Анотація до роботи:

Карпук І.А. “ Реверсивний асинхронний електропривод, що керується за ротором, з покращеними динамічними та енергетичними показниками ”. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.03 - електротехнічні комплекси та системи. – ДНВЗ «Донецький національний технічний університет», Донецьк, 2007.

Дисертація присвячена розробці реверсивного асинхронного електропривода з високими динамічними та енергетичними показниками, квазіінваріантного до параметричних та координатних збурень.

У результаті аналізу й порівняння різних варіантів побудови систем ЕП на базі АВК найбільш раціональним визнаний варіант, коли роль мережного перетворювача напруги виконує регульоване джерело струму, що керується релейною системою.

Доведено високу ефективність використання релейного джерела струму в якості регульованого вентильного перетворювача відносно швидкодії, енергетичних і масогабаритних показників ЕП. У струмовому контурі АВК досягається практично гранична швидкодія. Формування струму ротора за допомогою релейного джерела струму дозволяє робити цей струм практично повністю активним і збільшити момент, особливо при низьких рівнях швидкості й роботі проти поля (до 20%).

У дисертаційній роботі представлені нові рішення в області побудови регульованих асинхронних електроприводів, що забезпечують покращені енергетичні й динамічні показники при низькій чутливості до параметричних і координатних збурень.

Розроблений асинхронний ЕП дозволяє одержати високі енергетичні (коефіцієнти потужності мережного й роторного перетворювача можуть досягати одиниці, привод електромагнітно сумісний з живильною мережею) і динамічні показники (завдяки синтезованим алгоритмам і структурам релейних систем керування).

1. У результаті аналізу й порівняння різних варіантів побудови систем ЕП на базі АВК найбільш раціональним визнано варіант, коли функції мережного перетворювача напруги виконує регульоване джерело струму, кероване релейною системою.

2. Доведено високу ефективність використання релейного джерела струму в якості регульованого вентильного перетворювача відносно швидкодії, енергетичних і масогабаритних показників ЕП. У струмовому контурі АВК досягається практично гранична швидкодія. Формування струму ротора за допомогою релейного джерела струму дозволяє робити цей струм практично повністю активним і збільшити момент, особливо при низьких рівнях швидкості й роботі проти поля (до 20%).

3. За допомогою математичного моделювання доведено, що різні математичні моделі АМ не дають особливих переваг по жодному з показників (витрати машинного часу, точність і т.д.). Раціональною варто визнати математичну модель АМ у трифазній координатній системі, яка обертається зі швидкістю ротора, у просторі фазових координат «Y_s - I_r» і що дозволяє розглядати спільно процеси в АМ і ВП без додаткових перетворень.

4. Отримані аналітичні залежності показують, що розроблений ЕП на базі АВК з релейним джерелом струму має к.к.д. на 2-3% вище традиційної системи АВК, а cos мережного перетворювача наближається до одиниці.

5. Уперше отримані оптимальні по мінімуму інтегральної квадратичної похибки релейні управління для розробленого ЕП.

6. Доведено, що за допомогою релейних систем керування й спостерігача стану можлива побудова ЕП змінного струму на базі АВК при наявності пружно-в'язких властивостей у кінематичних ланцюгах з обмеженням коливань у пружних зв'язках.

7. Експериментальними дослідженнями підтверджена правомочність принципів і схемних рішень, покладених в основу побудови реверсивного ЕП на базі АВК, керованого винятково за ротором.

Рис. 10. Результати експериментальних досліджень системи ЕП на базі АВК.

а) криві швидкості й випрямленого струму; б) крива е.р.с. ротора;

в) крива напруги U_d; г) криві швидкості й е.р.с. ротора в іншому часовому масштабі.

Публікації автора:

1. Зеленов А.Б., Шевченко И.С., Карпук И.А. Асинхронный электропривод на базе машины двойного питания // Автоматика. Автоматизация. Электротехнические комплексы и системы. – 2000. № 1(6). – С. 57-64.

2. Шевченко И.С., Карпук И.А., Морозов Д.И. Цифровое моделирование асинхронной машины в реальных фазовых координатах с учетом насыщения магнитопровода// Проблемы создания новых машин и технологий. Научные труды КГПУ. – Кременчуг: КГПУ, 2001. - Вып. 1/2001 (10) – С. 315-320.

3. И.С. Шевченко, Ю.П. Самчелеев, В.Д. Потапов, И.А. Карпук, Ю.В. Скурятин. Асинхронный вентильный каскад с высокими динамическими и энергетическими свойствами // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск. Проблеми сучасної електротехніки. Частина 8. – С. 17-20.

4. Шевченко И.С., Морозов Д.И., Карпук И.А. Цифровое моделирование электропривода на базе реальной асинхронной машины двойного питания. // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск. Проблеми сучасної електротехніки. Частина 8. – С. 11-16.

5. И.А. Карпук, Д.И. Морозов, Ю.В. Скурятин, Ю.П. Самчелеев, И.С. Шевченко. Асинхронный вентильный каскад с синусоидальными роторными токами и высоким коэффициентом мощности // Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний університет». – Харків: НТУ «ХПІ», 2003, № 10. – т.2. – С. 401-405.

6. І.А. Карпук, Д.І. Морозов, І.С. Шевченко, Ю.П. Самчелєєв. Вибір підходів для цифрового моделювання асинхронної машини з вентильними перетворювачами в роторному колі // Електротехніка та електроенергетика. - Запоріжжя, ЗНТУ, 2/2003. – С. 60-67.

