автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Синтез и реализация эффективных алгоритмов управления комплексом бесконтактных электроприводов основных механизмов карьерного экскаватора

На правах рукописи КУЛЫГИН Андрей Вячеславович

СИНТЕЗ И РЕАЛИЗАЦИЯ ЭФФЕКТИВНЫХ АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ КОМПЛЕКСОМ БЕСКОНТАКТНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ОСНОВНЫХ МЕХАНИЗМОВ КАРЬЕРНОГО ЭКСКАВАТОРА

Специальность 05.09.03 - Электротехнические

комплексы и системы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2003

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете).

Научный руководитель -

доктор технических наук, профессор

Ведущее предприятие - ОАО «Электросила».

Защита диссертации состоится 29 декабря 2003 г. в 14 ч на заседании диссертационного совета Д 212.224.07 в Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете) по адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, дом 2, ауд. № 1303.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института.

Автореферат разослан 28 ноября 2003 г.

А.Е.Козярук

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

И.Г.Ефимов,

кандидат технических наук

В.С.Соловьев

диссертационного совета д.т.н., профессор

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ

1 2.о оз-Д

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. Одноковшовые карьерные экскаваторы предназначены в основном для проведения горных работ при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом. Преобладающую часть парка (около 70%) составляют карьерные гусеничные экскаваторы - лопаты с объемом ковша от 5 до 20 м3. Для главных механизмов экскавато-' ров характерна цикличность работы при экстремальных механических нагрузках, в том числе ударных, которые носят случайный характер. Движение ковша в забое отличается большой неравномерностью вплоть до полного стопорения при встрече с непреодолимым препятствием. Главные механизмы экскаватора работают в режиме частых пусков, реверсов и торможений (до 300 в час).

В настоящее время карьерные экскаваторы оснащаются, почти исключительно, электроприводом постоянного тока, однако приведенные выше факторы приводят к необходимости искать новые пути построения систем электропривода главных - механизмов. Одним из них является использование для экскаваторных механизмов частотно-регулируемых электроприводов переменного тока. Широкое внедрение в экскаваторный электропривод систем переменного тока до недавнего времени сдерживалось невозможностью создания в приемлемых массах и габаритах достаточно надежных преобразователей частоты экскаваторной мощности. Появление на мировом рынке силовых ЮВТ-транзисторных модулей и ЮСТ-тиристорных модулей открыло новые возможности по созданию силовой части преобразователей частоты. Неоспоримые успехи в развитии микропроцессорной техники обусловили новые возможности по построению систем управления частотным электроприводом переменного тока. Современные преобразователи частоты выполнены, как правило, по схеме неуправляемый выпрямитель - автономный инвертор напря-

!г РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА

< 09 МбаМ^/

жения. Это обстоятельство отрицательно сказывается на энергетической эффективности экскаваторных электроприводов. В то же время на основе той же элементной базы возможно построение управляемого выпрямителя. Сочетание такого выпрямителя со статическим инвертором в составе преобразователя частоты позволяет реализовать систему экскаваторного электропривода переменного тока, обеспечивающую все характерные для таких систем режимы.

К настоящему времени проведен большой объем работ по созданию электропривода переменного тока для главных механизмов карьерных экскаваторов как в Российской Федерации, так и за рубежом. Среди них можно выделить работы Ключева В.И., Парфенова Б.М., Постникова С.М., Миронова Л.М., Микитченко А.Я., Сапелышкова A.C., Березина В.В., Олъховикова Б.В., Лисицына В.П. Полинского М.Б., Дружинина A.B., Бабенко А.Г., Резншовского А.М. и др. Интерес к экскаваторному электроприводу переменного тока проявляют также многие ведущие зарубежные фирмы. Так фирма ABB (Швейцария) предложила комплектные экскаваторные электроприводы переменного тока для машин средней мощности (с объемом ковша до 10 м3). Фирма Bisyrus Erie (США) в 70-х годах прошлого века полностью перешла на частотно-регулируемый электропривод переменного тока по схеме «преобразователь частоты со звеном постоянного тока — асинхронный двигатель» для экскаваторов всех типоразмеров. В 1980 г. ими был выпущен экскаватор типа 395-В с электроприводом, выполненным по схеме неуправляемый выпрямитель -автономный инвертор напряжения с ШИМ-модуляцией -асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором фирмы Siemens. При суммарной мощности приводов 3000 кВт в них применялось динамическое торможение, вследствие чего система оказалась громоздкой и имела низкий КПД. В 2001 г. фирма ABB предложила Лебединскому ГОК проект модерни-

- .. Ж

зации электропривода экскаватора ЭКГ-8И, по которому каждый двигатель должен быть оснащен индивидуальным инвертором с ШИМ-модуляцией, получающим питание от общих шин постоянного тока. Звено постоянного тока связано с сетью через реверсивный управляемый выпрямитель на запираемых тиристорах (ОТО) мощностью 1700 кВт и разделительный трансформатор 6,0 / 0,4 кВ, что обеспечивает высокий коэффициент мощности во всех режимах с возможностью рекуперации энергии в сеть.

Тем не менее, совершенствование экскаваторных электроприводов переменного тока как в плане повышения эксплуатационной надежности и долговечности механического оборудования, так и в плане повышения энергетических показателей путем построения системы экскаваторных электроприводов как единого комплекса, является задачей актуальной.

Цель работы. Целью работы является создание рациональной системы экскаваторного привода переменного тока.

Идея работы состоит в использовании при построении комплексной системы экскаваторных электроприводов переменного тока современной силовой элементной базы и нового алгоритмического обеспечения микропроцессорной системы управления, обеспечивающей ограничение механических нагрузок и снижение потерь энергии как механической, так и электромагнитной природы.

Задачи исследования

- разработка математической модели экскаватора как объекта регулирования в виде единой механической системы;

- обоснование применения в экскаваторном электроприводе системы ПЧ-АД с преобразователем частоты, выполненным по схеме активный выпрямитель - автономный инвертор.

- анализ энергетических характеристик и показателей качества электроэнергии в такой системе;

- обоснование выбора алгоритма частотного управления бесконтактным электроприводом главных механизмов карьерного экскаватора с целью обеспечения максимальной производительности и улучшения динамических характеристик.

Защищаемые научные положения

- Математическая модель экскаватора в виде единой электромеханической системы, реализующей физические процессы как электромагнитной, так и механической природы, позволяет выполнить сопоставительный анализ новых алгоритмов управления комплексом бесконтактных электроприводов главных механизмов экскаватора.

-Экскаваторный электропривод с асинхронным двигателем, реализующий все эксплуатационные режимы, включая рекуперативное торможение и силовое удержание ковша, содержит в качестве звена постоянного тока выпрямитель с активным передним фронтом, в качестве звена переменного тока - автономный инвертор напряжения, а в качестве закона регулирования - алгоритм прямого управления моментом.

- Разработанный алгоритм частотного управления электроприводами обеспечивает требуемое качество регулирования параметров движения механизмов подъема, напора и поворота экскаватора с обеспечением максимального быстродействия по внутреннему контуру.

Методы исследований. При проведении теоретических исследований были использованы аналитические методы теории электропривода и теории автоматического регулирования, численные методы решения систем дифференциальных уравнений и математическое моделирование с использованием пакета программ МаЙаЬ 6.0. Экспериментальные исследования проводились на лабораторных макетах элементов системы.

Научная новизна работы

-Разработана математическая модель экскаватора с электроприводами главных механизмов, выполненными по систе-

ме Г-Д постоянного тока с возбудителями на основе магнитных усилителей.

- На основании разработанной модели создана модель экскаватора с электроприводами главных механизмов, выполненными на переменном токе с асинхронными короткозамкнуты-ми двигателями.

