автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Улучшение динамических и энергетических показателей электроприводов экскаваторов, выполненных на базе моноблочного транзисторного преобразователя с прямым обменом энергией с сетью

На правах рукописи

МОГУЧЕВ Максим Владимирович

УЛУЧШЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ЭКСКАВАТОРОВ, ВЫПОЛНЕННЫХ НА БАЗЕ МОНОБЛОЧНОГО ТРАНЗИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ С ПРЯМЫМ ОБМЕНОМ ЭНЕРГИЕЙ С СЕТЬЮ

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Самара - 2006

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет» на кафедре автоматизированного электропривода.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор

Микитченко Анатолий Яковлевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Рассказов Федор Николаевич

кандидат технических наук, доцент

Павленко Сергей Викторович

Ведущая организация:

ОАО «Рудоавтоматика», г. Железногорск Курской области

Защита состоится « б » июля 2006 г. в Ючас. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.217.04 при Самарском государственном техническом университете по адресу г. Самара, ул. Молодогвардейская, д.244, Главный корпус, ауд. 200

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СамГТУ.

Отзывы по данной работе в двух экземплярах, заверенные печатью, просим отправлять по адресу: Россия, 443100, г. Самара, Молодгвардейская ул. д.244, Главный корпус, Самарский государственный технический университет, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.217.04,

тел.: (846) 242-38-91, факс (846) 278-44-00, e-mail: aees@samgtu.ru.

Автореферат разослан « »2 » июня 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д212.217.04, ^

Кандидат технических наук, доцент

Е. А. Кроткое

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время в России наиболее массовыми машинами, используемыми для погрузки породы на горно-обогатительных комбинатах, являются одноковшовые карьерные экскаваторы ЭКГ-8 и ЭКГ-10 и экскаваторы-драглайны ЭШ-6/45 и ЭШ-10/70. Основной системой электропривода на этих машинах является система генератор-двигатель с магнитными усилителями. Эта система морально и физически устарела и требует модернизации. Модернизация существующих и разработка новых систем электроприводов экскаватора направлена, прежде всего, на повышение быстродействия системы, повышение ее надежности и улучшение энергетических показателей. Для достижения этих целей различные производители предлагают заменить магнитные усилители тиристорными или транзисторными преобразователями или полностью заменить систему генератор-двигатель на систему транзисторный преобразователь - двигатель постоянного тока.

Анализ показывает, что транзисторные электропривода всех производителей выполнены по системе с автономным инвертором напряжения (АИН). Недостатками такой системы являются наличие в системе батареи конденсаторов большой емкости (не менее 100 мкФ на 1 кВт мощности нагрузки), отсутствие гальванической развязки приводов экскаватора. Большая часть производителей располагает систему управления электропривода в шкафах открытым монтажом. Это приводит к длительным простоям экскаватора в случае отказа электроники.

Повышения надежности экскаваторных систем электропривода можно добиться использованием моноблочной структуры электропривода. Такой подход позволяет снизить время восстановления работоспособного состояния системы до 15 минут. Это время не фиксируется эксплуатационными службами как время простоя. Тиристорные системы управления электроприводами с использованием такого подхода выпускает ОАО «Рудоавтоматика».

На данном этапе представляет интерес разработка и исследование экскаваторного электропривода по системам транзисторный возбудитель-генератор-двигатель и транзисторный преобразователь-двигатель постоянного тока на базе моноблочных быстродействующих преобразователей.

Цель работы. Улучшение динамических, энергетических и надежностных показателей электроприводов экскаваторов, выполненных по системам транзисторный возбудитель-генератор-двигатель и транзисторный преобразователь-двигатель.

Задачи исследований.

- разработка транзисторного преобразователя с прямым обменом энергией с сетью.

- повышение надежности транзисторных электроприводов экскаваторов.

- повышение быстродействия существующих систем электропривода.

- улучшение энергетических показателей электроприводов экскаваторов на базе быстродействующих преобразователей.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались методы математического анализа, теории электропривода, теории автоматического управления, методы компьютерного моделирования и физического макетирования,.

Достоверность полученных результатов. Достоверность результатов диссертационной работы обеспечена корректным применением адекватного математического аппарата, широко апробированных на практике вычислительных программных комплексов и подтверждена результатами экспериментальных исследований на физическом макете.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Релейный способ формирования тока нагрузки, при котором энергия в режиме рекуперации отдается в ту же фазу сети, из которой потребляется в режиме потребления;

2. Моноблочная структура преобразователя, позволяющая повысить надежность электроприводов экскаваторов за счет уменьшения времени восстановления работоспособного состояния системы;

3. Математическая модель преобразователя с релейным способом формирования тока нагрузки и прямым обменом энергией с сетью;

4. 3-контурная структура системы электропривода транзисторный возбудитель-генератор-двигатель, позволяющая повысить быстродействие;

5. Программное обеспечение моноблока транзисторного преобразователя с прямым обменом энергией с сетью.

Научная новизна. В диссертационной работе получены следующие основные научные результаты:

- показано, что предложенный способ формирования тока позволяет осуществлять прямой обмен энергией с сетью;

- показано, что предложенная трехконтурная структура электропривода по системе транзисторный возбудитель-генератор-двигатель, позволяет снизить выбросы тока при стопорении системы на 40-60%;

- показано, что в системе транзисторный преобразователь-двигатель постоянного тока, построенной на базе предложенного преобразователя с прямым обменом энергией с сетью, коэффициент сдвига близок к единице во всех режимах работы привода, коэффициент мощности электропривода превышает аналогичный показатель электропривода с тиристорным преобразователем.

Практическая ценность.

- разработана конструкция моноблока преобразователя с прямым обменом энергией с сетью;

- разработаны методики проектирования моноблока транзисторного преобразователя с релейным способом формирования тока нагрузки и прямым обменом энергией с сетью;

- разработана программа для упрощенного расчета радиатора для силовых полупроводниковых приборов.

Реализация результатов работы. По материалам диссертации на ОАО «Рудоавтоматика» разработан комплект документации и изготовлено 2 опытных образца моноблока транзисторного преобразователя с релейным способом

формирования тока нагрузки и прямым обменом энергией с сетью мощностью 37.5 кВт. Разработан комплект документации и изготовлен шкаф транзисторного преобразователя для электропривода насоса мощностью 75 кВт. На базе результатов работы ведется разработка моноблока транзисторного преобразователя для системы транзисторный возбудитель-генератор-двигатель для экскаватора ЭКГ-5. Разработана и используется на ОАО «Рудоавтоматика» программа для упрощенного расчета радиатора для силовых полупроводниковых приборов. Получено решение о выдаче патента Российской Федерации на релейный способ формирования тока и группу устройств для его осуществления. Получено так же 3 акта о внедрении результатов работы на ОАО «Рудоавтоматика».

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

- конференциях в г Оренбурге, г. Магнитогорске в 2000-2005 г.

- на заседаниях научно-технического совета ОАО «Рудоавтоматика»,

- научно-практическом семинаре кафедры АЭП МЭИ в 2006 г.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5-ти глав, заключения, библиографического списка, включающего 108 наименования и 3 приложения. Работа изложена на 191 листе основного машинописного текста, содержит 134 рисунка и 27 таблиц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении на основе анализа требований к экскаваторному электроприводу и существующих систем электропривода обоснована актуальность темы работы. Сформулирована цель работы.

В первой главе сформулированы задачи работы.

Для того, чтобы увеличить производительность экскаватора, а так же уменьшить нагрузки на его электрическое и механическое оборудование, а следовательно, увеличить его надежность и срок службы, необходимо увеличить быстродействие и надежность электроприводов экскаватора. Этого можно достичь переходом на использование электроприводов, выполненных на базе транзисторных преобразователей. Эти электропривода могут строиться по системам транзисторный возбудитель-генератор-двигатель (ТрВ-Г-Д), транзисторный преобразователь-двигатель постоянного тока (ТрП-ДПТ) или преобразователь частоты-асинхронный двигатель (ПЧ-АД). Все существующие на сегодняшний день электропривода по системам ТрВ-Г-Д и ТрП-Д выполнены по системе с автономным инвертором напряжения и общим звеном постоянного тока. Обобщенная схема экскаваторных электроприводов по системе ТрВ-Г-Д приведена на рис. 1. Анализ показывает что, во-первых, при таком построении системы все привода экскаватора гальванически связаны; во-вторых, для нормальной работы электроприводу необходима конденсаторная батарея (емкостью не менее 100 мкФ на 1 кВт мощности нагрузки); в третьих конструктивное исполнение большинства приводов не позволяет быстро найти и устранить

С1

i * + \ +

LwvJ гОп г>од мм 1/-VW-J г-О— -On ивлор-хад V \ Uj>U п LvwJ Г-О- -0-1 поворот-ход \ V гп, двряч

Us*-1 п сд

i + '—т—' f НИ

UZ10 +

возможную неисправность. Все эти недостатки снижают надежность электропривода. Кроме того, в системе ТрП-Д не обеспечивается рекуперация энергии. Рассеивание энергии торможения двигателей происходит на балластных резисторах.

Проведен так же стоимостной анализ и анализ энергетических показателей (Cos ф и КПД) различных систем электропривода на примере экскаватора ЭКГ-5. Результаты анализа показывают, что наиболее предпочтительными системами для экскаватора являются системы с транзисторными преобразователями.

Вторая глава посвящена разработке алгоритма работы и схемотехники транзисторного преобразователя с прямым обменом энергией с сетью.

В работе предлагается использовать релейный способ формирования тока нагрузки. Он предполагает два устойчивых состояния системы (рис. 2). Первое - нагрузка потребляет энергию из сети, при этом ток нагрузки растет (участок 1-2). Второе - нагрузка отдает энергию в сеть, при этом ток в нагрузке падает (участок 2-3). Поочередным включением этих двух режимов достигается формирование заданной формы тока нагрузки. Ток при этом изменяется от минимального (Imin) до максимального (Imax) значения. Разница между ними называется «токовым коридором». Отличие предлагаемого способа от ранее существующих состоит в том, что и в режиме потребления и в режиме рекуперации нагрузка подключается к одному и тому же линейному напряжению сети.