7. Карпук И.А. Особенности построения систем управления роторным преобразователем // Вісник Кременчуцького державного політехничного університету: Наукові праці КДПУ. - Кременчук: КДПУ, 2004. - Вип. 2/2004 (25). - С. 53 - 56.

8. Ю.П. Самчелеев, Ю.В. Скурятин, И.А. Карпук, И.С. Шевченко. Регулируемый источник тока с релейным управлением // Вісник Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля. - №2(72). - 2004. – С. 153-162.

9. Карпук И.А. Синтез релейной системы управления асинхронным вентильным каскадом // Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний університет». – Харків: НТУ «ХПІ», 2004, № 43. - С. 103 - 106.

10. Шевченко И.С., Карпук И.А., Морозов Д.И. Формирование цифровых моделей электроприводов на базе регулируемого источника тока с релейным управлением // Вісник Кременчуцького державного політехничного університету. - Кременчук: КДПУ, 2005. - Вип. 5/2005 (33). - С. 165 - 168.

11. Карпук И.А., Шевченко И.С. Синтез системы управления регулируемого асинхронного ЕП с источником тока в роторной цепи // Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний університет». – Харків: НТУ «ХПІ», 2005, № 45. – С. 173-175.

12. И.А. Карпук, Д.И. Морозов, И.С. Шевченко, Ю.П. Самчелеев. Широкорегулируемый асинхронный электропривод, электромагнитно совместимый с питающей сетью // Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний університет». – Харків: НТУ «ХПІ», 2005, № 45. – С. 299 –302.

13. Карпук И.А., Шевченко И.С., Самчелеев Ю.П. Оценка энергетических показателей электропривода на базе АВК с регулируемым источником тока в роторной цепи // Вісник Кременчуцького державного політехничного університету: Наукові праці КДПУ. - Кременчук: КДПУ, 2006. - Вип. 4/2006 (39) Частина 1. - С. 79 - 81.

14. И.А. Карпук, И.С. Шевченко. Экспериментальные исследования реверсивного асинхронного электропривода, управляемого по ротору // Електромашинобудування та електрообладнення. Міжвідомчий науково-технічний збірник. – Київ, «Техніка», 2006, № 66. – С. 54-55.

15. Патент України на винахід 66190 А. МКІ 7 Н02Р 27/04. Асинхронний вентильний каскад / І.А. Карпук, Д.І. Морозов, Ю.В. Скурятін, І.С. Шевченко, Ю.П. Самчелєєв - № 2003087621; Заявл. 12.08.2003; Опубл. 15.06.2006; Бюлл. № 6 від 15.06.2006 р.

16. Патент України на винахід № 73605. МКІ 7 Н02Р7/62. Електропривід змінного струму / І.С. Шевченко, Ю.П. Самчелєєв, Ю.В. Скурятін, І.А. Карпук - № 2003032539; Завял. 25.03.2003; Опубл. 15.08.2005; Бюл.№ 8. від 15.08.2005.

17. Деклараційний патент на винахід 31870 А. МКІ 6 Н 02М 5/00. Пристрій фазозміщення для системи імпульсно-фазового керування тиристорного перетворювача / І.С. Шевченко, М.Г. Нікітін, Ю.П. Самчелєєв, В.Д. Потапов, І.А. Карпук - № 98115956; Заявл. 10.11.1998; Опубл. 15.12.2000; Бюлл. № 7 - II від 15.12.2000 р.

У друкованих працях, опублікованих у співавторстві, автору належить: [1] -розроблений математичний опис асинхронної машини й вентильного перетворювача для побудови моделі при дослідженні розглянутого ЕП, отримані аналітичні залежності для ЕМХ і МХ ЕП на базі АВК із керованим РП при використанні мережного перетворювача з фазовим управлінням; [2, 4] - брав участь у створенні математичного опису й моделюванні об'єктів дослідження, аналізував отримані результати; [3, 10] - запропонований принцип побудови регульованого асинхронного ЕП, реверсуємого за ротором, що використовує як МП релейне джерело струму, розроблений математичний опис асинхронної машини й вентильного перетворювача для побудови моделі при дослідженні розглянутого ЕП; [5] - запропонований принцип побудови регульованого асинхронного ЕП, реверсуємого за ротором, брав участь у математичному моделюванні об'єктів дослідження, аналізував отримані результати; [6] - побудовані математичні моделі асинхронної машини в середовищах МАСС і Simulink, виконано аналіз результатів моделювання; [8] - запропоновані принципи роботи РДС, брав участь у математичному моделюванні об'єктів дослідження й аналізі отриманих результатів; [11] - встановлено, що можливий синтез релейних систем управління в різних фазових просторах, який базується на спрощених структурних схемах системи ЕП, як методом аналітичного конструювання регуляторів, так і методом зворотної задачі динаміки; виконаний синтез системи управління регульованого асинхронного ЕП; [12] - брав участь у розробці алгоритмів управління РДС і математичному моделюванні алгоритмів, аналізував отримані результати; [13] - отримані аналітичні залежності для оцінки енергетичних показників об'єкта дослідження, проаналізовані отримані результати; [14] -брав участь у створенні лабораторного стенду, в проведенні дослідів та аналізі отриманих результатів; [15-17] - брав участь у формуванні опису й написанні формули патенту.