов в системах электроснабжения собственных нужд ТЭС // Вестник ВНЙИЭ, 2000.-55-69 с.

4. Энергосбережение на металлургическом предприятии / Региональный учебно-методический центр «Персонал». Магнитогорск, 2002.

5. Думаневич А.Н., Якивчик Н.Ч. Силовое полупроводниковое приборостроение в начале XXI века//Электротехника. 2001. №9. 9-12 с.

6. Сарваров A.C. Энергосберегающий электропривод вентиляторных механизмов по системе НПЧ-АД с программным формированием напряжения // Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. Челябинск. 2002.

7. Шубенко В.А., Браславский И.Я., Шрейнер Р.Т. Асинхронный электропривод с тиристорным управлением.-М.: Энергия, 1967.

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

9. Браславский И.Я. Асинхронный полупроводниковый электропривод с параметрическим управлением. М.: Энергоатомиздат, 1988.

10. Маурер В.Г. Об управлением асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором // Электротехнические системы и комплексы: Межвуз. сб. науч. тр. / Под ред. И.А. Селиванова, A.C. Карандаева.-Магнитогорск: МГТУ,1996, Вып.2.-С.44-47.

11. Масандилов Л.Б., Крылов Н.В., Кузиков C.B. Электропривод по системе ТПН-АД с расширенным диапазоном регулирования // Электроприводы с улучшенными технико-экономическими показателями: сб. науч. тр. №165. -М.: Моск. энерг. ин-т. 1988. С.82-88.

12. Масандилов Л.Б., Анисимов В.А., Горнов А.О., Крикунчик Г.А., Москаленко В.В. Опыт разработки и применения асинхронных электроприводов с тиристорными преобразователями напряжения // Электротехника. 2000.-№2.-С.32-36.

13. Петров Л.П., Капинос В.И., Херунцев П.Э. Оптимизация энергопотребления при квазичастотном управлении асинхронными электроприводами //

14. Автоматизированный электропривод / Под общ. ред. Ильинского, М.Г. Юнькова. -М.: Энергоатомиздат, 1990.-С.354-359.

15. Калашников Б.Е. Проблема «длинного кабеля» в электроприводах с IGBT-инверторами // Электротехника. 2002. №12. 24-26с.

16. Комплектный электропривод переменного тока: Промышленные каталоги (тематическая подборка)(действующие каталоги серии 08.35) / Ин-т промышленного развития. М.: Информэлектро, Б/г. - 66с. — (Электротехника).

17. Преобразователи частоты для электропривода переменного тока: Промышленные каталоги (тематическая подборка)(действующие каталоги серии 05.70) / Ин-т промышленного развития. М.: Информэлектро, Б/г. -(Электротехника).

18. Таратута И.П., Чуприков B.C. Схематические и конструктивные решения преобразователей частоты для регулируемого электропривода // Электротехника. 2001. №9. 62-65 с.

19. Греков Э.Л. Разработка и исследование электропривода основных механизмов экскаваторов по системе НПЧ-АД на базе эквивалентных шестипульсных схем // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.- Самара. 2003.

20. Высоковольтный энергосберегающий преобразователь частоты ХИТАЧИ с бестрансформаторным выходом HIVECTOR-HV1 / All Rights Reserved, Copyright 2000, Hitachi, Ltd.

21. Шрейнер P.T., Ефимов A.A., Калыгин А.И. и др. Концепция построения двухзвенных непосредственных преобразователей частоты для электроприводов переменного тока // Электротехника. 2002. №12. 30-39 с.

22. Волков A.B. Анализ электромагнитных процессов и регулирование асинхронных частотно-управляемых электроприводов с широтно-импульсной модуляцией // Электротехника. 2002. №1. 2-10 с.

23. Лезнов Б.С. Энергосбережение и регулируемый привод в насосных установках. М.: Ж «Ягорба» - «Биоинформсервис», 1998.

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

25. Эпштейн И.И. Автоматизированный электропривод переменного тока. М.: Энергоатомиздат, 1982. - 192 с.

26. Ишханов П.Э., Чуриков A.M. Исследование электромагнитных процессов в асинхронном электродвигателе с преобразователем частоты // Приводная техника.- 1998,№3.-С.12-16.

27. Перельмутер В.М., Сидоренко В.А. Системы управления тиристорными электроприводами постоянного тока. М.: Энергоатомиздат, 1988. — 302 с.

28. Робишо JL, Буавер М., Робер Ж., Направленные графы и их приложение к электрическим цепям и машинам, перевод с французского, М. — JL, издательство «Энергия», 1964, 248 с.

29. Трещев И.И. Методы исследования электромагнитных процессов в машинах переменного тока. JL: Энергия, 1969. 235 с.