рис. 1 Обобщенная схема экскаваторной системы ТрВ-Г-Д

1>

In

Д1

'mi

dl

ti

рис. 2 Релейное формирование тока

Для осуществления такого алгоритма работы необходимо два канала передачи энергии: канал потребления и канал рекуперации. На рис. 3 приведены варианты силовой схемы преобразователя для однофазной нагрузки. На рис. 3 а) приведена схема с раздельными каналами передачи энергии, на рис. 3 б) - с совмещенными. На этих схемах канал потребления включает в себя неуправляе-

мый выпрямитель 3 и коммутатор 4, канал рекуперации - неуправляемый выпрямитель 6 и инвертор ведомый сетью 7.

Конденсаторы С1 и С2 служат только для ограничения перенапряжений на транзисторах.

Транзисторы коммутатора работают под управлением релейного регулятора тока. Инвертор ведомый сетью работает в крайнем инверторном режиме и в процессе формирования тока нагрузки не регулируется.

При таком построении преобразователя коммутатор и инвертор работают независимо друг от друга.

Для выбора окончательной схемы преобразователя был собран физический макет на дискретных элементах на напряжение 36 В и ток 10 А. Анализ результатов экспериментов показывает, что требования к системам управления и форма потребляемых из сети и формируемых в нагрузке токов у обоих схем практически одинаковы. Различие состоит в том, что в схеме с раздельными ка-

налами к транзисторам инвертора при нулевом задании прикладывается переменное напряжение. Для того чтобы защитить эти транзисторы от пробоя, последовательно с ними включаются диоды. Дальнейший анализ соединений силовых приборов, их общего количества и конструктивного построения преобразователя показывает, что конструктивно проще осуществить вариант с совмещенными каналами передачи энергии. Этот вариант и принят для дальнейших исследований.

Третья глава посвящена разработке методики по выбору силовых конденсаторов и транзисторов преобразователя и определению требований к системе управления.

Основным критерием правильного выбора элементов преобразователя являются безопасная работа силовых транзисторов и конденсаторов. Т.е. необходимо, чтобы ток и напряжение на этих элементах не превышали допустимых для них значений. Для транзисторов важно так же чтобы частота включений не превышала разрешенной производителем. Эти условия обеспечиваются двумя путями: выбором параметров силовых элементов и выбором такого режима работы системы управления, при котором частота импульсов управления транзисторами не превышает допустимого для транзисторов и снабберных цепей уровня.

Для исследований был собран физический макет преобразователя мощностью 5 кВт.

Анализ показывает, что частота переключения транзисторов будет максимальна при минимальных активном сопротивлении и индуктивности нагрузки, максимальном напряжении в звене постоянного напряжения (на выходе выпрямителя 3), минимальном токе задания и минимальной ширине «токового коридора».

Ограничивать частоту переключений транзисторов предлагается с помощью задания минимально допустимой ширины «токового коридора».

В работе выведена упрощенная формула (1), позволяющая вычислить минимально-допустимую ширину токового коридора:

Д1 =

>1Т у ^доп^пшш I р 2т 2 / ^доп^птш _1\2 ТТ 2/ ^доп^птш .14

4иЗПН е птт Азадтт Vе Ч ~иЗПН +4

О (а ^доп^ппил _ 1\

П (ГШ! V Ч

,(1)

где

Д1 - ширина «токового коридора», А,

иЗПн ~ напряжение в звене постоянного напряжения (на выходе выпрямителя 3, В,

Кпшт - минимально возможное по условиям эксплуатации активное сопротивление нагрузки, Ом,

Ьп тт - минимально возможная по условиям эксплуатации индуктивность нагрузки, Гн,

{ти - допустимая частота включений транзистора (задается производителем), Гц.

Таким образом, в процессе проектирования системы управления коммутатором рассчитывается минимально допустимая ширина «токового коридора». Далее она закладывается в программу как минимально-допустимая.

Для того, чтобы определить критерии выбора силовых транзисторов и конденсаторов, необходимо исследовать влияние их параметров на работу преобразователя. Т.к. конструкция транзисторного преобразователя не позволяет этого сделать, была составлена математическая модель преобразователя на инструментальном языке программирования Delphi. Уравнения, описывающие работу преобразователя (2), (3) получены из эквивалентной схемы замещения (рис. 4) с изменяющимися во времени эквивалентными сопротивлениями силовых транзисторов и диодов. На этой модели проведены исследования влияния

емкости конденсатора в звене постоянного напряжения на амплитуду тока и напряжения на силовых транзисторах для различных мощностей нагрузки.

'1,5^5+1^=0, 't6Rt6 + 'd2Rd2=0> 't7Rt7 + Id3Rd3 't8Rt8+Id4Rd4=0, It9Rt9 + Id5Rd5 = 0,

I|10RtlO +'d6Rd6 =0. ItlR„+Id7Rd7=0,

It2Rt2 + 'd8Rd8 = 0, It3Rt3+Id9Rd9=0'

It4Rt4+Idl0Rd)0=0, Ia+It5-Idl-I.6+Id2=0, lb+It7-Id3-Id8+ld4=<X IC + It9-Id5-1.10+ Id6=0,

I,3-Id9+I„=0;

U -1.2+ In =0,

IdlRdl ~ Id5Rd5 ~ Id6Rd6 + ld2Rd2 = 0,

'd3Rd3 _ Id5Rd5 ~~ 'd6Rd6 + Id4Rd4 = ItlRtl +It2Rt2 -I.4Rt4 _It3Rt3 =0> IdlRdl +I,3R,3 +If4Rt4 +Id2Rd2 =0,

рис. 4 Расчетная схема замещения силовой схемы преобразователя

,(2)

(И,

<ИЬ

Л Л1

1ь*ь + Ц — +

-115+^1 <ИЯ Аи

!ь Л

Я»

Л

Л " Ь А Ь с

' + 1«з».з:

1,7 + 1аз-1.9+1<15-С1 <11

<ш

А

Л + 1„7-1,1+111

1„=0

А А А

: О

Т.к. большие мощности преобразователя необходимы в большинстве случаев в системе преобразователь-двигатель, то при моделировании предполагалось, что питающее напряжение - промышленное - 380 В.

По результатам расчетов построены кривые удельных значений емкости конденсатора и относительных значений амплитуды тока через транзисторы (относительно номинального тока нагрузки). Они приведены на рис. 6 - рис. 5. Как видно из рисунка, емкость конденсатора должна быть не менее 25-30мкФ на 1 кВт мощности нагрузки. Это в 3-4 раза меньше, чем в широко распространенной сейчас системе с автономным инвертором напряжения с ШИМ регулированием.

г« |ю

I 5

2 1 в 1 в

1 4 Ч 12 $ 1 е ов

06 04

02 0

<•

—<*—■""""

ггой ход-

' ' _ 1

200 400

мощность нагрузки, кВт

600

рис. 5 Зависимость амплитуды тока через транзисторы от мощности нагрузки

О 200 400 600

мощность нагрузки, кВт

рис. 6 Зависимость удельной емкости конденсатора в звене постоянного напряжения от мощности нагрузки

Преобразователи малой мощности в большинстве своем в экскаваторных приводах работают в системах возбуждения генераторов. А эти системы часто работают с пониженными напряжениями питания. Поэтому были проведены исследования влияния этого параметра на амплитуду тока и напряжения на транзисторе. Результирующая кривая минимально необходимой удельной емкости для различных напряжений питающей сети приведена на рис. 8. Результирующие кривые для амплитуды тока через транзисторы при минимально-необходимой емкости приведены на рис. 7 Мощность нагрузки при этом по-

стоянна и равна 5 кВт. Как видно из рисунка, с уменьшением напряжения минимально необходимая емкость растет.

50 --------

!»—\---;

| 30 -------1

I 20 :---\--

| Ю-----.-

о - I ■ . . I . ■ . I . . . . I . --

О 50 100 150 200 250

напряжение, В

рис. 8 Зависимость удельной емкости конденсатора в звене постоянного напряжения от питающего напряжения

Четвертая глава посвящена обеспечению надежности электроприводов с транзисторными преобразователями.

Повысить надежность приводов предлагается с помощью моноблочного построения электропривода. Такой подход позволяет снизить время восстановления работоспособного состояния электропривода до 15 минут. А это время не фиксируется службами эксплуатации горнодобывающего предприятия как время простоя. В результате анализа силовой схемы преобразователя разработан

функционально законченный моноблок преобразователя. Функциональная схема моноблока приведена на рис. 9. Она включает в себя четыре полумостовых модуля силовых ЮВТ-транзисторов, силовые конденсаторы, комплекс датчиков, подключенный к входным и выходным выводам моноблока и снабберные цепи (на рисунке не показаны). Моноблок включает в себя так же схему управления (СУ) и источник питания (ИП).

Кроме разработки принципиальной схемы особое внимание уделено конструкции моноблока. Это связано с тем, что при открывании и закрывании транзистора ток, протекающий через него и приложенное к нему напряжение имеют очень большие скорости изменения. В связи с этим любые паразитные индуктивности приводят к перенапряжениям на транзисторах и выходу их из строя. Для того чтобы этого из-

нагруэ ка

ХОЛОСТОЙ я од

0 60 100 150 200 250

напряжение, В

рис. 7 Зависимость амплитуды тока через транзисторы от питающего напряжения

рис. 9 Схема моноблока преобразователя

бежать используется специальная конструкция силовых шин и специальные защитные (снабберные) ЛСО-цепи. В ходе подготовки диссертационной работы были разработаны и собраны два моноблока мощностью 37.5 кВт. Фотографии моноблоков представлены на рис. 10.