-Разработаны системы управления экскаваторными электроприводами переменного тока с алгоритмом векторного управления и с алгоритмом прямого управления моментом. При сопоставлении результатов моделирования предпочтение отдано системе с прямым управлением моментом.

- Создана методика расчета системы регулирования экскаваторным электроприводом с нелинейными регуляторами переменных состояния.

Обоснованность и достоверность работы

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и результатов определяется большим объемом теоретических исследований на математических моделях, а также удовлетворительной сходимостью результатов, полученных в процессе теоретических и экспериментальных исследований.

Практическая ценность работы

- Предлагаемая система электропривода с реализацией алгоритма прямого управления моментом (ОТС-алгоритма) позволяет получить экскаваторный электропривод, имеющий удовлетворительные динамические показатели, особенно по контуру тока (электромагнитного момента).

- Разработанная система частотно-регулируемого электропривода переменного тока для главных механизмов экскаваторов универсальна, т.е. одинакова для всех механизмов.

- Разработана система микропроцессорного управления для комплекса электроприводов главных механизмов одноковшовых карьерных экскаваторов.

-Разработана инженерная методика расчета регуляторов экскаваторных электроприводов переменного тока, реализующих ОТС-алгоритм.

Апробация

Основные положения и результаты диссертационной работы были доложены и получили положительную оценку на II Международной научно-практической конференции «Интеллектуальные электромеханические устройства, системы и комплексы» в г. Новочеркасске, на XXX юбилейной неделе науки в СПГГИ(ТУ) 26 ноября - I декабря 200! г. в г. Санкт Петербурге, а также на ежегодных конференциях молодых ученых в СПГГИ(ТУ) 2000-2002 гг.

Личный вклад автора

- Создана математическая модель экскаватора как объекта управления с учетом механических и электрических связей между элементами системы. В основу математических моделей положены технические данные серийных экскаваторов типа ЭКГ-5А, поскольку это самая массовая серия карьерных экскаваторов, выпускаемых в Российской Федерации.

- Разработан алгоритм управления преобразователем частоты по системе активный выпрямитель - автономный инвертор напряжения применительно к экскаваторным приводам.

-Выполнено теоретическое исследование средствами математического моделирования энергетических соотношений в электроприводах главных механизмов при выполнении расчетного цикла экскавации грунта.

- Предложена методика расчета регуляторов экскаваторного электропривода переменного тока, в том числе с реализацией алгоритма прямого управления моментом.

Реализация результатов работы

Результаты исследований использованы при выполнении хоздоговорной работы между кафедрой ЭиЭМ СПГГИ(ТУ) и ОАО «Электросила» в 2002 году.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 6 научных работ в периодических изданиях, в сборниках научных трудов и в сборниках тезисов докладов научно-технических конференций.

Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 128 наименований и 2 приложений. Основной текст диссертации изложен на 145 страницах, включает в себя 32 рисунка и 11 таблиц. Общий объем работы - 159 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приведено обоснование актуальности темы, сформулирована основная идея диссертационной работы, на основании которой определены цель и основные задачи исследования, а также научная новизна и практическая ценность результатов работы.

В главе 1 приведен обзор существующих систем экскаваторных электроприводов и проведен анализ основных недостатков, присущих известным схемам электроприводов карьерных экскаваторов. В соответствии с поставленной целью определены пути решения поставленных задач и выбраны методы теоретических и экспериментальных исследований.

В главе 2 приведены результаты разработки математической модели карьерного экскаватора как единого электромеханического комплекса с учетом его особенностей как объекта управления. Разработана математическая модель экскаватора типа ЭКГ-5А со штатными электроприводами главных механизмов, выполненными по системе Г-Д с возбудителями на основе магнитных усилителей. На основании разработанной математической модели построена математическая модель карьерного экскаватора с электроприводами главных механизмов переменного тока по системе ПЧ-АД.

В главе 3 выполнено математическое моделирование экскаватора с электроприводами переменного тока, в которых реализован алгоритм векторного управления и алгоритм прямого управления моментом (Direct Torque Control или, сокращенно, - DTC). Проведен анализ результатов моделирования, на основании которого сделан выбор в пользу алгоритма с DTC-управлением.

В главе 4 предложена инженерная методика синтеза регуляторов для систем экскаваторных электроприводов с алгоритмом DTC-управления. Расчеты позволяют определить параметры как линейных, так и нелинейных, имеющих релейную гистерезисную характеристику, регуляторов. Приведен пример реализации системы электропривода главных механизмов для экскаватора типа ЭКГ-5 А.

В главе 5 содержатся материалы экспериментальных исследований систем электроприводов переменного тока для главных механизмов карьерных экскаваторов, в том числе, влияния статических преобразователей на питающую сеть как с точки зрения качества электроэнергии, так и с точки зрения энергетических показателей.

В заключении приведены выводы по результатам работы. Даны рекомендации о возможности внедрения результатов работы при модернизации существующих и при разработке новых моделей экскаваторов - прямых лопат.

На основании проведенных исследований сформулированы следующие положения, выносимые на защиту.

Положение 1

Математическая модель экскаватора в виде единой электромеханической системы, реализующей физические процессы как электромагнитной, так и механической природы, позволяет выполнить сопоставительный анализ новых алго-

ритмов управления комплексом бесконтактных электроприводов главных механизмов экскаватора.

Главные механизмы экскаваторов имеют ряд известных особенностей, затрудняющих их математическое моделирование. При построении математической модели механической части экскаватора были введены следующие допущения:

- заполнение ковша породой за время копания происходит I равномерно по линейному закону;

- в процессе копания ковш заполняется полностью;

- сопротивление грунта копанию остается постоянным;

* - расчетный цикл экскавации не меняется от цикла к циклу;

- отрыв ковша от грунта и разгрузка ковша происходят практически мгновенно.

При построении математической модели электроприводов главных механизмов были введены следующие допущения:

- насыщение стали электрических машин отсутствует;

- активные сопротивления и индуктивности обмоток электрических машин во всех режимах остаются неизменными;

- система управления статических преобразователей — безынерционная;

С учетом сделанных допущений можно считать, что усилия, прикладываемые к копающим механизмам, являются монотонной функцией переменных геометрических размеров (длины вытравленной части подъемного каната, и длины выдвинутой части рукояти экскаватора) и разрывной функцией времени. Характерными точками разрыва непрерывности из-р менения нагрузки копающих механизмов являются момекг отрыва ковша от грунта, когда обращается в нуль составляющая сопротивления грунта копанию Ли и момент разгрузки ковша, " когда обращается в нуль составляющая веса породы Ог.

Изменение величины внешней нагрузки на копающие механизмы при перемещении ковша в пространстве можно определить на основании кинематической схемы рис.1.

Внешние нагрузки на механизмы подъема и напора при копании грунта складываются из составляющих сопротивления грунта копанию, сопротивления ковша подъему и взаимного влияния копающих механизмов друг на друга. При операциях по перемещению груженого и порожнего ковша на эти механизмы действуют составляющие от силы веса ковша и от взаимного влияния механизмов друг на друга.

Полные сопротивления движению подъемного и напорного механизмов, направленные вдоль подъемных канатов Fcn и вдоль оси рукояти Fe можно выразить следующим образом;

К„ = • sin(а + 60" )-RK ■ cosfi + S„ ■ sinfi, ^ Fm = -С(к+г) • cos (a - p) + Rx + S„ ■ cos fi, ч

где G(K+r) - вес ковша с грунтом, GK - вес порожнего ковша, Gr - вес перемещаемой породы, S„ и SH - усилия от действия ^ механизмов подъема и напора, а - угол, образуемый геометрическими осями стрелы и подъемного каната, |3 — угол, образуемый геометрическими осями рукояти экскаватора и подъемного каната.