30. Уайт Д., Вудсон Г. Электромеханическое преобразование энергии / Пер. с англ. M.-JL: Энергия, 1964. 528 с.

31. Универсальный метод расчета электромагнитных процессов в электрических машинах / A.B. Иванов-Смоленский, Ю.В. Абрамкин, А.И. Власов, В.А. Кузнецов. М.: Энергоатомиздат, 1986. 216 с.

32. Фильц Р.В. Дифференциальные уравнения напряжений насыщенной асинхронной машины // Вопросы теории и регулирования электрических машин: Научн. записки Львовского политехнического института. Львов, 1963. с. 22-32.

33. Фильц Р.В. Дифференциальные уравнения напряжений насыщенных неявнополюсных машин переменного тока // Изв. Вузов: Электромеханика. 1966. №11. с. 1195-1203.

34. Соколов М.М., Петров Л.П., Масандилов Л.Б., Ладензон В.А. Электромагнитные переходные процессы в асинхронном электроприводе. -М.: «Энергия», 1967. 200 с.

35. Электрические машины. 4.1: Учебник для вузов / Д.Э. Брускин, А.Е. Зорохович, B.C. Хвостов. М.: Высш. школа, 1979. - 288 с.

36. Поздеев А.Д. Электромагнитные и электромеханические переходные процессы в частотно регулируемых асинхронных электроприводах. -Чебоксары: Из-во Чуваш, ун-та, 1998. 172.

37. Веретенников Л.П. Классификация дифференциальных уравнений Горева-Парка // Электричество. 1959. № II. с. 13-20.

38. Размадзе Ш.М. Преобразовательные схемы и системы. М.: Высшая школа, 1967.-527 с.

39. Ворфбломеев Г.Н., Щуров Н.И., Мятеж C.B., Евдокимов С.А. Источник постоянного напряжения с шестнадцатикратной частотой пульсации // Электротехника. 2003. №9. 34-38 с.

40. Ильинский Н.Ф., Рожанковский Ю.В., Горнов А.О. Энергосбережение в электроприводе. -М.: Энергоатомиздат, 1989.

41. М.Г. Чиликин, В.И. Ключев, A.C. Сандлер Теория автоматизированного электропривода: Учеб. пособие для вузов. М.: Энергия, 1979. - 616 с.

42. Сарваров A.C., Маколов В.Н. Разработка модели непосредственного преобразователя частоты с программным формированием напряжения //

43. Труды двенадцатой научно-технической конференции "Электроприводы переменного тока". Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2001. с J 6-19.

44. Муриков Е.С., Сарваров A.C. Разработка математической модели работы НПЧ на активно-индуктивную нагрузку // Электротехнические системы и комплексы: Межвуз. сб. науч. тр. Магнитогорск: МГТУ, 2001. -вып.6. с.193-200.

45. Терехов В.М. Элементы автоматизированного электропривода: Учебник для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 244 с.

46. Быков Ю.М. Непосредственные преобразователи частоты с автономным источником энергии. М.: Энергия, 1977. - 144 с.

47. Аракелян А.К., Афанасьев A.A. Вентильные электрические машины и регулируемый электропривод: В 2 кн. Кн. 1: Вентильные электрические машины. М.: Энергоатомиздат, 1997. - 509 с.

48. Джюджи JL, Пелли Б. Силовые полупроводниковые преобразователи частоты: Пер. с англ. М.: Энергоатомиздат, 1983. 400 с.

49. Макаров И.В., Сидельников Б.В. Нелинейная математическая модель насыщенного вентильного двигателя для постоянного тока // Электричество. 1979. №8. с. 58-60.

50. Чебовский О.Г., Моисеев Л.Г., Сахаров Ю.Б. Силовые полупроводниковые приборы: Справочник. М.: Энергия, 1975. 512 с.

51. Шрейнер Р.Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты. Екатеринбург: УРО РАН, 2000.

52. Адкинс В.А. Общая теория электрических машин / Пер. с англ. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1960. 272 с.

53. Алябьев М.И. К вопросу о классификации и выборе методов исследования электрических машин // Электричество. 1959. № II. с. 1-6.

54. Вейнгер A.M. Регулируемый синхронный электропривод. М.: Энергоатомиздат, 1985. 224 с.

55. Ефименко Е.И. Новые методы исследования машин переменного тока и их приложения. M.: Энергоатомиздат, 1993. 227 с.

56. Казовский Е.Я. Переходные процессы в электрических машинах переменного тока. М.: Изд.-во АН СССР, 1962. 624 с.

57. Ковач К.П., Рац И. Переходные процессы в машинах переменного тока / Пер. с нем. М.: Госэнергоиздат, 1963. 744 с.

58. Копылов И.П. Электромеханические преобразователи энергии. М.: Энергия, 1973.400 с.