рис. 10 Моноблок преобразователя

На базе двух одинаковых моноблоков без изменения их схемотехники можно собрать следующие варианты электроприводов (рис. 11): электропривод по системе транзисторный возбудитель-генератор-двигатель, двухзонный электропривод по системе транзисторный преобразователь-двигатель постоянного тока, два электропривода по системе транзисторный преобразователь-двигатель постоянного тока с однозонным управлением, электропривод по системе преобразователь частоты - асинхронный двигатель с двухфазным двигателем и

преобразователь частоты

1 2 3 4 1234 Д1

------

------

I I !б I

а, О

1 2 3 4

г111-^----

б)

' I

| I» I

в)

.Л-И-СЕ^Ц,-----

—%

М1 _ ®

------

д)

рис. 11 Варианты электроприводов на базе разработанных моноблоков

- асинхронный двигатель с трехфазным двигателем.

Программное обеспечение двух моноблоков в составе электропривода совершенно одинаковое и состоит из трех частей (рис. 12): подпрограмма определения роли (коммутатор или инвертор), подпрограмма работы коммутатором и подпрограмма работы инвертором.

При подаче питания на схему управления моноблоком автоматически по сочетанию входных и

на^ло

анализ состояния моноблока и выбор роли

работа в качестве инвертора ведомого сетью

1

работа в качестве коммутатора

рис. 12 Общая блок схема программного обеспечения

выходных напряжений определяется роль моноблока и далее происходит переход на соответствующую подпрограмму.

На рис. 13 приведена обобщенная схема экскаваторных электроприводов по системе ТрВ-Г-Д с использованием разработанного блока. Из рисунка видно, что все привода гальванически развязаны, батарея конденсаторов отсутствует.

Пятая глава посвящена исследованию энергетических показателей и показателей быстродействия в системах электропривода с транзисторными преобразователями.

При исследовании были рассмотрены системы транзисторный возбудитель-генератор-двигатель и транзисторный преобразователь-двигатель постоянного тока. Для сравнения были рассмотрены так же аналогичные тиристор-ный системы. Структурные схемы рассмотренных систем приведены на рис. 14 Структура системы управления принята такой же, как в серийно выпускающихся сейчас ОАО «Рудоавтоматика» экскаваторных электроприводах. Для экспе-I риментальных исследований были

Л собраны физические макеты всех

рассматриваемых систем.

Для того, чтобы встроить в существующую систему тири-сторный возбудитель-генератор-двигатель транзисторный возбудитель, был введен дополнительный контур напряжения. Таким образом, получилась четырехкон-турная система с четырьмя чередующимися контурами тока и напряжения. Далее для уменьшения инерционности системы был исключен внутренний контур напряжения. В результате получилась трехконтурная система с двумя подчиненными контурами тока. При сравнении систем учтено, что схема тиристорного возбудителя - нулевая, а транзисторного - мостовая.

В системе транзисторный преобразователь-двигатель постоянного тока реализована двухкон-турная система с контурами тока

1 1,2,2 1 1/*у"У"У\1 под мы , *

г-О— напор-ход \ \ п

п

+

ш

рис. 13 Обобщенная схема экскаваторной системы ТрВ-Г-Д с разработанным преобразователем

Система тиристорный возбудитель-генератор-двигатель

I-га-1 ч-^

-0-

4-хконтурная система транзисторный возбудитель-генератор-двигатель

3-хконтурная система транзисторный возбудитель-генератор-двигатель

Система тиристорный преобразователь-двигатель

-о-

Система транзисторный преобразователь-двигатель рис. 14 Структурные схемы рассматриваемых систем

и напряжения. Причем в качестве контура тока используется встроенный контур тока преобразователя. Силовая схема тиристорного преобразователя - нулевая. Регулятор тока - пропорционально-интегральный.

В рассматриваемых системах все переходные процессы пуска, реверса и торможения формируются за счет задатчика интенсивности. Поэтому быстродействие преобразователя на такие процессы влияния не оказывает. В таблице 1 приведено время пусков, реверсов и торможений систем генератор-двигатель с различными возбудителями.

Таблица 1 Параметры работы системы Г-Д с различными возбудителями

параметр Г-Д с тиристорным возбудителем Четырехконтурная система Г-Д с транзисторным возбудителем Трехконтурная система с транзисторным возбудителем

1 2 3 4

перерегулирование по току в динамических режимах, А 0 0 0

время пуска, с 0.7 0.65 0.6

время реверса, с 1.45 1.2 1.1

Как видно из таблицы, в транзисторных системах время переходных процессов меньше. Но это объясняется повышенным коэффициентом усиления транзисторного возбудителя, а не его быстродействием.

Для того, чтобы исследовать быстродействие системы был исследован режим стопорения привода. В таком режиме внешний контур напряжения и положительная обратная связь по току размыкаются, и работает только контур тока якоря двигателя. Возмущающим воздействием в таком режиме будет ЭДС двигателя, выходным - ток якоря.

По передаточным функциям контура тока по возмущению выведены выражения для установившейся динамической ошибки по току в режиме стопорения:

- система тиристорный возбудитель-генератор-двигатель

е =-Е"'ах'Кв-, (4)

Яя!' + коп ' крт' ^г" кпр

где Етах - темп спадания ЭДС,

- 4-хконтурная система транзисторный возбудитель-генератор-двигатель:

Е = -

ЕщахС^вО + ^РН2 • кррт • ^OHl) + кррт ' ^ОТз)

+ 'СРН2 • кррт • k0Hi) + kPPT ■ котз) + кот] • крт -кг ■ кРН2 • кРРТ

- 3-хконтурная система транзисторный возбудитель-генератор-двигатель:

Ещах(^В + кррт • кртз)_

,(5)

Е =

+ кррт' котз)+ кот]' крт'кг ■ кррт - система тиристорный преобразователь-двигатель

е =

Т„Е

_ и "шах

кПр' коп

- система транзисторный преобразователь-двигатель

Em„v

(6)

(7)

8 =

R„i + кРРТ • кот1

(8)

Анализ этих выражений показывает:

- чем меньше время стопорения, тем больше ошибка регулирования по то- чем больше эквивалентный коэффициент усиления преобразователя, тем меньше ошибка регулирования.

Для оценки перерегулирования по выведенным передаточным функциям с помощью компьютерной программы Maple были построены переходные функции. При этом использовались конкретные параметры имеющихся физических макетов. Эти функции приведены на рис. 15 - рис. 16 Как видно из рисунков, в системе транзисторный возбудитель-генератор-двигатель минимальные выбросы тока должна обеспечивать 3-хконтурная система.

" система ТВ-Г-Д

"4-хконтурная система ТрВ-Г-Д " 3-хконтурная система ТрВ-Г-Д

0.5

0.6

07

0.8

0.9

рис. 15 Переходные функции систем генератор-двигатель

9 h<t)

О 0.02 0 04 0 06 0 08 0 1 0 12 0.14 0 16 0.18 t рис. 16 Переходные функции систем преобразователь-двигатель

А в системе транзисторный преобразователь-двигатель постоянного тока выбросов тока при стопорении вообще не должно быть.

Для проверки сделанных выводов были проведены опыты стопорений на физических макетах всех систем. В таблице 2 приведены относительные максимальные значения тока в режимах плавного (0.25-0.5 с) и резкого (менее 0.2 с) стопорения. Как видно из таблицы и рисунков, выводы, сделанные на основе теоретических исследований полностью совпадают с результатами экспериментов.

Г-Д с тиристорным возбудителем Четырехконтурная система Г-Д с транзисторным возбудителем Трехконтурная система Г-Д с транзисторным возбудителем Система тиристорный преобразователь-двигатель Система транзисторный преобразователь-двигатель постоянного тока

1 2 3 4 5 6

плавное стопорение 32% 28% 0% 0% 0%

резкое стопорение 100% 75% 48% 250% 0%

При исследовании энергетических показателей систем тиристорный преобразователь-двигатель и транзисторный преобразователь-двигатель по экспериментальным кривым тока и напряжения в цикле пуск - работа с установившейся скоростью - торможение были определены среднецикловые значения коэффициента сдвига, коэффициента искажения тока и коэффициента мощности. В таблице 3 приведены значения этих коэффициентов для рассматриваемых систем. Как видно из таблицы в системе с транзисторным преобразователем коэффициент сдвига близок к единице во всех режимах работы; среднецикловой

коэффициент мощности у транзисторной системы существенно выше, чем у тиристорной.

Таблица 3 Энергетические показатели систем преобразователь-двигатель постоянного тока

система Транзисторный преобразователь- Тиристорный преоб-

двигатель постоянно- разователь-двигатель

го тока

я и « и ее о « о

процесс пуск установив ин режим X и * о а. ? пуск установивши режим Я и £ о о. е

длительность процесса 1,, с 0.65 1 0.5 0.85 0.85 0.65

коэффициент искажения, кИ1 0.902 0.480 0.666 0.692 0.692 0.699

коэффициент сдвига, кс, 0.989 0.996 0.998 0.22 0.49 0.347

среднецикловой коэффициент искажения, к„ 0.651 0.694

среднецикловой коэффициент сдвига, кс 0.994 0.353

среднецикловой коэффициент мощности, к„ 0.647 0.245

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе получены следующие основные результаты:

1. Разработан способ релейного формирования тока, позволяющий осуществлять прямой обмен энергией с сетью. Разработана так же принципиальная силовая схема преобразователя, реализующего данный способ.

2. На базе исследований, проведенных на физическом макете и математической модели, разработана методика по расчету элементов преобразователя. Она включает в себя выбор силовых транзисторов и конденсаторов. В частности, емкость конденсатора в звене постоянного напряжения не должна быть меньше 25 мкФ на 1 кВт мощности нагрузки. В методику входит так же расчет минимального «токового коридора», который обеспечивает безопасную работу силовых транзисторов. Так же рассчитываются минимально необходимые частоты дискретизации сигналов с датчиков тока и напряжения, минимально необходимое время перекрытия импульсов управления в инверторе.

3. Для повышения надежности электроприводов экскаватора предложено использовать моноблочную структуру преобразователя. Это позволяет снизить время восстановления работоспособного состояния системы до 15 минут. Раз-

работана конструкция и программное обеспечение моноблока преобразователя. Конструкция моноблока является модульной, не содержит внутренних настроечных элементов и позволяет собирать два моноблока в один преобразователь по шинам звена постоянного напряжения по линиям минимальной длины без использования гибких кабелей. На базе преобразователя из двух моноблоков можно собрать следующие варианты электроприводов: электропривод по системе ТрВ-Г-Д, 2 однозонных электропривода по системе ТрП-ДПТ, двухзонный ЭП по системе ТрП-ДПТ, электропривод по системе ПЧ-АД с двухфазным двигателем и электропривод по системе ПЧ-АД с трехфазным двигателем.