Рассмотрение механических процессов в главных механизмах экскаватора следует проводить с учетом упругих связей из-за наличия в составе механизмов элементов с низкой жесткостью. Ориентация ковша экскаватора в пространстве в процессе экскавации грунта определяется изменением углов аир. Тригонометрические функции этих углов можно определить по теореме косинусов, зная расстояние от конца стрелы до точки крепления рукояти к стреле Хс и мгновенные значения длин вытравленной части подъемного каната Х„ и выдвинутой части рукояти Хр

Х„ -Xпо +

¡0

(2)

где ХПо и Хро - начальные значения длины вытравленного части подъемного каната и выдвинутой части рукояти, Уп и V,, - линейные скорости подъема и напора, Т - продолжительность цикла экскавации. Тогда:

X _ + X _

соьа — -

соя/} = -

(3)

2-Х-Хг

С учетом вышеизложенного механическую часть механизмов подъема и напора экскаватора можно представить в виде структурной схемы, приведенной на рис.2.

4-

Есм

М

ДМ

1

} ► ■»мР

1

Рм

См

М,

Ж

1

Рм

упр

Э

нЙН

1

тмР

V«

Рм

1

^ыо

—►

Рис.2. Структурная схема копающего механизма экскаватора

На схеме обозначено: Млм - электромагнитный момент двигателя, М>т,р - упругий момент, Бупр — упругое усилие, момент инерции вращающихся элементов механизма, См- жесткость упругого элемента механизма, ши — масса элементов механизма, совершающих поступательное движение, рм - радиус приведения поступательного движения к вращательному. Для определения усилий сопротивления использована

структурная схема, приведенная на рис.3.

Ь_.

1_

Хн

Рис.3. Структурная схема для определения усилий сопротивления

Для определения адекватности полной математической модели механической части экскаватора реальному объекту электрическая часть схемы была первоначально построена по системе Г-Д постоянного тока с силовым магни тным усилителем в цепи возбуждения генератора (см. рис.4).

Рис.4. Структурная схема электропривода по системе СМУ-Г-Д

На рис.5 приведены графики изменения усилий и линейной скорости копающих механизмов, а также вращающий момент, угловая скорость и угол поворота платформы механизма поворота, рассчитанные за один полный цикл экскавации.

Польем „ Напор Поворот

^н.кИ Ыв, к! 1м

К.

■ г У^

10 15 ВрсмШк с

Ш 15 211 Врем*, с

10 15 20 Время, с

Рис.5. Расчетные процессы в главных механизмах экскаватора за один цикл экскавации породы

Сопоставление результатов расчета с опубликованными в литературе экспериментальными характеристиками экскаваторов типа ЭКГ-4,6В и ЭКГ-5А показало, что максимальное расхождение расчетных и фактических характеристик для механизма подъема не превышает ±19%, для механизма напора -±22% и для механизма поворота - ±14%. Это позволяет сделать вывод об удовлетворительной сходимости результатов, а следовательно, об адекватности математической модели реальному объекту.

Для дальнейших исследований в модель механической части экскаватора были введены модели электроприводов переменного тока с векторным управлением и с БТС-управлением. В моделях были использованы параметры электродвигателей серии 4А с напряжением 660 В. Были выбраны двигатели той же номинальной мощности и номинальной частоты вращения,

что и двигатели ДПЭ-82, ДПЭ-52 и ДПВ-52, используемые в штатных электроприводах.

На рис.6 приведены структурные схемы электроприводов с векторным управлением и с ОТС-управлением.

векторным управлением (а) и с БТС-управлением (б) в системе координат, вращающейся с частотой поля статора двигателя

Сопоставление процессов в системах с векторным управлением и ОТС-управлением показало, что система БТС в экскаваторных электроприводах предпочтительнее. На рис.7 приведены графики изменения усилий и скоростей главных механизмов экскаватора за один цикл экскавации с электроприводами переменного тока и БТС-системой управления.

Подъем

Нлор

N

«0 ■ -' -• ■■■ ■■ ■■ -■■ - '■

О 5 1» 15 20 25 врем«

ш»-

Попорот

и в а я

Рис.7. Расчетные процессы в главных механизмах экскаватора

с электроприводами переменного тока Представленная математическая модель учитывает физические процессы механической и электромагнитной природы и позволяет выполнять сравнительные расчеты в экскаваторном электроприводе, как в комплексе, состоящем из трех взаимосвязанных механизмов.

Положение 2

Экскаваторный электропривод с асинхронным двигателем, реализутций все эксплуатационные режимы, включая рекуперативное торможение и силовое удержание ковша, содержит в качестве звена постоянного тока выпрямитель с активным передним фронтом, в качестве звена переменного тот - автономный инвертор напряжения, а в качестве закона регулирования - алгоритм прямого управления моментом.

Тормозные режимы в электроприводах главных механизмов экскаватора в течение рабочего цикла наступают не одновременно. Поэтому суммарная мощность, потребляемая всеми механизмами, существенно изменяется во времени. Если для штатной схемы СМУ-Г-Д эта мощность определяется потребляемой мощностью двигателя генераторного агрегата, то для схем переменного тока она является суммой потребляемых

мощностей всех механизмов. В системе с векторным управлением используется динамическое торможение. В системе с БТС-управлением, благодаря использованию в звене постоянного тока выпрямителя с активным передним фронтом, реализован режим рекуперативного торможения. На потребляемую мощность различие в способах торможения сильнее всего сказывается при завершении рабочего цикла, когда идет опускание ковша к подошве забоя, выдвижение рукояти и завершается обратный поворот платформы. Графики изменения потребляемой мощности для разных систем экскаваторных приводов приведены на рис.8.

•с-1» Система СМУ-Г-Д

Система ИЧ-АД с векторным эднышздем

Система ПЧ А£ с

РТС-управдением

Вр»п,с Время,«

Рис.8. Суммарная потребляемая мощность экскаваторных приводов

Для анализа коэффициента мощности и коэффициента нелинейных искажений в карьерной сети была разработана самостоятельная модель активного выпрямителя. Моделирование велось методом разрывных функций, когда получение переменных состояний модели достигается путем формирования функций Уолша посредством перемножения функций Раде-махера г(£):

К ГО при к ф г;

3 [1прик-1.

Таким образом, задача моделирования сводится к формированию единичных переключательных функций с разбиением на зоны регулирования, которые для трехфазного активного выпрямителя составляют треть периода. Коэффициент заполнения преобразователя на интервале регулирования является величиной переменной и определяется соотношением между

(4)

несущей частотой и частотой сети, которое принято равным /,,=50/сети- Дальнейшее увеличение этого соотношения приводит к возрастанию емкости фильтрующего конденсатора на стороне постоянного тока.

Структурная схема модели приведена на рис.9.

Рис.9. Структурная схема модели системы управления трехфазным активным выпрямителем Модель была реализована в программе МАТЪАВ, в среде ЗшиНпк с использованием стандартных динамических блоков.

Расчеты показали, что выпрямитель с активным передним фронтом в звене постоянного тока позволяет обеспечить коэффициент мощности системы электропривода экскаватора как единого комплекса в пределах 0,95-0,98, а коэффициент нелинейных искажений — в пределах 3-5%, что отвечает существующим требованиям к карьерным энергосистемам.

Положение 3

Разработанный алгоритм частотного управления электроприводами обеспечивает требуемое качество регулирова-

ния параметров движения механизмов подъема, напора и поворота экскаватора с обеспечением максимального быстродействия по внутреннему контуру.