59. Костенко М.П. Электрические машины. Специальная часть. Л.: Госэнергоиздат, 1949. 708 с.

60. Кривицкий С.О., Эпштейн И.И. Динамика частотно-регулируемых электроприводов с автономными инверторами. М.: Энергия, 1970. 152 с.

61. Лайбль Т. Теория синхронной машины при переходных процессах / Пер. с нем. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1957. 168 с.

62. Демирчян К.С., Бутурин П.А. Моделирование и машинный расчет электрических цепей. М.: Высш. шк., 1985. - 335 с.

63. Веников В.А., Суханов O.A. Кибернетические модели электрических систем: Учеб. пособие для вузов. -М.: Энергоиздат, 1982.

64. Власов Д.Л. Алгоритмы ускоренного моделирования силовой части электропривода // Труды двенадцатой научно-технической конференции "Электроприводы переменного тока". Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2001. с. 80-83.

65. Основы теории цепей: Учебник для вузов / Г.В. Зевеке, П.А. Ионкин, A.B. Нетушил, C.B. Страхов. 5-е изд., перераб. - М.: Энергоатомиздат, 1989.

66. Лайон В. Анализ переходных процессов в электрических машинах методом симметричных составляющих / Пер. с англ. M.-JL: Госэнергоиздат, 1958.400 с.

67. Сандлер A.C., Сарбатов P.C. Автоматическое частотное управление асинхронными двигателями. М.: Энергия, 1974. 328 с.

68. Системы подчиненного регулирования электроприводов переменного тока с вентильными преобразователями / О.В. Слежановский, JT.X. Дацковский, И.С. Кузнецов и др. М.: Энергоатомиздат, 1983.256 с.

69. Тиристорные преобразователи частоты в электроприводе / А .Я. Бернштейн, Ю.М. Гусяцкий, A.B. Кудрявцев, P.C. Сарбатов; Под ред. P.C. Сарбатова. М.: Энергия, 1980. 328 с.

70. Шрейнер Р.Т. Задачи экстремального частотного управления асинхронными электроприводами // Асинхронный тиристорный электропривод. Свердловск, Урал, политех, ин-т, 1971. с. 92-96.

71. Сарваров A.C., Криницын С.Е.Опыт наладки и внедрения КУ ПЧТ 16211 для вентиляторной нагрузки. // Электротехнические системы и комплексы: Межвуз. сб. науч. тр. Магнитогорск: МГТУ, 2000. -вып.5. с. 168-171.

72. Сарваров A.C., Усатый Д.Ю., Криницын С.Е. Основные пути реализации энергосберегающих режимов в высоковольтных вентиляторных ЭП. // Труды третьей международной 14 Всероссийской конференции по АЭП. Нижний Новгород, 2001г.

73. Сарваров A.C., Маколов В.Н., Криницын С.Е. Разработка замкнутой системы НПЧ-АД с программным формированием напряжения. // Электротехнические системы и комплексы: Межвуз. сб. науч. тр. — Магнитогорск: МГТУ, 2004. -вып.7. с. 178-184.

74. Криницын С.Е. Исследования на модели стационарного режима работы 18-пульсной системы НПЧ-АД при программном формировании напряжения // Электротехнические системы и комплексы: Межвуз. сб. науч. тр. — Магнитогорск: МГТУ, 2004. -вып.9. с. 163-167.

75. Криницын С.Е. Сарваров A.C. Оценка перспектив применения многоскоростных АД в турбомеханизмах. // Электротехнические системы и комплексы: Межвуз. сб. науч. тр. Магнитогорск: МГТУ, 2004. -вып.9. с.102-107.

76. Криницын С.Е. Описание алгоритмов высоковольтного НПЧ-АД. // Материалы 62-й научно-техничесой конференции по итогам научно-исследовательских работ за 2002-2003 годы /Сборник докладов под редакцией Г.С.Гуна.-Магнитогорск: МГТУ, 2003. с.95-97.

77. Алгоритмы программного управления вентилями 18-пульсного НПЧ, обеспечивающие режимы пуска и длительной работы АД на фиксированных ступенях пониженной частоты вращения;

78. Методика расчета параметров настройки преобразователя, обеспечивающая оптимизацию стационарного режима частотно-управляемого электропривода;

79. Система задания и стабилизации напряжения, позволяющая оптимизировать работу электропривода в стационарных режимах по минимуму потребляемого тока и обеспечивающая демпфирование колебаний ротора при возмущениях со стороны сети и по нагрузке на валу АД.

80. Главный энергетик ОАО «ММК» д.т.н., профессор1. Г.В. Никифоров

81. Главный электрик ОАО «ММК»1. Начальник ЦЭТЛ ОАО «ММК»1. В.В. Головин1. В.Б. Славгородский1. Л. о&г.