4. Показано, что применение транзисторного преобразователя в электроприводе по системе транзисторный возбудитель-генератор-двигатель позволяет снизить выбросы тока двигателя при резких стопорениях за время менее 0.1 с. на (40-60)%. Это позволяет снизить нагрузки на электрическое и механическое оборудование экскаватора.

5. Показано, что применение транзисторного преобразователя в электроприводе по системе транзисторный преобразователь-двигатель постоянного тока позволяет получить Coscp системы близким к единице во всех режимах работы привода, а так же исключить выбросы тока при стопорениях системы.

6. Показано, что разработанный преобразователь позволяет формировать в однофазной нагрузке переменный синусоидальный ток частотой до 70 Гц.

Основное содержание работы отражено в следующих публикациях

1. Могучев М. В., Микитченко А. Я., Костомаров A.C. Датчик комплекса переменных динамической механической характеристики // Вестник ОГУ, №3, 2001.

2. Могучев М. В., Микитченко А.Я., Греков Э.Л., Гачковский С.Г., Новичков Е. В. Малая ветроэнергетика Оренбуржья // Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 30-летию Оренбургского государственного университета «Учебная, научно-производственная и инновационная деятельность высшей школы в современных условиях». - Оренбург: ОГУ, 2001.

3. Могучев М. В., Греков Э.Л. Частотно-управляемый электропривод на базе непосредственного преобразователя частоты с улучшенными динамическими свойствами // Второй международный конгресс студентов, молодых ученых и специалистов «Молодежь и наука - третье тысячелетие»/У8ТМ'02: тезисы докладов. - Москва, 2002, С 13-14.

4. Могучев М. В., Микитченко А.Я. Транзисторные преобразователи постоянно-переменного тока с звеном постоянного напряжения // Межвузовский сборник научных трудов «Электротехнические системы и комплексы». - Магнитогорск: МГТУ, 2004, С 61-66.

5. Могучев М. В. Программа для расчета размеров ребристого радиатора для полупроводниковых силовых приборов // Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ №2004611219, 27.07.2004, РФ, российское агентство по патентам и товарным знакам (Роспатент). - Москва, 2004.

И 3 772 •Я??*'

6. Могучее М.В., Микитченко А.Я. Транзисторные преобразователи с рекуперацией энергии в сеть // Труды IV международной (XV Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу «Автоматизированный электропривод в XXI веке: пути развития», Ч. I. - Магнитогорск, 2004, С. 284286.

7. Могучев М.В., Микитченко А.Я. Способ релейного формирования тока и устройство для его осуществления // Решение о выдаче патента на группу изобретений. Заявка № 2005102050 (002620). Дата подачи 31.01.2005, РФ, российское агентство по патентам и товарным знакам (Роспатент). - Москва, 2005.

8. Могучев М.В., Микитченко А.Я. Влияние транзисторного двухступенчатого НГТЧ с релейным регулированием токов на сеть // Электротехнические системы и комплексы. Межвузовский сборник научных трудов. - Магнитогорск: МГТУ, 2004, С 22-26.

9. Могучев М.В. Электропривода на базе преобразователя с релейным регулированием тока // Материалы региональной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов Оренбургской области. Часть 2. -Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2005.

Личный вклад автора. Все основные положения диссертации разработаны автором лично. В работах написанных в соавторстве автору принадлежит разработка математических моделей [1, 2, 3, 4, 5, 7], расчетная часть [4, 6], обработка результатов исследований [1,4,6, 8].

Разрешено к печати диссертационным советом Д 212.217.04

Протокол № 9 от 19.04.06

Подписано в печать 26.05.06. Формат 60x84 1/16 Бумага типографская №1 Печать офсетная. Уч.-изд. лист 1.0 Тираж 100 экземпляров

Подразделение оперативной полиграфии Оренбургского ЦНТИ 460018, г. Оренбург, проспект Победы 13

Введение.

1. Анализ перспективных систем. Задачи работы.

1.1 Требования к электроприводам основных механизмов экскаваторов.

1.2 Существующие разработки на базе транзисторных преобразователей, удовлетворяющие требованиям к электроприводу экскаваторов.

1.3 Анализ существующих и перспективных систем электроприводов экскаваторов по энергетическим и стоимостным показателям.

1.4 Напряжения и токи в нагрузке, обеспечиваемые преобразователями частоты.

1.5 Задачи работы.

2. Разработка транзисторного преобразователя.

2.1 Способ релейного формирования тока нагрузки.

2.2 Построение преобразователя с релейным формированием тока нагрузки.

2.3 Сравнение работы рассматриваемых схем преобразователей.

2.4 Выводы по главе.

3. Выбор силовых транзисторов и конденсаторов.

3.1 Общие положения.

3.2 Допущения, принятые при математическом описании.

3.3 Определение требований к системе управления.

3.4 Построение математической модели.

3.5 Исследование работы возбудителя в электроприводе по системе транзисторный возбудитель-генератор-двигатель.

3.6 Исследование работы преобразователя в электроприводе по системе транзисторный преобразователь- двигатель постоянного тока.

3.7 Выводы по главе.

4. Повышение надежности электропривода с транзисторным преобразователем и релейным формированием тока нагрузки.

4.1 Защиты и блокировки в преобразователе с релейным формированием тока нагрузки.

4.2 Разработка моноблока преобразователя с релейным формированием тока нагрузки.

4.3 Конструктивные особенности построения моноблока.

4.4 Построение электропривода с моноблочным транзисторным преобразователем с релейным формированием тока нагрузки.

4.5 Выводы по главе.

5. Повышение быстродействия и улучшение энергетических характеристик электроприводов экскаваторов на базе транзисторных преобразователей.

5.1 Общие сведения.

5.2 Динамические показатели электроприводов.

5.3 Энергетические показатели электроприводов.

5.4 Исследование возможности применения транзиторного преобразователя в электроприводах переменного тока.

5.5 Выводы по главе.

Технологический процесс добычи полезных ископаемых состоит из следующих операций. Сначала бурятся взрывные скважины, и горные породы разрушаются при помощи взрывов. Далее разрушенная горная порода грузится при помощи экскаваторов в транспортные средства. Затем порода транспортируется на горно-обогатительную фабрику.

Для погрузки породы используются экскаваторы различного вида в зависимости от прочности и удельного веса породы. Для погрузки взорванных скальных пород используют карьерные одноковшовые экскаваторы. Они имеют укороченную стрелу и лопату повышенной прочности. Для вскрышных работ используют экскаваторы-драглайны. Они, наоборот, имеют удлиненную стрелу. Ковш у них подвешен на тросах.

На горно-обогатительных комбинатах (ГОКах) наиболее массовыми машинами являются карьерные одноковшовые экскаваторы ЭКГ-8 и ЭКГ-10 и экскаваторы драглайны ЭШ-6/45 и ЭШ-10/70.

К электроприводам основных механизмов одноковшовых экскаваторов с прямой лопатой относят привода подъема, напора, поворота и гусеничного хода. У драглайнов к таким приводам относят привода подъема, поворота, тяги и шагающего хода. Требования, предъявляемые к этим механизмам, обусловлены технологическим процессом, конструкцией механизма и условиями эксплуатации /3/. Для лебедочных механизмов одноковшовых экскаваторов (подъем, напор, тяга) к таким специфическим особенностям относят следующие:

1) циклический характер работы в повторно-кратковременном режиме с частыми пусками, реверсами и торможениями;

2) наличие режимов опускания порожнего ковша, которое целесообразно выполнять на повышенной скорости;

3) широкий диапазон изменения и несимметрия статических нагрузок относительно направления движения;

4) механизмы являются многомассовыми с упругими кинематическими связями, управляющие или возмущающие воздействия вызывают колебания упруго связанных масс;

5) наличие в цикле экскавации продолжительных режимов, когда привод должен работать со скоростью, близкой к нулю и развивать на валу двигателя значительный момент - режим «удержания ковша»;

6) наличие в цикле экскавации стопорения механизмов напора и подъема.

7) диапазон регулирования скорости (4-6): 1.

Для опорно-поворотных механизмов :

1) циклический характер работы в повторно-кратковременном режиме с пусками, реверсами и торможениями;

2) реактивный характер момента нагрузки при относительно небольшом его значении (20% от стопорного значения);

3) наличие активной составляющей момента нагрузки от возможного крена экскаватора и ветровой нагрузки (до 20% от стопорного значения);

4) наличие упруго связанных с платформой инерционных масс, переходные процессы сопровождаются механическими колебаниями;

5) значительный приведенный к валу двигателя момент инерции, в 510 и более раз превышающий момент инерции двигателей, механизм работает преимущественно в переходных режимах;

6) изменения приведенного к валу двигателя момента инерции в зависимости от загруженности ковша и положения рукояти ковша;

7) большое передаточное отношение механизма и, следовательно, большой, приведенный к валу двигателя зазор в зубчатых передачах (при изношенных механизмах может достигать до 1.5 оборота двигателя);

8) диапазон регулирования скорости (3-4): 1.

Для механизмов гусеничного хода:

1) режим работы - повторно-кратковременный, момент нагрузки от реактивного, превышающего номинальный момент, до активного при движении машины под уклон, составляющего до 30% от номинального момента двигателя;

2) возможны стопорения механизма при наезде гусениц на препятствия;

3) для обеспечения маневренности экскаватора требуется плавное регулирование скорости правой и левой гусениц и по отдельности и одновременно;

4) машина может двигаться под уклон со скоростью, больше номинальной;

5) диапазон регулирования скорости (3-4): 1.

