Инжиниринг

В середине 1980-х, когда большинство исследователей работало над улучшением методов управления электродвигателями, в частности: • С ориентацией вдоль векторов потоков двигателя (FOC), М. Депенброк (М. Depenbrock) представил метод «Прямое саморегулирование потока и крутящего момента электрической машины с вращающимся полем» (Direct Self Control of the flux and rotary moment of a rotary-field machine). В это же время И. Такахаши (I. Така- hashi) и Т. Ногучи (Т. Noguchi). • Независимо от М. Депенброка, предлагают метод «Прямое управление моментом» (Direct Torque Control), который отличается от DSC структурной реализацией и траекторией пространственного вектора потокосцепления.

В настоящее время на Новокемеровской ТЭЦ для получения пара высокого давления используются котельные агрегаты типа ТП-87 с естественной циркуляцией. Однако топливо и энергия, потребляемые котлоагрегатами, расходуются не оптимально, что связано: • Со сложностью эффективного управления технологическими процессами из-за значительных колебаний тепловой нагрузки. • Со сложностью регулирования потоков воздуха и дымовых газов путем дросселирования - изменением положения заслонок направляющих аппаратов дутьевых вентиляторов и дымососов. • Со сжигания топлива с большим избытком воздуха. • С отсутствием автоматической коррекции режима работы котлоагрегата. Проблема энергосбережения и энергетической эффективности котлоагрегатов в настоящее время является актуальной.

Устойчивая тенденция роста масштабов открытых горных работ, ухудшение горнотехнических условий и соответствующего увеличения плеча откатки и глубины карьеров предопределили главное направление развития карьерного автотранспорта, что вызывает применение автосамосвалов особо большой грузоподъемности. На карьерах сложилась следующая ситуация: • Произошел рост единичной мощности и стоимости машин. • Появление нового поколения автосамосвалов с электромеханической трансмиссией грузоподъемностью до 320 т. • Увеличение масштабов и концентрации горных работ. • Повышение требований к надежности технологических систем.

Цель данной работы является получение следующих результатов: • Аналитическое описание тиристора, объясняющее эффекты, существующие в тиристорном преобразователе (ТП) в зоне малых токов. • Получение возможных аварийных режимов, возникающие в ТП при неправильном управлении. • Получение аналитического описания, которое будет использовано в расчетах различных схем тиристорных преобразователей, для анализа работы ТП и создания системы управления. Характер нагрузки тиристорного преобразователя непосредственно влияет на внутренние электромагнитные процессы. Существующие модели с достаточной степенью точности описывают процессы преобразования для активной нагрузки и нагрузки, содержащей противо э.д.с. Нагрузка определяет законы управления и построение структуры тиристорного преобразователя. Исследования показали, что при активно-индуктивной нагрузке со значительной индуктивностью использование известных моделей тиристоров приводит к ошибочным результатам. Существуют ситуации, когда без применения специальных мер в принципе невозможно открыть тиристорный преобразователь на нагрузку, обладающую большой индуктивностью.

Требования к надежности и отказоустойчивости систем управления шахтных подъёмных установок (ШПУ), связанные с интенсификацией производства и приведением их к современным требованиям правил безопасности увеличиваются с каждым годом. Поэтому, актуальны исследования направленные на, разработку методик проектирования и описания программируемых средств управления, обеспечивающих оптимальность процесса разработки программного обеспечения для системы управления и надежность работы ШПУ в целом.

В настоящее время на рынке преобразовательной техники для управления асинхронным электроприводом существует достаточно большое количество устройств, которые позиционируются как средства, позволяющие обеспечить энергосбережение при функционировании технологических установок. Однако, как отмечалось еще в ранее опубликованной статье, данный результат зачастую является следствием рациональной организации работы электропривода в конкретных технологических условиях. Тем не менее, даже для электроприводов общепромышленного назначения в зависимости от подхода, используемого в его системе управления, энергопотребление может существенно изменяться. Энергетические характеристики асинхронного электропривода определяются уровнем его потерь при электромеханическом преобразовании энергии, а также потерь в полупроводниковом управляющем устройстве, каждый из которых зависит от режима его работы. При этом на энергопотребление оказывает влияние не только величина преодолеваемой нагрузки и необходимость разгонов и торможений, но и текущее состояние, как двигателя, так и преобразователя.

В современной промышленности широко используется автоматизация технологических процессов, где в качестве исполнительного устройства наибольшее распространение получил электропривод переменного тока, который обладает бесспорными преимуществами в надежности и себестоимости. В таких электроприводах для управления двигателем наиболее часто применяют преобразователи частоты с автономными инверторами напряжения, позволяющие как регулировать координаты, так и оптимизировать режимы работы. Преобразователи частоты могут реализовывать различные законы управления двигателем, в том числе многокритериальные, позволяющие при правильной настройке добиваться одновременно высокого качества регулирования координат и достижения высоких показателей по дополнительным критериям, например энергетическим.

В предлагаемой работе приводится вариант управления состоянием асинхронного электропривода, обладающий быстродействием вариантов разрывного управления и возможностью жесткого ограничения амплитуды тока статора на заданном уровне. При этом обеспечивается синусоидальное распределение поля статора в воздушном зазоре и синусоидальные токи фаз электродвигателя. Задача управления технологическими переменными промышленной установки в большинстве случаев может быть решена средствами регулируемого электропривода. Основными критериями, предъявляемыми к электроприводам, являются: • Выполнение технологических функций (поддержание заданной частоты вращения и крутящего момента). • Достижение минимума потерь электроэнергии при работе установки (максимальный КПД). • Высокая надежность. • Наилучшие показатели позволяет получить регулируемый электропривод переменного тока. Основными методами регулирования координат электропривода переменного тока являются: • Методы управления с ориентацией по векторам потоков статора или ротора. • Системы прямого управления моментом.