В системе ВТС используются релейные регуляторы с зоной нечувствительности в контурах регулирования потокосцепле-ния ротора и электромагнитного момента двигателя и линейный регулятор в контуре регулирования скорости. Настройка нелинейных ре1уляторов сводится к определению амплитуды «

и зоны нечувствительности релейных элементов по критерию наискорейшего затухания переходных процессов. Выбор структуры регулятора скорости определяется требованиями к 4

электроприводу. В данном случае выбран ПИ-регулятор. Настройка ПИ-регулятора сводится к определению коэффициента усиления и постоянной времени интегрирования регулятора по критерию симметричного оптимума:

, _ -Ггг^д, Т _ ^^'экв^дс^гтиом (5)

АТ к Ч* ' ° ~ Т к

41 жв^дс * гтном

где км — коэффициент усиления обратной связи по электромагнитному моменту двигателя, кдс - коэффициент усиления датчика частоты вращения ротора двигателя, 12 - суммарный приведенный момент инерции механизма (без учета упругих связей), Чтшомноминальное амплитудное значение потокосцепле-ния ротора двигателя. ТЭКЕ - эквивалентная постоянная времени контура, которая определяется дискретностью работы нелинейного регулятора электромагнитного момента двигателя.

Исследования показали, что система БТС позволяет обеспечить: '

- время отработки ступенчатого задания на номинальный момент от 0,6 мс при нулевой частоте вращения до 7,0 мс при > номинальной частоте вращения двигателя;

- минимальное время отработки ступенчатого задания скорости 0,05 с при условии синтеза ПИ-регулятора скорости для

системы прямого управления моментом DTC, выполненного в соответствии с предложенной методикой.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе содержатся научно обоснованные технические разработки, имеющие существенное значение для повышения эффективности работы экскаваторных электроприводов. На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Для экскаваторных электроприводов переменного тока целесообразным является применение системы ПЧ-АД с использованием статических преобразователей частоты, построенных по схеме «активный выпрямитель - автономный инвертор напряжения».

2. Алгоритм управления экскаваторного электропривода -универсальный и позволяет без изменения принципиальной схемы адаптировать систему к любому главному механизму (подъем, напор, поворот и ход), путем перепрограммирования контроллера.

3. Использование выпрямителя с активным передним фронтом позволяет улучшить энергетические характеристики и реализовать специфические режимы работы экскаваторного электропривода, в частности, обеспечить режимы рекуперативного торможения электроприводов. Коэффициент нелинейных искажений может быть обеспечен в пределах (3-^-5)%, а коэффициент мощности (0,95-Ю,98), что подтверждается эксплуатационными испытаниями экскаваторов с электроприводом фирмы Siemens.

4. Методика аналитического определения параметров системы DTC электроприводов главных механизмов экскаватора позволяет осуществлять квазиоптимальную настройку систем по быстродействию и качеству переходных процессов при сохранении требуемой перегрузочной способности электроприводов 250% от номинального электромагнитного момента.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Кулыгин A.B., Рудаков В.В. Математическая модель одноковшового карьерного экскаватора-лопаты. / Интеллектуальные электромеханические устройства, системы и комплексы: Материалы П Международной научно-практической конференции. -Новочеркасск: ЮРГТУ, 2001. -4.1. - С.38-40.

2. А.Е. Козярук, A.B. Кулыгин Математическая модель механической части карьерного экскаватора. / XXX юбилейная неделя науки СПбГТУ: Материалы межвузовской научной конференции. - СПб.: СПбГТУ, 2002. - Ч VII- С.74-75.

3. Вологин H.A., Козярук А.Е., Рудаков В.В., Кулыгин A.B. Направления модернизации электроприводов главных механизмов карьерных экскаваторов. // Горные машины и автоматика. -К» 5. -2003. - С. 41-44.

4. Вологин H.A., Кулыгин A.B., Козярук А.Е., Линник В.Б. Универсальный стенд для исследования привода переменного тока. / Проблемы экономии топливно-энергетических ресурсов на промпредприятиях и ТЭС: Межвузовский сборник научных трудов. - СПб.: СПбГТУРП, 2002 г. - С.224-229.

5. Козярук А.Е., Кулыгин A.B. Технико-экономические показатели ЭЭС горных машин при использовании преобразователей частоты с активным выпрямителем. // Сборник «Электросила». - № 42. - СПб, 2003 г. г С.54-57.

6. Козярук А.Е., Кулыгин A.B. Активные выпрямители в бесконтактном экскаваторном электроприводе. // Проблемы машиноведения и машиностроения: Межвузовский сборник. -Вып. 29-СПб.: СЗТУ, 2003. - С. 116-119.

РИЦ СПГГИ. 26.11.2003.3.552. Т. 100 экз. 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2

* 2 0 в 5 4

Содержание.

Введение.

1. Анализ существующих систем экскаваторных электроприводов.

1.1. Состав и назначение главных механизмов карьерных экскаваторов - прямых лопат.

1.2. Технические требования к электроприводам главных механизмов экскаваторов.

1.3. Экскаваторные электроприводы постоянного тока по схемам трехобмоточный генератор - двигатель и СМУ-Г-Д.

1.4. Экскаваторные электроприводы постоянного тока по схемам ТВ-Г-Д и ТП-Д.

1.5. Электропривод переменного тока для главных механизмов карьерных экскаваторов.

1.6. Выводы.

2. Математическая модель экскаватора как единой электромеханической системы.

2.1. Методы математического моделирования электроприводов главных механизмов экскаваторов.

2.2. Постановка задачи моделирования экскаватора как единой электромеханической системы.

2.3. Моделирование процессов в главных механизмах экскаваторов.

2.4. Математическая модель электроприводов главных механизмов экскаватора, выполненных по системе СМУ-Г-Д постоянного тока.

2.5. Математическая модель экскаватора ЭКГ-5А.

2.6. Выводы.

3. Электроприводы переменного тока для главных механизмов экскаватора.

3.1. Сопоставление возможных систем экскаваторных электроприводов переменного тока.

3.2. Сопоставление систем управления экскаваторными электроприводами переменного тока.

3.3. Структурная схема экскаваторных электроприводов переменного тока с векторным управлением.

3.4. Математическая модель экскаватора ЭКГ-5А с векторным управлением электроприводами переменного тока главных механизмов.

3.5. Структурная схема экскаваторных электроприводов переменного тока с DTC-управлением.

3.6. Математическая модель экскаватора ЭКГ-5А с DTC-управлением электроприводами переменного тока главных механизмов.

3.7. Выводы.

4. Сопоставление энергетических показателей экскаваторных электроприводов.

4.1. Энергетические соотношения в штатной схеме экскаватора ЭКГ-5А.

4.2. Энергетические соотношения в экскаваторных электроприводах переменного тока с векторным управлением.

4.3. Энергетические соотношения в экскаваторных электроприводах переменного тока с DTC-управлением.

4.4. Выводы.

5. Управляемый выпрямитель с активным передним фронтом.

5.1. Принцип действия выпрямителя с активным передним фронтом.

5.2. Анализ силовой элементной базы для построения выпрямителя с активным передним фронтом.

5.3. Математическая модель выпрямителя с активным передним фронтом.

5.4. Выводы.

Одноковшовые карьерные экскаваторы предназначены для проведения горных работ при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом, а также при строительстве крупных гидротехнических, ирригационных и иных сооружений. Преобладающую часть парка (около 70%) составляют карьерные гусеничные экскаваторы-лопаты с объемом ковша от 5 до 20 м3. Эти машины применяются при разработке тяжелых скальных грунтов и добыче полезных ископаемых с погрузкой в транспорт. Для главных механизмов экскаваторов характерна цикличность работы при экстремальных механических нагрузках, в том числе ударных, которые носят случайный характер [26]. Движение ковша в забое отличается большой неравномерностью вплоть до полного стопорения при встрече с непреодолимым препятствием [99]. Главные механизмы экскаватора работают в режиме частых пусков, реверсов и торможений, количество которых может достигать 300 в час [98].