Условия эксплуатации карьерных экскаваторов:

1) температуры окружающего воздуха для различных климатических исполнений:

-45 . +45 °С для исполнения У,

-50 . +45 °С для исполнения XJI,

50 для- исполнения Т;

2) высокая запыленность окружающего воздуха (содержание невзрывоопасных и неагрессивных частиц до 3 г\м3);

3) влажность воздуха до 85% при температуре +20 °С;

4) механические воздействия: тряска, удары, вибрация, наклоны;

5) ограниченная мощность карьерных сетей, большие колебания питающего напряжения (-30 - +20%);

6) ограниченные зоны обслуживания ввиду стесненного размещения оборудования в корпусе экскаватора;

7) эксплуатация оборудования в полевых условиях, которые обусловливают затруднения в обслуживании и ремонте техники, нехватку квалифицированного обслуживающего персонала.

Из вышеприведенных особенностей и условий эксплуатации вытекают следующие требования, предъявляемые к электроприводам основных механизмов одноковшовых экскаваторов:

1) бесступенчатое регулирование скорости в указанных диапазонах, обеспечении реверса и генераторного торможения;

2) ограничение момента в статических и динамических режимах;

3) ограничение рывка в переходных процессах;

4) минимальное время переходных процессов при ограничении максимального момента, рывка и ускорения;

5) жесткость механических характеристик привода должна обеспечивать удержание ковша и позиционирование механизма при заданной скорости равной нулю, контроль нагруженности электропривода и участие электропривода в демпфировании механических колебаний механизма;

6) электропривод должен сохранять работоспособность при просадках напряжения сети, возникновение аварийных режимов в электроприводе при внезапном отключении питания недопустимо.

Наиболее распространенной системой электропривода для основных механизмов экскаватора, обеспечивающей вышеприведенные требования, до сегодняшнего 'дня остается система генератор-двигатель (Г-Д). Для регулирования возбуждения на генераторах и двигателях использовались на более ранних системах магнитные усилители (МУ), на более современных - тири-сторные или транзисторные возбудители. Статистика использования различных систем управления электроприводов одноковшовых экскаваторов по 10 основным горнодобывающим предприятиям СНГ приведена в таблице 1 /3/.

Как видно из таблицы 1, большинство используемых экскаваторов имеют морально и физически устаревшую систему МУ-Г-Д и требуют модернизации.

Таблица 1

Горнодобывающее предприятие Число экскаваторов Система электропривода

МУ-Г-Д ТВ-Г-Д ТрВ-Г-Д

Михайловский ГОК 53 33 20

Лебединский ГОК 60 33 26

Стойленский ГОК 44 37 3

Оренбургасбест» 16 6 10

Оленегорский ГОК 21 4 14 3

Карельский окатыш» 41 4 35 2

Соколовско-Сорбайский ГОК 130 109 21

Ковдорский ГОК 16 10 6

Полтавский ГОК 58 50 8

Кустанайасбест» 21 21 -

Всего 460 307 143 5

Она может быть направлена на достижение следующих целей:

- повышение надежности системы электропривода;

- улучшение быстродействия;

- улучшение энергетических показателей;

На сегодняшний день возможны три пути модернизации экскаваторного электрооборудования:

1) все электропривода основных механизмов заменяются на электропривода переменного тока по системе преобразователь частоты - асинхронный двигатель (ПЧ-АД);

2) на экскаваторе остаются штатные двигатели постоянного тока, штатная система Г-Д заменяется на систему управляемый преобразователь -двигатель (УП-Д), в качестве преобразователя используется тиристорный или транзисторный преобразователь;

3) на экскаваторе остаются штатные двигатели постоянного тока, остается штатная система Г-Д, магнитные усилители заменяются тиристорны-ми или транзисторными возбудителями.

Кратко охарактеризуем специфические черты каждого направления.

Первое- направление модернизации подразумевает полную замену электрооборудования на экскаваторе. Электропривода по системе ПЧ-АД могут быть реализованы несколькими путями. В качестве преобразователей частоты могут быть использованы:

- преобразователи со звеном постоянного тока;

- непосредственные преобразователи частоты (НПЧ).

Каждый вид, в свою очередь подразделяется еще на несколько типов:

- преобразователи со звеном постоянного тока: автономные инверторы напряжения (АИН) и автономные инверторы тока (АИТ);

- НПЧ разделяют по схемам выпрямления и по пульсности: нулевые (трехпульсные и эквивалентные шестипульсные), мостовые (шестипульс-ные), двенадцатипульсные, и т. д., существуют и так называемые кольцевые схемы, в которых преобразователи соединены в кольцо.

По конструктивному исполнению ПЧ могут выполняться и на тиристорах и на транзисторах.

На сегодняшний день большинство предлагаемых на рынке преобразователей частоты предназначены для механизмов со спокойным режимом работы и преимущественно в двигательном режиме. К таким механизмам относят насосы, вентиляторы и т.п. Из производителей можно выделить следующих. Зарубежные: Siemens, ABB, HITACHI, OMRON и т.д., отечественные: ТРИОЛ, ЗАО «Эрасиб» (г. Новосибирск), ОАО «Электросила».

Наиболее распространенным конструктивным решением для преобразователей частоты является транзисторный АИН с ШИМ и неуправляемым выпрямителем (НУВ) на входе. Упрощенная силовая схема такого преобразователя представлена на рис. 1.

М1

VD11 ^--

3Q) к

VD12 рис.1 Упрощенная силовая схема электропривода по системе АИН-АД без рекуперации энергии

В таком преобразователе энергия из сети через неуправляемый выпрямитель VD1-VD6 накапливается в конденсаторе С1. Для обмена энергией между конденсатором и двигателем предназначен автономный инвертор VT1-VT6 (энергия передается от конденсатора к двигателю) и обратный неуправляемый рыпрямитель VD7-VD12 энергия передается от двигателя к конденсатору). В тормозных режимах механическая энергия двигателя преобразуется в электрическую и накапливается в конденсаторе С1, повышая на 8

VD1

VD3

VD5

R1

VT1

2\ 2\ 2\

С1

VT3 VD7

17

Л -L Л

VT5J

Ни i Ю

VD9

VD2

VD4 VD6-][^ л

VT7

VT2

VT4

VT6 Ж

VD8

4L 2 vd1 1 нем напряжение. Для предотвращения перенапряжения включается узел «слива» энергии, состоящий из дополнительного транзистора VT7 и сопротивления R1, на котором рассеивается лишняя энергия. Для того, чтобы рекуперировать энергию обратно в сеть, такой преобразователь необходимо комплектовать дополнительным блоком рекуперации, который представляет собой тиристорный или транзисторный инвертор.

Такое построение преобразователя позволяет получить практически синусоидальные токи в нагрузке. Напряжение, приложенное к двигателю, при этом имеет импульсный характер. Диапазон частот тока в нагрузке составляет от единиц до нескольких сотен герц. Получение частоты выходного тока ниже 2 Гц требует специального алгоритма управления ШИМ. А это усложняет программное обеспечение преобразователя. Ток, потребляемый из сети, практически всегда имеет Cosq) близкий к единице, но содержит высшие гармонические составляющие. Таким образом, для совместимости с сетью приводу по системе АИН-АД требуется фильтрокомпенсирующее устройство для подавления высших гармоник потребляемого тока.

Экскаваторные привода с двухзвенными преобразователями частоты с 80-х годов прошлого века применяет в своих одноковшовых экскаваторах американская фирма Bucyrus-Erie. Это экскаваторы типов 395-В, 295-BII, л

290-BII с емкостью ковша 17-34 м /3/.

Для улучшения массогабаритных показателей и уменьшения количества силовых элементов фирмы-производители таких систем предлагают объединять привода основных механизмов по шинам постоянного тока. По такой схеме реализованы привода экскаватора 295-BII (емкость ковша 34 м ) фирмы Bucyrus-Erie. Электропривода по аналогичной схеме предлагает ОАО «Электропривод» (силовое оборудование произведено фирмой SIEMENS). Но кроме вышеперечисленных достоинств такая система обладает и одним существенным недостатком: все привода получаются гальванически связанными, что отрицательно сказывается на надежности работы всего экскаватора.

Если привод по системе АИН с ШИМ для рекуперации энергии в сеть требует дополнительного узла рекуперации, то в приводах по системам АИТ-АД и НПЧ-АД это происходит автоматически и дополнительных узлов не требуется. Упрощенная силовая схема привода по системе АИТ-АД приведена на рис. 2.

На рис. 2 тиристоры VS1-VS6 представляют собой управляемый выпрямитель, запираемые тиристоры VS7-VS12 - АИТ. рис.2 Упрощенная силовая схема электропривода по системе АИТ-АД

Электропривода по системе АИТ-АД не получили широкого распространения в связи с тем, что данная система обеспечивает ступенчатую форму тока и, как следствие, колебание скорости около нуля.

В системах с АИН и АИТ энергия к двигателю подводится и отводится от него последовательно через несколько блоков (неуправляемый выпрямитель - АИН и обратный выпрямитель - блок рекуперации в системах с АИН и управляемый выпрямитель - АИТ в системах с АИТ). Причем мощность каждого из этих блоков должна быть не меньше мощности двигателя. Таким образом, общая установленная мощность электропривода минимум в 3 раза больше мощности электродвигателя.

От такого недостатка избавлены электроприводы по системе НПЧ-АД. В них энергия подводится к двигателю по нескольким параллельным ветвям одновременно. Это позволяет повысить общий КПД системы.

Использование тиристоров в качестве силовых приборов позволяет повысить надежность системы за счет того, что тиристор может выдерживать большие токовые перегрузки. С другой стороны, тиристор- это одноопераци-онный прибор. Это обусловливает необходимость использования специальных алгоритмов управления или узлов искусственной коммутации. Токи, получаемые в нагрузке, имеют кроме первой гармоники высшие гармонические составляющие. Они не создают активного момента, а только дополнительно греют двигатель. Одним из главных недостатков тиристорных НПЧ является низкая максимальная величина частоты вращения двигателя. Плавное регулирование частоты выходного напряжения выше 25 Гц затруднено. Выходом из этой ситуации могут послужить следующие меры:

- установка двигателя повышенной мощности и с меньшим числом пар полюсов (при этом габариты двигателя не увеличиваются),

- питание двигателя токами с частотой не выше 25 Гц или изготовление специального двигателя /8/.

Использование фазового управления тиристорами в составе НПЧ является причиной низкого Coscp системы в целом. Потребляемый из сети ток так же содержит высшие гармонические составляющие. Для совместимости тиристорного НПЧ с питающей сетью необходимо использовать ФКУ для компенсации первой гармоники тока и подавления высших гармонических составляющих.

От этого недостатка избавлены транзисторные НПЧ. Транзистор является полностью управляемым прибором. При использовании соответствующих алгоритмов управления это позволяет получить практически синусоидальные токи и в нагрузке и в сети. Coscp системы близок к единице практически во всех режимах работы привода. Диапазон частот выходного тока составляет от 0 до сотен Герц. С другой стороны перегрузочная способность транзистора как правило не превышает 2 на отрезке времени в несколько микросекунд. Это требует повышенного внимания к защите преобразователя. Время включения и выключения транзистора на два порядка меньше аналогичных параметров тиристора. В связи с этим силовая схема не должна содержать паразитных индуктивностей и емкостей. А это накладывает жесткие ограничения на конструкцию силовой части и требует повышенных затрат на проектирование преобразователя.

Универсальные привода для подъемно-транспортных и центробежных механизмов по системе тиристорные НПЧ-АД выпускаются отечественными и зарубежными производителями. Из отечественных производителей можно назвать ЗАО «Эрасиб» (выпускает НПЧ с нулевыми и мостовыми схемами соединения тиристоров мощностью до 132 кВт), ООО «Элпри», ОАО «ВНИИР» (г. Чебоксары) (мощность до 500 кВт), корпорация «ТРИОЛ» (преобразователи частоты мощностью до 5 МВт). Из зарубежных производителей наиболее активно на российском рынке работают фирмы SIEMENS, ABB 111, /3/.

Второй путь модернизации электрооборудования состоит в замене системы Г-Д на систему тиристорный преобразователь-двигатель (ТП-Д) или транзисторный преобразователь-двигатель.

Система ТП-Д обусловливает дополнительные проблемы при эксплуатации:

- возможное опрокидывание инвертора (при «подхватывании» ковша в приводе подъема при выходе из режима повышенной скорости или при пропадании или значительном снижении питающего напряжения);

- потребление значительной реактивной мощности на низких скоростях вращения двигателя;

- потребление несинусоидального тока из сети.

Наиболее значительной проблемой является опрокидывание инвертора. При этом в цепи якоря двигателя могут протекать токи, превышающие максимально допустимые и могущие вызвать поломку, как двигателя, так и механического оборудования. Кроме того, при таком аварийном режиме, как правило, выходят из строя тиристоры.

Наработанный опыт в управлении тиристорным преобразователем и разработка более надежных схем управления и защиты позволяет применять данную систему электропривода на экскаваторах. ОАО «Электропривод» (бывший ВНИИ Электропривод) с 1978 года ввело в эксплуатацию более 20 экскаваторов ЭКГ-20 с системой ТП-Д /6/. Большая часть их (18 машин) функционирует до сегодняшнего времени. Как показывает опыт эксплуатации этих машин, большая часть отказов (39.3%) происходит из-за системы управления. Это указывает на необходимость более внимательного подхода к проектированию этого узла. Проблемам разработки систем ТП-Д для экскаваторов посвящены и работы /9/, /10/, /11/, /12/.

Третий путь модернизации заключается в замене только системы возбуждения электрических машин. В качестве возбудителей могут выступать тиристорные или транзисторные преобразователи. Обобщенные схемы подключения возбудителей изображены на рис. 3-5.

На рис. 3 изображена обобщенная силовая схема экскаватора ЭКГ-10 с тиристорными возбудителями. Каждая обмотка возбуждения имеет индивидуальный возбудитель (UZ1-UZ8). Каждый возбудитель представляет собой тиристорный преобразователь с нулевой или мостовой схемой включения тиристоров.

На сегодняшний день основными производителями таких систем являются ОАО «Электропривод», ОАО «Электросила» и ОАО «Рудоавтомати-ка» /4/.

ОАО «Электропривод» строит свои системы на основе тиристорных блоков Б3801. В отличие от приведенной схемы (рис.3) все блоки возбудителей питаются от одного трансформатора. рис.3 Упрощенная схема подключения тиристорных возбудителей с индивидуальными звеньями постоянного тока рис.5 Упрощенная схем подключения возбудителей по системе АИН с общим звеном постоянного тока

Каждый из возбудителей представляет собой однофазный нереверсивный (для обмотки возбуждения двигателей) или реверсивный (для обмотки возбуждения генераторов) управляемый (для двигателей подъема) или полууправляемый (для двигателей напора и поворота) выпрямитель. Такая схема имеет хорошие массогабаритные показатели. Но в такой схеме из-за общего трансформатора не обеспечивается гальванической развязки приводов. Кроме того, требуется специальное исполнение генераторов со средней точкой обмоток возбуждения. Так же необходимо применять специальные меры для улучшения коммутации генераторов из-за высоких пульсаций напряжения возбудителя.

ОАО «Электросила» выполняет свои системы на базе блоков тири-сторного управления БТУ-200 (для возбудителей), и БТУ-630 для возбуждения синхронного двигателя. Возбудители представляют собой мостовые трехфазные схемы в приводах подъема и напора и нулевую схему в приводе поворота. Такая схема обеспечивает хорошую управляемость приводов, а так же большое быстродействие и маневренность экскаватора. Вся система управления для обеспечения надежности разделена на ячейки. При этом блок управления приводом подъема содержит 18 ячеек, блоки управления приводами напора и поворота - по 19 ячеек. В комплект входят так же несколько резервных ячеек для каждого блока управления. При производстве системы ОАО «Электросила» ориентируется преимущественно на импортные комплектующие. Это позволяет повысить надежность электроники. Предполагается, что срок службы всех компонентов в ячейке примерно одинаков и при выходе из строя ячейки ее просто заменяют, а старую не ремонтируют. Однако резервирование ячеек не обеспечивает уменьшения времени простоя экскаватора в случае отказа ячейки (среднее время замены неисправной ячейки составляет почти 2.5 часа) /4/. Неудачные конструктивные решения приводят к частым остановкам экскаватора из-за потери контакта в разъеме или поломки механических частей.

ОАО «Рудоавтоматика» в качестве возбудителей использует моноблочные экскаваторные тиристорные преобразователи типа ПТЭМ. Каждый преобразователь собран по нулевой трехфазной реверсивной схеме. В схеме используются развязывающие трансформаторы. Обмотка возбуждения каждого генератора имеет свой трансформатор, обмотки возбуждения двигателей объединены по переменному току и имеют один трансформатор на три привода 151. Конструктивно моноблоки представляют собой функционально законченную безналадочную конструкцию. Все настройки осуществляются снаружи блока на специальной плате обвязок. Такая конструкция позволяет сократить простои экскаватора в случае неисправности блока до 10-15 минут. Сами блоки могут заменяться неквалифицированным персоналом.

Кроме того, на базе ПТЭМа легко построить электропривода по системам тиристорный регулятор напряжения - асинхронный двигатель, тири-сторный преобразователь - двигатель постоянного тока, асинхронно-вентильный каскад и непосредственный преобразователь частоты - асинхронный двигатель.

На рис.4 приведена примерная схема с использованием возбудителей на базе АИН. Каждая обмотка возбуждения имеет индивидуальный возбудитель. Каждый возбудитель представляет собой комплектный преобразователь, состоящий из АИН (UZ1-UZ3, UZ7-UZ9, UZ15), НУВ с блоком «слива» энергии или сетевым инвертором (UZ4-UZ6, UZ10-UZ12,UZ16) и батареи конденсаторов (С1-С8).

Такая схема обеспечивает хорошие форсировки приводов и их гальваническую развязку. Но она практически не используется из-за очень большого количества силовых ключей. На рис.5 приведена модернизированная схема. Каждая обмотка возбуждения имеет индивидуальный АИН (UZ1-UZ7). Неуправляемый выпрямитель с блоком «слива» энергии или сетевым инвертором (UZ8) является общим для всех обмоток возбуждения, батарея конденсаторов (С1) так же общая.

Такую схему включения нескольких преобразователей с автономным инвертором напряжения впервые предложила фирма ABB.

Подобные схемы используют ОАО «Электросила» и «Объединенная энергия» (для экскаватора ЭКГ-10) и ЗАО «Робитекс» (для экскаватора ЭКГ-5). В качестве преобразователя для питания обмотки возбуждения синхронного двигателя у всех перечисленных производителей используется отдельный тиристорный преобразователь. Звено постоянного тока питается от отдельного трансформатора (ОАО «Электросила» и «Объединенная энергия») или представляет собой генератор собственных нужд (ЗАО «Робитекс»). Инвертор, рекуперирующий энергию в сеть, не используется. На всех системах для «слива» лишней энергии установлены мощные реостаты. Основным недостатком данной схемы является то, что все обмотки возбуждения гальванически связаны. Это требует повышенного внимания при разработке защит, применяемых в данной схеме.

В последнее время практически все системы экскаваторного электропривода выполняются на основе микропроцессорного управления. Это подразумевает не только использование микропроцессоров для управления силовыми ключами, но так же и более широкие средства диагностики и индикации работы экскаватора. С использованием микропроцессоров появляется возможность без особых усилий контролировать не только ход технологического процесса, но и огромное количество второстепенных параметров вплоть до состояния каждого силового ключа. Так же в последнее время появилась тенденция использования управляющих сетей внутри каждого отдельного экскаватора. Например, последняя разработка ОАО «Рудоавтома-тика» представляет собой систему ТВ-Г-Д, в которой все тиристорные возбудители объединены во внутреннюю сеть по интерфейсу RS-485. Большая часть релейной аппаратуры и все настройки приводов сосредоточены в специальном технологическом контроллере (ТК). ТК позволяет заменять моноблоки возбудителей не только внутри одного экскаватора, но и между разными экскаваторами. Настройка моноблоков происходит автоматически при установке моноблока в шкаф. По такой системе на лето 2005 года работает 2 экскаватора: ЭКГ-10 №133 на Лебединском ГОКе и ЭКГ-8УС № 61 на Стой-ленском ГОКе.