В настоящее время отечественные карьерные экскаваторы оснащаются, почти исключительно, электроприводом постоянного тока [10, 12, 65, 76]. Иностранные фирмы оснащают карьерные экскаваторы аналогичной конструкции и назначения преимущественно гидроприводом с первичным дизельным агрегатом. Это вызвано тем, что основными потребителями продукции инофирм являются слаборазвитые и развивающиеся страны, карьеры в которых, как правило, не электрифицированы. Электропривод за рубежом - в частности, фирмами Марион, Менк, Бюсайрус (США), а также Демаг (Германия) - применяется в основном для оснащения серий так называемых «скальных» экскаваторов [38]. При этом используются различные схемы электропривода, в частности, фирма Марион оснащает свои машины системой Г-Д постоянного тока.

Очевидно, что от качества работы экскаватора в значительной мере зависит эффективность работы всего горного предприятия. Поэтому к экскаватору, как с точки зрения производительности, так и с точки зрения энергетической эффективности, предъявляются весьма жесткие требования [63]. Такой комплекс качественных показателей может обеспечить только регулируемый электропривод специального исполнения.

Электроприводы главных механизмов большинства экскаваторов, находящихся ныне в эксплуатации в Российской Федерации, выполнены по системе СМУ-Г-Д (силовой магнитный усилитель - генератор - двигатель постоянного тока) [9, 10, 11, 12]. В последние десятилетия развитие экскаваторного электропривода шло главным образом по пути внедрения полупроводниковых статических преобразователей в систему возбуждения генераторов и двигателей постоянного тока. Первоначально это была система ТВ-Г-Д (тиристорный возбудитель - генератор - двигатель постоянного тока) [91]. В последние годы на смену тиристорным возбудителям пришли статические преобразователи на основе силовых транзисторных ЮВТ-модулей [21]. При этом на всех моделях экскаваторов (ЭКГ-5А, ЭКГ-6,3, ЭКГ-8И, ЭКГ-10, ЭКГ-12,5 ЭКГ-15) сохранялась базовая система Г-Д. Единственная серия карьерных экскаваторов-лопат, на которой использован электропривод ТП-Д (тиристорный преобразователь - двигатель постоянного тока) - это серия ЭКГ-20. Однако дальнейшего распространения схема ТП-Д в экскаваторных электроприводах не получила, т.к. уровень высших гармонических составляющих тока, появляющихся в карьерных сетях из-за одновременной работы большого количества силовых тиристорных преобразователей, оказался настолько высок, что встала необходимость массового применения громоздких и дорогостоящих фильтро-компенсирующих устройств.

Система Г-Д в составе экскаваторных электроприводов находится в эксплуатации на протяжении уже нескольких десятилетий, зарекомендовав себя достаточно эффективной и надежной в эксплуатации. Вследствие этого в определенных научных кругах сформировалось мнение, что электропривод постоянного тока для экскаваторных электроприводов является оптимальным. В то же время не следует забывать о весьма существенных недостатках таких систем. Прежде всего, это большая установленная мощность электрических машин в системе Г-Д. Само по себе это обстоятельство не является недостатком, но троекратное электромеханическое преобразование энергии приводит к заметному возрастанию потерь, т.е. к снижению КПД экскаватора. Кроме того, высокие механические и электромагнитные инерционности силовой части электропривода не позволяют полностью использовать сегодняшние возможности в управлении. Очевидно, что система СМУ-Г-Д уже давно морально устарела. Однако ее замена на схему Г-Д пусть даже с самыми совершенными системами возбуждения не приведет к кардинальным изменениям. Конечно, еще продолжительное время экскаваторы с электроприводами постоянного тока будут оставаться в эксплуатации. Одновременное обновление всего экскаваторного парка в России, по всей видимости, невозможно. Тем не менее, приведенные выше факторы заставляют уже сегодня искать новые пути построения электроприводов главных механизмов экскаваторов.

Одним из таких путей является использование для экскаваторных механизмов частотно-регулируемых электроприводов переменного тока. Широкое внедрение в экскаваторный электропривод систем переменного тока до недавнего времени сдерживалось невозможностью создания в приемлемых массах и габаритах достаточно надежных преобразователей частоты экскаваторной мощности. Появление на мировом рынке силовых IGBT-транзисторных модулей и IGCT-тиристорных модулей обусловило новые возможности по созданию силовой части преобразователей частоты. Неоспоримые успехи в развитии микропроцессорной техники открыли новые перспективы по построению систем управления частотным электроприводом переменного тока.

Современные преобразователи частоты выполнены, как правило, по схеме неуправляемый выпрямитель - автономный инвертор напряжения. Это обстоятельство отрицательно скажется на энергетической эффективности экскаваторных электроприводов. В то же время на основе той же элементной базы возможно построение управляемого выпрямителя. Сочетание такого выпрямителя со статическим инвертором в составе преобразователя частоты позволяет реализовать систему экскаваторного электропривода переменного тока, обеспечивающую все характерные для экскаваторов режимы работы.

К настоящему времени проведен большой объем работ по созданию электропривода переменного тока для главных механизмов карьерных экскаваторов, как в Российской Федерации, так и за рубежом. Среди них можно выделить работы Ключева В.И. [49, 50, 51, 52], Полинского М.Б. [80], Миронова J1.M., Микитченко А .Я. [70], Сапельникова А.С., Березина В.В., Ольховникова Б.В. [74], Лисицына В.П. [65], Дружинина А.В. [41, 42], Бабенко А.Г. [8] и многих других. Интерес к экскаваторному электроприводу переменного тока проявляют также ведущие зарубежные фирмы. Так фирма ABB (Швейцария) предложила комплектные экскаваторные электроприводы переменного тока для машин средней мощности (с объемом ковша до 10 м3) [126]. Фирма Bucyrus-Erie (США) в 70-х годах прошлого века полностью перешла на частотно-регулируемый электропривод переменного тока по схеме «преобразователь частоты со звеном постоянного тока - асинхронный двигатель» для экскаваторов всех типоразмеров. В 1980 г. ими был выпущен экскаватор типа 395-В с электроприводом, выполненным по схеме неуправляемый выпрямитель - автономный инвертор напряжения с ШИМ-модуляцией - асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором фирмы Siemens. При суммарной мощности приводов 3000 кВт рекуперация энергии не была предусмотрена. Энергия торможений выделялась в 60-ти ящиках резисторов, установленных на крыше экскаватора, вследствие чего система оказалась громоздкой и имела низкий КПД. В 2001 г. фирма ABB предложила Лебединскому горно-обогатительному комбинату проект модернизации электропривода экскаватора ЭКГ-8И, по которому каждый двигатель должен быть оснащен индивидуальным инвертором с ШИМ-модуляцией, получающим питание от общих шин постоянного тока. Звено постоянного тока связано с сетью через реверсивный управляемый выпрямитель на запираемых тиристорах (GTO) мощностью 1700 кВт и разделительный трансформатор 6,0 / 0,4 кВ, что обеспечивает высокий коэффициент мощности во всех режимах с возможностью рекуперации энергии в сеть.

Таким образом, совершенствование экскаваторных электроприводов переменного тока как в плане повышения эксплуатационной надежности и долговечности механического оборудования, так и в плане повышения энергетических показателей путем построения системы экскаваторных электроприводов как единого комплекса является задачей актуальной.

Главная идея работы состоит в использовании при построении комплексной системы экскаваторных электроприводов переменного тока современной силовой элементной базы и нового алгоритмического обеспечения микропроцессорной системы управления, обеспечивающей ограничение механических нагрузок и снижение потерь энергии как механической, так и электромагнитной природы.