Таким образом, с точки зрения качества регулирования и надежности работы лучшими являются привода по системе транзисторный НПЧ-АД. Для обеспечения надежности строить такие привода желательно используя принцип моноблочности.

Но следует учитывать, что мощные привода по системе транзисторный НПЧ-АД на сегодняшний день не вышли из стадии опытных образцов. Кроме того, ситуация в России такова, что подавляющее большинство работающих экскаваторов имеет привода на постоянном токе. Абсолютное большинство новых экскаваторов проектируется так же под системы постоянного тока. Поэтому представляется интересным разработка и исследование транзисторного преобразователя, который позволил бы улучшить надежность, энергетические показатели и быстродействие существующих приводов.

В связи с этим целью данной работы является улучшение динамических, энергетических и надежностных показателей электроприводов экскаваторов на постоянном токе, выполненных по системам транзисторный возбудитель - генератор - двигатель и транзисторный преобразователь - двигатель.

5.5 Выводы по главе

Результаты теоретических и практических исследований позволяют сделать следующие выводы:

1. Чем больше коэффициент усиления преобразователя в системах электропривода генератор-двигатель и преобразователь-двигатель постоянного тока, тем меньше величина установившейся динамической ошибки регулирования по току в режиме стопорения;

2. Чем меньше время стопорения в системах электропривода генератор-двигатель и преобразователь-двигатель постоянного тока, тем больше величина динамической ошибки регулирования по току;

3. Использование в системе генератор-двигатель транзисторного возбудителя позволяет снизить выбросы тока при стопорении. В 4-хконтурной системе транзисторный возбудитель-генератор-двигатель перерегулирование по току на 25% меньше чем в аналогичной системе с тиристорным возбудителем. В 3-хконтурной системе перерегулирование еще на 27% меньше;

4. Использование транзисторного преобразователя в системе электропривода преобразователь-двигатель постоянного тока позволяет полностью избежать выбросов тока при стопорении системы;

5. Использование транзисторного преобразователя в системе электропривода преобразователь-двигатель постоянного тока позволяет получить коэффициент сдвига потребляемой энергии близким к единице во всех режимах работы электропривода;

6. Использование транзисторного преобразователя в системе электропривода преобразователь-двигатель постоянного тока позволяет повысить коэффициент мощности потребляемой энергии во всех режимах работы электропривода;

7. Преобразователь с релейным способом формирования тока нагрузки позволяет формировать в нагрузке переменный синусоидальный ток частотой от 0 до 70 Гц.

Заключение

В работе получены следующие основные результаты:

1. Разработан способ релейного формирования тока, позволяющий осуществлять прямой обмен энергией с сетью. Разработана так же принципиальная силовая схема преобразователя, реализующего данный способ.

2. На базе исследований, проведенных на физическом макете и математической модели, разработана методика по расчету элементов преобразователя. Она включает в себя выбор силовых транзисторов и конденсаторов. В частности, емкость конденсатора в звене постоянного напряжения не должна быть меньше 25 мкФ на 1 кВт мощности нагрузки. В методику входит так же расчет минимального «токового коридора», который обеспечивает безопасную работу силовых транзисторов. Так же рассчитываются минимально необходимые частоты дискретизации сигналов с датчиков тока и напряжения, минимально необходимое время перекрытия импульсов управления в инверторе.

3. Для повышения надежности электроприводов экскаватора предложено использовать моноблочную структуру преобразователя. Это позволяет снизить время восстановления работоспособного состояния системы до 15 минут. Разработана конструкция и программное обеспечение моноблока преобразователя. Конструкция моноблока является модульной, не содержит внутренних настроечных элементов и позволяет собирать два моноблока в один преобразователь по шинам звена постоянного напряжения по линиям минимальной длины без использования гибких кабелей. На базе преобразователя из двух моноблоков можно собрать следующие варианты электроприводов: электропривод по системе ТрВ-Г-Д, 2 однозонных электропривода по системе ТрП-ДПТ, двухзонный ЭП по системе ТрП-ДПТ, электропривод по системе ПЧ-АД с двухфазным двигателем и электропривод по системе ПЧ-АД с трехфазным двигателем.

4. Показано, что применение транзисторного преобразователя в электроприводе по системе транзисторный возбудитель-генератор-двигатель позволяет снизить выбросы тока двигателя при резких стопорениях за время менее 0.1 с. на (40-60)%. Это позволяет снизить нагрузки на электрическое и механическое оборудование экскаватора.

5. Показано, что применение транзисторного преобразователя в электроприводе по системе транзисторный преобразователь-двигатель постоянного тока позволяет получить Coscp системы близким к единице во всех режимах работы привода, а так же исключить выбросы тока при стопорениях системы.

6. Показано, что разработанный преобразователь позволяет формировать в однофазной нагрузке переменный синусоидальный ток частотой до 70 Гц.

1. Ключев В.И. Теория электропривода: учеб. для вузов. 2-е изд. пе-рераб. и доп. М.:Энергоатомиздат, 1998. - 704 с. ил.;

2. Микитченко А .Я. Разработка и исследование частотно-управляемого асинхронного электропривода по системе НПЧ-АД для машин предприятий горнодобывающей промышленности. Дисс. докт. техн. наук. -М.:МЭИ, 1999.-274 е.;

3. Микитченко А.Я., Остриров В.Н. Современное состояние и тенденции развития электроприводов горных машин для открытых разработок. -Привод и управление, 2004, №1-2, с. 5-14;

4. Павленко С.В. Системы тиристорный возбудитель-генератор-двигатель отечественного производства для экскаваторов лопат. Сравнительный анализ и опыт эксплуатации. - Привод и управление, 2004, № 1-2, с. 57-64;

5. Лузянин А. М. Микитченко А.Я., Греков Э. JI. Системы управления экскаваторными электроприводами производства ОАО «Рудоавтомати-ка». Привод и управление, 2004, №1-2, - с. 50-55;

6. Парфенов Б.М. Тиристорный элетропривод карьерных экскаваторов. Привод и управление, 2004, № 1-2, с. 39-44;

7. Иванов В.В., Сироткин Е.Я., Вологин Н.А. Система управления главными приводами карьерных экскаваторов на основе транзисторных возбудителей и микропроцессорного управления. Привод и управление, 2004,1.2, с. 45-50;

8. Греков Э.Л. Разработка и исследование электропривода основных механизмов экскаваторов по системе НПЧ-АД на базе эквивалентных шести-пульсных схем. диссертация на соискание ученой степени к.т.н. Самара., СамГТУ, 2003;

9. Усманов A.M. Разработка и исследование тиристорного электропривода основных механизмов экскаваторов. Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н. М/.МЭИ, 1977;

10. Ключев В. И., Калашников Ю.Т., Микитченко А.Я. Проблемы экскаваторного электропривод и рациональные пути их решения. «Автоматизированный электропривод» материалы IX всесоюзной научно-техническойконференции. М., 1986. - с. 281 -287;

11. Ключев В. И., Вуль Ю. А., Усманов А. М. Разработка и исследование тиристорного электропривода поворота экскаватора. Труды МЭИ. Автоматизированный электропривод промышленных установок. Вып. 223, 1975,-с. 6-16;

12. Микитченко А.Я. Разработка и исследование экскаваторного тиристорного электропривода с улучшенными энергетическими показателями. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. М., МЭИ, 1978;

13. Экскаваторы ЭКГ-8И, ЭКГ-6.3УС, ЭКГ-4У. Инструкция по наладке и эксплуатации электроприводов 3519.99.00.000 ИЭ;

14. Справочник по электрическим машинам: в 2 т. Т.1, под редакцией Копылова И. П., Клокова Б. К. М., Энергоатомиздат, 1988. - 454 с. с ил.;

15. Справочник по электрическим машинам: в 2 т. Т.2, под редакцией Копылова И. П., Клокова Б. К. М., Энергоатомиздат, 1988. - 688 с. с ил.;

16. Кравчик А. Э., Шлаф М. М., Афонин В. И., Соболенская Е. А. асинхронные двигатели серии 4А. Справочник. М., Энергоатомиздат, 1982. - 504 е., с ил.;

17. Сарваров А. С. Энергосберегающий электропривод вентиляторных механизмов по системе НПЧ-АД с программным формированием напряжения. Диссертация на соискание ученой степени д.т.н., Магнитогорск,2002 г.;

18. Сатовский Б.И., Ярцев Г. М., Полещук П. И., Цветков В. Н., Ясенев Д. А. Современные карьерные экскаваторы. Изд. 2. М., «Недра», 1971. -480 е.;

19. Наладка схем управления и электрооборудования экскаватора ЭКГ-ЮР. Технический отчет. ОАО «Михайловский ГОК», лаборатория электропривода. 38 е.;

20. 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. - 344 е.;

21. Груздев С. Емкости и конденсаторы. Компоненты и технологии. On-line журнал, 2003 г.,

22. Портной Т. 3., Парфенов Б. М., Коган А. И. Современное состояние и направления развития электротехнических комплексов одноковшовых экскаваторов. Под общ. ред. Абрамова Б. И. М, 2002. - 114 е.;

23. Ключев В. И. ограничение динамических нагрузок электроприводов. М., Энергия, 1971. - 302 е.;

24. Волков Д. П., Каминская Д. А. Динамика электромеханических систем экскаваторов. М., «Машиностроение», 1971. 384 е.;

25. Чиликин М. Г., Ключев В. И., сандлер А. С. Теория автоматизированного электропривода. М., Энергия, 1979. 616 е.;

26. Теличко JT. Я., Присмотров Н. И., Микитченко А. Я. Анализ демпфирующей способности электропривода при периодических возмущениях. Труды ФПИ, вып. 93, 1967 г.;

27. Воронин П. А. Силовые полупроводниковые ключи. Семейства, характеристики, применение. М., Издательский дом «Додэка-ХХ1», 2001. -381 е.;

28. Силовые полупроводниковые приборы International Rectifier. Пер. с англ. под ред. В. В. Токарева. Первое издание. Воронеж, 1995. 662 е.;

29. Колпаков А. Особенности проектирования частотных преобразователей средней и большой мощности. Электронные компоненты, 2003, № 6, с. 87-92;

30. Справочное приложение по использованию полупроводниковых приборов фирмы Semikron. www.semikron.ru;

31. Низковольтное комплектное устройство управления электроприводами экскаваторов ЭКГ-4.6Б, ЭКГ-5А типа НКУЭ-3. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ЮР 0636 ТО, ЗАО «Робитекс»;

32. Моноблок ЮР 0638. Пульт наладочный ЮР 1101. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ЮР 0638 ТО, ЗАО «Робитекс»;

33. Альбом схем принципиальных электрических электроприводов экскаватора ЭКГ-8. 3536.90.00.00, компания «Объединенная энергия»;

34. Формуляры клиентские на электрические машины МПЭ-350-900-У2, ГПЭ-800-1000-У2-М. КФ-1671, КФ-1685с.

35. В. И. Преображенский полупроводниковые выпрямители. Изд. 2е, перераб. и доп. -М., Энергоатомиздат, 1986. 136 с. с ил.;

36. Брускин Д. Э. Зорохович А. Е., Хвостов В. С. Электрические машины. Ч. 1. Учебник для вузов. М., Высшая школа, 1979. - 228 с. ил.;

37. Справочник по проектированию электропривода, силовых и осветительных установок. Под ред Я. М. Большака, В. И. Круповича, М. JI. Самовера. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., Энергия, 1975;

38. Технические данные на тиристор Т253-800. ЗАО «Протон-Электротекс», 2004г;

39. Технические данные на модуль транзисторный CM1000DU-34NF. Mitsubishi Electric, сентябрь 2004 г.;

40. Трансформаторы серии ТМГ. Технические данные. Минский электротехнический завод имени В. И. Козлова, 2005 г.;

41. Д. Джонсон, Дж. Джонсон, Г. Мур. Справочник по активным фильтрам. Пер. с англ. -М., Энергоатомиздат, 1983. 128с., ил.;

42. Электрические машины. Каталог продукции. Карпинский электромашиностроительный завод. 2003 г.;

43. Краткий справочник конструктора РЭА. Под ред. Р. Г. Варламова. -М., «Сов. радио», 1972;

44. Оппенгейм А. В., Шафер Р. В. Цифровая обработка сигналов. Пер. с англ. -М., Связь, 1979. -416с., ил.;

45. Сато Ю. Обработка сигналов. Первое знакомство. Пер. с японск. М., Одэка, 2004;

46. Буртаев 10. В., Овсянников П. Н. Теоретические основы электротехники: Учебник для техникумов. Под ред. М. Ю. Зайчика. М., Энерго' атомиздат, 1984;

47. ОАО ХК «Электрозавод» Номенклатура изделий. Москва, 2005г.;

48. Поисковая система по on-line складам электронных компонентов www.efind.ru;

49. Остриров В. Н. Создание гаммы электронных преобразователей для электропривода на современной элементной базе. Приложение к диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. Москва, МЭИ, 2003 г.;.

50. Rifa PEH200. Evox-Rifa, 2004 г.;

51. Mitsubishi IGBT Modules CM1400DU-24NF. Техническая документация. Mitsubishi Electric, 2004 г.;

52. Mitsubishi IGBT Modules CM900DU-24NF. Техническая документация. Mitsubishi Electric, 2004 г.;

53. Mitsubishi IGBT Modules CM400DU-24F. Техническая документация. Mitsubishi Electric, 2004 г.;

54. Mitsubishi IGBT Modules CM300DU-24F. Техническая документация. Mitsubishi Electric, 2004 г.;

55. Mitsubishi IGBT Modules CM1000HA-24H. Техническая документация. Mitsubishi Electric, 2004 г.;

56. Mitsubishi IGBT Modules CM300HA-24H. Техническая документация. Mitsubishi Electric, 2004 г.;

57. Mitsubishi IGBT Modules CM600HA-24H. Техническая документация. Mitsubishi Electric, 2004 г.;

58. Proton-Electrotex. Short-form catalogue '2003-2004. Orel, 2004;

59. Номенклатура модульных конденсаторных установок УКМ. ООО «ЭлектроЭКОлогия», Москва, 2004 г.;

60. Научно-техническое описание и технико-экономическое обоснование проекта «Переход к частотно-регулируемому экскаваторному электроприводу от систем постоянного тока (на примере экскаватора ЭКГ-5)». -ОАО «Рудоавтоматика», 2005 г.;

61. International Rectifier. "HALF-BRIDGE" IGBT DOUBLE INT-A-PAK. GA150TD12U. Техническая документация. PD 5-067. International Rectifier, 1997r.;

62. Анисимов B.A., Горнов A.O. Элементы конструирования низковольтных электротехнических установок (часто II). Справочно-методическое пособие по курсу «Инженерное проектирование». М., Издательство МЭИ, 1994 г.;

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

64. Справочник по проектированию электропривода, силовых и осветительных установок. Под ред. Болыиама Я. М., Круповича В. И., Самовера М. JI. М., Энергия, 1975;

65. Справочник по проектированию автоматизированного электропривода и систем управления технологическими процессами. Под ред. Круповича В. И., Барыбина 10. Г., Самовера М. JI. М., Энергоиздат, 1982;

66. Simoreg DC Master. Инструкция по эксплуатации. Siemens AG. 6RX1700-0ADOO, 2002;

67. Электротехника: Учебное пособие для вузов. В 3-х книгах. Книга 1. Теория электрических и магнитных цепей. Электрические измерения / под ред. П. А. Бутырина, P. X. Гафиятуллина, A. J1. Шестакова. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2003. - 505 е.;

68. ОАО «Электросила». Отчет о результатах испытаний опытного образца электропривода асинхронного для бурстанка СБШ-250. Санкт-Петербург, 2003 г.;

69. Вуль Ю. Я., Ключев В. И., Седаков J1. В. Наладка электроприводов экскаваторов. М., «Недра», 1975;

70. Волков А. В. Регулирование скорости в асинхронных электроприводах с релейным частотно-токовым управлением. Электротехника, №1, 2005 г., с. 20-29;

71. Вареник Е. А., Коринев Б. А., Кац А. Б., Бочаров М. К., Дубин-ский А. А. Перспективы развития электропривода и электроснабжения для угольных шахт и рудников. Электротехника, №12, 2004 г., с. 46-51;

72. Терехов В. М. Современные способы управления и их применение в электроприводе. Электротехника, №2, 2000 г., с 25-28;

73. Сорин JI. Н., Колпахчьян П. Г., Янов В. П. выбор способа моделирования IGBT-транзисторов в системе «статический преобразователь -асинхронный двигатель». Электротехника, №10, 2004 г., с. 7-10;

74. Кузьмин В. И., Мелешкин В. Н., Мясищев С. В., Симоненков Д. В., Шипаева С. Н. Высоковольтный преобразователь частоты для питания асинхронных двигателей. Электротехника, №10,2004 г., с. 19-23;

75. СиЛикин Е. М. Транзисторные преобразователи частоты для индукционного нагрева. Электротехника, №10, 2004 г., с. 24-30;

76. Виноградов А. Б., Сибирцев А. Н., Чистосердов В. А. новая серия преобразователей частоты и объектно-ориентированный комплектный электропривод на их основе. Электротехника, №5,2005 г., с. 47-54;

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

78. Аносов В. Н. Гуревич А. В. Кавешников В. М. Влияние выходных фильтров в частотно-регулируемых асинхронных электроприводах.

79. Электроприводы переменного тока: Труды международной XIII научно-технической конференции, Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2005 г., с. 69-72;

80. Волков А. В., Антонов Н. JI. Асинхронный электропривод с двух-звенным непосредственным преобразователем частоты. Электроприводы переменного тока: Труды международной XIII научно-технической конференции, Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2005 г., с. 129-132;

81. Шевырев Ю. В. Проблемы энергетики буровых установок. Пути решения. Доклад на семинаре для главных энергетиков буровых предприятий «Современные: электротехнические комплексы отечественных буровых установок», Москва: ОАО «Электропривод», апрель 2006 г.;

82. Тавернье К. PIC-микроконтроллеры. Практика применения. Пер. с фр. М., ДМК Пресс, 2002. - 272 е.;

83. Гутников B.C. Интегральная электроника в измерительных устройствах. 2-е изд. перераб. и доп. Д.: Энергоатомиздат. Ленинград, отдел, 1998.-340 с. сил.;

84. Уваров А. Конструирование печатных плат. Учебный курс. -СПб.: Питер, 2001. 320 с. с ил.;

85. Могучев М. В. Программа для расчета размеров ребристого радиатора для полупроводниковых силовых приборов. Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ №2004611219, 27.07.2004;

86. Могучев М. В. Микитченко А.Я. Способ релейного формирования тока и устройство для его осуществления. Решение о выдаче патента на группу изобретений. Заявка № 2005102050 (002620). Дата подачи 31.01.2005;

87. Могучев М. В. Датчик комплекса переменных динамической механической характеристики. Межвузовский сборник научных трудов «Электротехнические системы и комплексы». Магнитогорск: МГТУ, 2001, с. 165167;

88. Могучев М. В., Микитченко А.Я. Транзисторные преобразователи постоянно-переменного тока с звеном постоянного напряжения. Межвузовский сборник научных трудов «Электротехнические системы и комплексы». Магнитогорск: МГТУ, 2004, с. 61-66;

89. Могучев М.В., Микитченко А.Я. Влияние транзисторного двухступенчатого НПЧ с релейным регулированием токов на сеть. Электротехнические системы и комплексы. Межвузовский сборник научных трудов. -Магнитогорск:' МГТУ, 2004, с. 22-26;

90. Могучев М.В. Электропривода на базе преобразователя с релейным регулированием тока. Материалы региональной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов Оренбургской области. Часть 2. Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2005.