Реализация главной идеи работы позволит создать рациональную систему экскаваторного привода переменного тока, что и явилось целью диссертационного исследования. Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие задачи:

- разработана математическая модель экскаватора как объекта регулирования в виде единой механической системы;

- обосновано применение в экскаваторном электроприводе системы ПЧ-АД с преобразователем частоты, выполненным по схеме активный выпрямитель - автономный инвертор;

- выполнен анализ энергетических характеристик и показателей качества электроэнергии в такой системе;

- обоснован выбор алгоритма частотного управления бесконтактным электроприводом главных механизмов карьерного экскаватора с целью обеспечения максимальной производительности и улучшения динамических характеристик.

При проведении теоретических исследований были использованы аналитические методы теории электропривода [5, 29, 54, 106, 107] и теории автоматического регулирования [15], а также численные методы решения систем дифференциальных уравнений и методы математического моделирования в среде MATLAB [31, 83, 116]. Экспериментальные исследования проводились на лабораторных макетах элементов системы.

Научная новизна работы состоит в том, что в процессе диссертационного исследования были получены следующие результаты.

- Разработана математическая модель экскаватора как единой электромеханической системы. Для подтверждения адекватности модели реальному объекту была реализована модель с электроприводами главных механизмов, выполненными по системе СМУ-Г-Д постоянного тока. Сопоставление результатов расчета и эксперимента показали их удовлетворительную сходимость.

- На основании разработанной модели создана модель экскаватора с электроприводами главных механизмов переменного тока с короткозамкнуты-ми асинхронными двигателями.

- Разработаны системы управления экскаваторными электроприводами переменного тока с алгоритмом векторного управления и с алгоритмом прямого управления моментом. При сопоставлении результатов моделирования предпочтение отдано системе с прямым управлением моментом.

- Создана методика расчета системы регулирования экскаваторным электроприводом с нелинейными регуляторами переменных состояния.

В прикладном плане новизна работы состоит в том, что разработана система управления асинхронным регулируемым электроприводом подъема, напора и поворота экскаватора на базе полупроводникового преобразователя частоты по схеме «активный выпрямитель - автономный инвертор напряжения» с системой автоматического управления, реализующей алгоритм прямого цифрового управления моментом. Для этого разработан алгоритм управления преобразователем частоты по схеме активный выпрямитель - автономный инвертор напряжения применительно к экскаваторным приводам и выполнено теоретическое исследование средствами математического моделирования энергетических соотношений в электроприводах главных механизмов при выполнении расчетного цикла экскавации грунта.

Практическая ценность диссертационной работы состоит в следующем.

- Предлагаемая система электропривода с реализацией алгоритма прямого управления моментом позволяет получать экскаваторный электропривод, имеющий удовлетворительные динамические показатели.

- Разработанная система микропроцессорного управления для комплекса электроприводов главных механизмов одноковшовых карьерных экскаваторов позволяет программными средствами адаптировать систему к любому из главных механизмов экскаватора.

- Разработанная инженерная методика расчета регуляторов систем управления реализует алгоритм прямого управления моментом двигателя.

Результаты исследований использованы при выполнении хоздоговорной работы между кафедрой ЭиЭМ СПГГИ (ТУ) и ОАО «Электросила» в 2002 г.

Основные положения и результаты диссертационной работы были доложены и получили положительную оценку на II Международной научно-практической конференции «Интеллектуальные электромеханические устройства, системы и комплексы» в г. Новочеркасске, на XXX юбилейной неделе науки в СПбГТУ 26 ноября - 1 декабря 2001 г. в г. Санкт Петербурге, а также на ежегодных конференциях молодых ученых в СПГГИ (ТУ) 2000-2002 гг.

5.4. Выводы

- Широкое внедрение силовой полупроводниковой преобразовательной техники во все отрасли промышленности, включая и горную, вызывает необходимость искать новые пути к решению задачи энергосбережения.

- Существующие на сегодняшний день системы фильтрации напряжения весьма затруднительно реализовать в электроприводах большой мощности.

- Создание качественно новых систем электроприводов возможно только на основе новых научно-технических решений.

- Для обеспечения энергосбережения и улучшения качества электроэнергии при эксплуатации электроприводов необходимо внедрение новых систем управления. Одним из вариантов таких систем является активный выпрямитель.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе содержатся научно обоснованные технические разработки, имеющие существенное значение для повышения эффективности работы экскаваторных электроприводов. На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Для экскаваторных электроприводов переменного тока целесообразным является применение системы ПЧ-АД с использованием статических преобразователей частоты, построенных по схеме «активный выпрямитель - автономный инвертор напряжения».

2. Алгоритм управления экскаваторного электропривода - универсальный и позволяет без изменения принципиальной схемы адаптировать систему к любому главному механизму (подъем, напор, поворот и ход), путем перепрограммирования контроллера.

3. Использование выпрямителя с активным передним фронтом позволяет улучшить энергетические характеристики и реализовать специфические режимы работы экскаваторного электропривода, в частности, обеспечить режимы рекуперативного торможения электроприводов. Коэффициент нелинейных искажений может быть обеспечен в пределах (3+5)%, а коэффициент мощности (0,95+0,98), что подтверждается эксплуатационными испытаниями экскаваторов с электроприводом фирмы Siemens.

4. Методика аналитического определения параметров системы DTC электроприводов главных механизмов экскаватора позволяет осуществлять квазиоптимальную настройку систем по быстродействию и качеству переходных процессов при сохранении требуемой перегрузочной способности электроприводов 250% от номинального электромагнитного момента.

1. Абрамович Б.Н., Козярук А.Е., Проскуряков P.M. Шонин ОБ. Проблемы создания электротехнических комплексов для горной и нефтегазовой отрасли // Записки СПГГИ (ТУ). СПб: Изд. СПГГИ (ТУ), 2001 - Т. 147.

2. Алатырев М.С., Быков КВ. Электроприводы с управляемыми выпрямителями на полностью управляемых полупроводниковых приборах // Сб. Электропривод постоянного тока. Состояние и тенденции. М.: Изд. МЭИ, 2002.

3. Амбарцумян Н.А., Рудаков ВВ., Соловьев А.С. Синтез САУ экскаваторных электроприводов с упругими связями // Электротехническая промышленная серия «Электропривод». 1982. - Вып. 4 (102).

4. Амбарцумян Н.А., Дартау В.А., Рудаков В.В., Соловьев А.С. Косвенные методы контроля трудноизмеряемых координат электроприводов с упругими связями // Электротехническая промышленная серия «Электропривод». -1980.-Вып. 3 (83).

5. Андреев В.П., Сабинин Ю.А. Основы электропривода. M.-JL: Госэнергоиз-дат, 1963.

6. Андрущук В.В. Цифровые системы измерения параметров движения механизмов в машиностроении. СПб: Политехника, 1992.

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

8. Бабенко А.Г., Покшин А.В. Применение методов теории нечетких множеств для управления главными электроприводами одноковшовых экскаваторов // Изв. вузов. Горный журнал. 1997. - №9-10.

9. Бариев Н.В. Схемы управления электроприводами мощных экскаваторов и их наладка. M.-JL: Госэнергоиздат, 1962.

10. Бариев Н.В. Электрооборудование и электропривод одноковшовых экскаваторов. -М.: Недра, 1970.11 .Бариев Н.В. Электрооборудование одноковшовых экскаваторов. М.: Энергия, 1980.

11. М.Бариев Н.В. Электрооборудование экскаваторов типов ЭКГ-8 и ЭКГ-8И. -М.: Недра, 1981.

12. ХЪ.Башарин А.В., Голубев Ф.Н., Кепперман В.Г. Примеры расчетов автоматизированного электропривода. M.-J1: Энергия, 1972.

13. ХЪ.Башарин А.В., Новиков В.А., Соколовский Г.Г. Управление электроприводами. JL: Энергия, 1977.

14. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. -М.: Наука, 1975.

15. Богатырев Д.Е., Махонин С В. и др. Микропроцессорные системы управления тяговым асинхронным электроприводом // Электрофорум. 2001. - №2.

16. И.Богрый B.C., Русских А.А. Математическое моделирование тиристорных преобразователей. -М.: Энергия, 1972.

17. Браславский И.Я., Ишматов З.Ш., Барац Е.И. Адаптивная система прямого управления моментом асинхронного двигателя // Электротехника. 2001. -№11.

18. Булгаков А.А. Частотное управление асинхронными двигателями. М.: Энергоиздат, 1982.

19. Вологин Н.А., Кулыгин А.В., Козярук А.Е., Линник В.Б. Универсальный стенд для исследования привода переменного тока // Проблемы экономии топливно-энергетических ресурсов на предприятиях и ТЭС: Межвуз. сб. науч. трудов. СПб: Изд. СПГТУРП, 2002.

20. Волков ДП., Каминская Д.А. Динамика электромеханических систем экскаваторов. М.: Машиностроение, 1971.

21. Буль Ю.Я., Симонов Ю.В. Выбор параметров тиристорных возбудителей для электроприводов экскаваторных механизмов // Электричество. 1976. -№11.

22. Буль Ю.Я., Калашников Ю.Т., Сапилов А.В. и др. Одноковшовые экскаваторы НКМЗ. М.: Недра, 1980.

23. Гайдукевич В.И., Титов Б.С. Случайные нагрузки силовых электроприводов. -М.: Энергоатомиздат, 1983.27Тардзиш В.А., Кальм Э.А., Кричевский Е.С. Автоматизация горного производства на открытых и подземных работах. Л.: Изд. ЛГИ, 1981.

24. Гармаш Н.З., Бережной Ю.И. Конструкция, основы теории и расчета шагающего ходового оборудования горно-транспортных машин. М.: Недра, 1971.

25. Гейлер Л.Б. Основы электропривода. Минск: Вышэйшая школа, 1972.

26. Геращенко Е.И., Геращенко С.М. Метод разделения движений и оптимизация нелинейных систем. М.: Наука, 1975.31 .Герман-Галкин С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MATLAB 6.0. СПб: Корона Принт, 2001.

27. ЪЬ.Дартау В.А., Рудаков В.В., Столяров И.М. Асинхронные электроприводы с векторным управлением. М.-Л.: Энергоатомиздат, 1987.

28. Ъв.Дартау В.А., Соловьев А.С., Россо Т.О., Рудаков В В. Переходные процессы в электроприводах горных машин и установок. СПб: Изд. СПГГИ (ТУ), 1997.

29. Денисов К., Ермилов А., Карпенко Д. Способы управления машинами переменного тока и их практическая реализация на базе компонентов фирмы Analog Devices // CHIP NEWS. 1997. - №7-8.

30. ЪЪ.ДомбровскийН.Г. Экскаваторы. -М.: Машиностроение, 1969.

31. Дацковский Л.Х., Роговой В.И. и др. Современное состояние и тенденции в асинхронном частотно-регулируемом электроприводе (краткий аналитический обзор) // Электротехника. 1996. - №10.

32. Дружинин А.В., Бабенко А.Г. Использование экспертных систем в информационно-управляющих комплексах одноковшовых экскаваторов // Изв. вузов. Горный журнал. 1992. - №7.

33. АЪ.Думаневич А.Н., Потапчук В.А., Якивчик Н.И. Основная элементная база преобразовательной техники // Сб. докл. VII симпозиума «Электротехника 2010». М.: Ассоциация ТРАВЭК.

34. Ефимов А.А., Шрейнер Р.Т. Активные преобразователи в регулируемых электроприводах переменного тока. Новоуральск, 2001.

35. Ефремов И. С. и др. Цифровые системы управления электрическим подвижным составом с тиристорными импульсными регуляторами. М.: Транспорт, 1988.

36. Журин Г.М., Кошевой НС. Опыт перебазирования экскаваторов ЭШ-10/75 и ЭВГ-15 собственным ходом // Добыча угля открытым способом. Изв. ЦНИЭИ угля. 1967. - №6.

37. Иванов А.В. и др. Особенности работы инвертора с широтно-импульсной модуляцией // Электричество. 1979. - №8.48 .Калачев Ю Н. Альтернатива ШИМ-управлению в преобразователях частоты с векторным регулированием // Новости приводной техники. 2001 - №7.

38. Ключев В.И. Ограничение динамических нагрузок электропривода. М.: Энергия, 1971.

39. Ключев В.И., Терехов В.М. Электропривод и автоматизация общепромышленных механизмов. М.: Энергия, 1980.5\.Ключев В.И. Теория электропривода. М.: Энергоатомиздат, 1985.

40. Ключев В.И., Миронов Л.М., Резниковский A.M. и др. Разработка и исследование экскаваторных электроприводов // Электротехника. 2000. - №2.

41. Ковач К.П., Рац И. Переходные процессы в машинах переменного тока. -М.: Госэнергоиздат, 1963.

42. Ковчин С.А., Сабинин Ю.А. Теория электропривода. СПб: Энергоатомиздат, 2000.

43. Козярук А.Е. Системы прямого цифрового управления в асинхронном электроприводе // Тр. III Междунар. (XIV Всерос.) конф. по автоматизированному электроприводу АЭП-2001. Нижний Новгород: Изд. Нижегородского технического университета, 2001.

44. Козярук А.Е., Кулыгин А.В. Технико-экономические показатели ЭЭС горных машин при использовании преобразователей частоты с активным выпрямителем // Сб. «Электросила». СПб, 2003. - № 42.

45. Копылов И.П., Мамедов Ф.А., Беспалов В.Я. Математическое моделирование асинхронных машин. -М.: Энергия, 1969.

46. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин. М.: Высшая школа, 1987.61 .Копырин B.C., Лихошерст В.И., Соколов М.М. Тормозные режимы системы преобразователь частоты двигатель. - М.: Энергоатомиздат, 1985.

47. Красников Ю.Д Современные тенденции развития горной техники // Горный журнал. 2000. - №1.

48. Кулешов А.А. Мощные экскаваторно-автомобильные комплексы карьеров. -М.: Недра, 1980.

49. Кулыгин А.В., Рудаков В В. Математическая модель одноковшового карьерного экскаватора-лопаты // Интеллектуальные электромеханические устройства, системы и комплексы: Мат-лы II Междунар. науч.-практ. конф. Новочеркасск: Изд. ЮРТУ, 2001. - Ч. 1.

50. Лисицын В.П. Схемы управления электроприводами экскаватора ЭКГ-12,5. -М.: Недра, 1978.

51. Малиновский А.К. Автоматизированный электропривод машин и установок шахт и рудников. М.: Недра, 1987.61 .Мартынов М.В., Переслегин Н.Г. Автоматизированный электропривод в горной промышленности. М.: Недра, 1977.

52. Матисон В.А. Векторная система регулирования тока для трехфазных инверторов напряжения // Электротехника. 2001. - № 11.

53. Махно Д.Е. Эксплуатация и ремонт карьерных экскаваторов в условиях Севера. М.: Недра, 1984.

54. Моделирование переходных процессов в электроприводах горных машин / В В. Алексеев, П.В. Алексеев Ю.П. Павлов и др. II Наука в СПГГИ (ТУ). -СПб, 1998. Вып. 3.

55. Мороз В.И. Усовершенствование и способ анализа электропривода постоянного тока карьерных экскаваторов с тиристорными возбудителями генератора: Диссертация на соискание ученой степени канд. тех. наук. Львов: ДУ «Льв1вська полггехшка», 1996.

56. А.Ольховников Б.В., Березин В.В. Состояние и перспективы развития системуправления электроприводами и автоматизация экскаваторов Уралмашзаво-да // Изв. вузов. Горный журнал. 1992. - №10.

57. Панев Б.И. Режимы управления экскаваторами СЭ-3 и ЭКГ-4. М.: Недра, 1966.

58. Подерни Р.Ю. Горные машины и комплексы для открытых горных работ: Уч. для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1985.

59. Попович Н.Г. Динамические режимы автоматизированных подъемных установок с асинхронным электроприводом. Киев: Вища Школа, 1982.

60. Потемкин В.Г. Система инженерных и научных расчетов MATLAB 5.x. -М.: Диалог-МИФИ, 1999. Т. 1-2.

61. Риш А.Я., Соловьев Б.А. Анализ и расчет надежности управления электроприводами. -М.: Энергия, 1984.

62. Розенцвейг А.В., Бессонов И.В., Копысов НА. и др. Сравнение различных систем электропривода карьерных экскаваторов // Промышленная энергетика. 1980. - №4.

63. Рудаков В.В. Специальные вопросы автоматизированного электропривода. -Л.: ЛГИ, 1986.

64. Рудаков В. В. Электроприводы с программным управлением и последовательной коррекцией. Л.: ЛГИ, 1990.

65. Рудаков В В. Динамическая модель автономного автоматизированного электропривода постоянного тока // Оптимизация режимов работы систем электроприводов. Красноярск: Изд. КрПИ, 1995.

66. Сабинин Ю.А., Грузов В.Л. Частотно-регулируемые асинхронные электроприводы. Л.: Энергоатомиздат, 1985.

67. Сандлер А.С., Гусяцкий Ю.М. Тиристорные инверторы с ШИМ. М.: Энергия, 1968.91 .Сандригайло И.Н., Цветков В.Н. Новый карьерный экскаватор ЭКГ-12 и его модификации // Горный журнал. 1999. - №7.

68. Сатовский Б.И. и др. Современные карьерные экскаваторы. М.: Недра, 1971.9Ъ.Сипайлов Г.A., JIooc А.В. Математическое моделирование электрических машин. М.: Высшая школа, 1980.

69. Слежановский О.В., Дацковский Л.Х., Кузьмин И.С. и др. Системы подчиненного регулирования электроприводов переменного тока с вентильными преобразователями. -М.: Энергоатомиздат, 1983.

70. Современный частотно-регулируемый электропривод / Горбань Р.Н., Януко-вич А. Т. II Под ред. Гаврилова А.В. СПб: СПЭК, 2001.

71. Современное и перспективное алгоритмическое обеспечение частотно-регулируемых электроприводов / Козярук А.Е., Рудаков В В. II Под ред. На-родицкого А.Г. СПб: СПЭК, 2002.

72. Соколов М.М. Автоматизированный электропривод общепромышленных механизмов. М.: Энергия, 1976.

73. Соловьев А.С., Соловьев В С. Электропривод одноковшовых экскаваторов. -Л.: Изд. ЛГИ, 1978.

74. Соловьев А. С. Динамика электромеханических систем электроприводов карьерных экскаваторов. Л.: Изд. ЛГИ, 1989.

75. Справочник по автоматизированному электроприводу. // Под ред. В.А. Елисеева и А.В. Шинянского. М.: Энергоатомиздат, 1983.

76. Столяров И.М., Амбарцумян Н.А., Емельянов А.П. Выявительные устройства САУ электроприводов горных машин и установок. Л.: Изд. ЛГИ, 1984.

77. Тиристорные электроприводы карьерных экскаваторов в цветной металлургии: Обзорная информация. Сер. Общеинженерные вопросы цветной металлургии / ЦНИИ цветмет, экономики и информации. 1980.

78. Тиристорный электропривод рудничных и взрывозащищенных электроустановок: Справочное пособие. / Под ред. Пархоменко А.И. М: Недра, 1991.

79. Трещев И.И. Методы исследования машин переменного тока. М.-Л.: Энергия, 1969.

80. Цифровое управление электроприводом // CHIP NEWS. 1999. - №1.

81. Чиликин М.Г. и др. Основы автоматизированного электропривода. М.: Энергия, 1974.

82. Чиликин М.Г., Ключев В.И., Сандлер А.С. Теория автоматизированного электропривода. -М: Энергия, 1979.

83. Чулков Н.Н. Расчет приводов карьерных машин. М.: Недра, 1987.

84. Экскаваторы для открытых горных работ: Каталог-справочник. М.: Энергия, 1980.

85. Электрооборудование на 1140В для угольных машин и комплексов / Траубе Е.С., Волощенко Н.И., Дзюбон В С. и др. М.: Недра, 1991.

86. Эпштейн И. И. Автоматизированный электропривод переменного тока. -М.: Энергоиздат, 1982.

87. Эпштейн В.И., Пронин М.В. Автономные электроэнергетические системы с асинхронными генераторами, двигателями и транзисторными преобразователями // Электрофорум. 2001. - №2.

88. Юньков М.Г. и др. Унифицированные системы тиристорных электроприводов переменного тока наземных буровых установок. М.: Информэлек-тро, 1985.

89. Ямамура С. Спирально-векторная теория электрических цепей и машин переменного тока. Международный центр экономики, науки и техники. -СПб, 1993.

90. Янко-Триницкий А.А. Уравнения переходных электромагнитных процессов асинхронного двигателя и их решение // Электричество. 1951. - №3.

91. Яновская Л.А. Об одном подходе к синтезу дискретно-непрерывных систем в среде MATLAB // Exponenta. Математика в приложениях. 2003. -№3.

92. Ярцев Г.М., Желобанов П.В., Камышев Б.С., Старенький В.А. Экскаваторы ЭКГ-4,6А и ЭКГ-4,6Б: Конструкция и эксплуатация. М.: Машиностроение, 1970.

93. Blaschke F. Das Prinzip der Feldorientierung, die Grundlage flir die TRANS VEKTOR-Regelung von Asynchronmaschienen I I Siemens-Zeitsch, 1971.

94. Casadei D., Rossi C., Serra G., Tani A. A Predictive Voltage-Vector Selection Algorithm in Direct Torque Control of Induction Motor Drives. EPE-PEMC 2002, Cavtat & Dubrovnik, Croatia.

95. Depenbrock M. Direct Self-Control (DSC) of Inverter-Fed Induction Machine // IEEE Transaction On Power Electronics. 1988. - №4. - Vol. 3.

96. Kenny Barbara Я., Lorenz Robert D. Stator and Rotor Flux Bazed Deadbeat Direct Torque Control of Induction Machines // IEEE Industry Applications Society, Annual Meeting, Chicago, September 30-0ctober 4, 2001.

97. Malinowski M., Jasinski M., Kazmierkowxki A. Simple Direct Power Cotrol of Three-Phase PWM Rectifier Using Space Vector Modulation. EPE-PEMC 2002, Cavtat & Dubrovnik, Croatia.

98. Nash J.N. Direct Torque Control, Induction Motor Vector Control Without an Encoder 11 IEEE Transaction On Industry Application. 1997. - №2. - Vol. 33.

99. Takahashi /., Noguchi T. A New Quick-Response and High-Efficiency Control Strategy of an Induction Motor // IEEE Transaction On Industry Application. -1986. №5.-Vol. 22.

100. Электропривод и автоматизация мощных машин. ПО «Уралмаш» / НИИ тяжелого машиностроения. Свердловск, 1988.

101. Преобразователи частоты ACS 600: Технический каталог. ABB Industry Оу. - Хельсинки, 1998.

102. Экскаватор ЭКГ-5А: Дополнение к каталогу деталей и сборочных единиц. Электрооборудование. -М.: Внешторгиздат, 1978.

103. ТУ3431-092-05757908-98. Комплектный электропривод главных механизмов экскаватора ЭКГ-10 типа ЭПЭ-ЭКГ10У2.