Анотація до роботи:

Морозов Д.І. “Синтез релейних систем векторного керування асинхронним електроприводом молоткової дробарки”. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.03 – електротехнічні комплекси та системи. – Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, Харків, 2006.

Дисертація присвячена поліпшенню енергетичних показників роботи молоткової дробарки. Проаналізована робота дробарки і розроблена модель асинхронної машини, придатна для дослідження при керуванні машиною за ротором. Розглянуто релейні системи векторного керування асинхронним електроприводом за ротором. Зроблено синтез релейних модальних керувань у системах, орієнтованих за узагальненими векторами потокозчеплень статора, ротора і головного потокозчеплення. У роботі запропонований спосіб побудови релейної системи, що забезпечує поліпшення властивостей фільтрації струмів при наявності випадкової складової в моменті опору. Цей спосіб полягає в застосуванні додаткового зв’язку, що компенсує центровану складову сигналу активного струму ротора, і у відповідному виборі сердньогеометричного кореня в каналі регулювання активної потужності. Запропоновано систему релейного векторного керування, орієнтовану за узагальненим вектором напруги статора, з каналом регулювання реактивної потужності, побудованим як контур стабілізації реактивної складової струму намагнічування. Показано, що дана система дозволяє регулювати реактивну потужність статора і має кращі властивості фільтрації струмів статора і ротора. Проведено експериментальне дослідження запропонованої системи й алгоритмів релейного керування. Доведено здатність системи до стабілізації як енергетичних так і статистичних показників роботи привода. Зроблено висновки за результатами досліджень.

Дисертація присвячена вирішенню науково-практичної задачі побудови релейних систем векторного керування асинхронними машинами за ротором для механізмів, з випадковим характером навантаження на прикладі молоткової дробарки. Основні наукові та практичні результати роботи полягають в наступному:

1. На підставі аналізу роботи молоткової дробарки показано, що поліпшення енергетичних показників можливо за рахунок погіршення статичних властивостей привода і збільшення амплітуди пульсацій швидкості ротора дробарки, що за технологічними вимогами цілком припустимо.

2. Розроблено методику визначення параметрів формуючого фільтра процесів, що мають випадкову складову, з використанням якої на підставі статистичних показників процесу змінення струму статора, знайдено параметри моделі формування сигналу моменту опору розглянутої дробарки. Процес моменту опору містить детерміновану і випадкову складові.

3. Запропоновано спосіб побудови системи релейного керування каналом активної енергії систем векторного керування, що полягає в застосуванні зв’язку, що компенсує, по струму й оптимізації системи в цілому таким чином, щоб розподілення коренів замкненої системи було біноміальним. Підтверджено, що такі системи мають кращі статистичні показники.

4. Визначено, що вибір опорного вектора при побудові полеорієнтованих систем векторного керування не дає системам переваг у плані поліпшення фільтрації низькочастотних пульсацій струмів при дії змінного навантаження.

5. Запропонована система векторного керування, орієнтована за вектором напруги статора, регулювання реактивних складових струмів у якій відбувається зміною реактивної складової струму намагнічування. Показано, що застосування відповідних релейних керувань у даній системі дозволяє знизити середньоквадратичне відхилення активного струму статора в 2,56 рази в порівнянні з відхиленням струму у СВУ, орієнтованих за векторами потокозчеплень і в 3,66 рази в порівнянні з показниками роботи дробарки без системи регульованого привода.

6. Показано, що силову частину роторного перетворювача в електроприводах, що працюють на швидкостях близьких до синхронної, має сенс будувати як інвертор напруги. При роботі з незначним ковзанням (до 5%) потужність роторного перетворювача може бути істотно знижена. У розглянутому випадку, рекомендована потужність роторного перетворювача, що дозволяє забезпечити роботу системи з одиничним «косинусом фі» у статорних ланцюгах складає 54,8 кВт (при потужності двигуна 630 кВт) з величиною напруги проміжного контуру, рівної 76 В.

7. Шляхом співставлення результатів математичного моделювання та експерименту підтверджена правильність методик розрахунку релейних керувань, доведена можливість побудови запропонованої системи, орієнтованої за вектором напруги статора і її здатність регулювати споживану реактивну потужність.

8. Результати дисертаційної роботи використовуються на ВАТ «Алчевськкокс» (м. Алчевськ), а також у навчальному процесі Донбаського державного технічного університету (м.Алчевськ).

Публікації автора:

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

Здобувачем розроблений математичний опис асинхронної машини з врахуванням насичення магнітопроводу.

2. Шевченко И.С., Морозов Д.И., Карпук И.А. Цифровое моделирование электропривода на базе реальной асинхронной машины двойного питания // Технічна електродинаміка. – Київ, ІЕДНАНУ, 2002. – Тематичний вип. Ч. 8. – С. 11-16.

Здобувачем синтезовані аналогові керування МПЖ і структура системи керування.

3. Скурятин Ю.В., Самчелеев Ю.П., Шевченко И.С., Морозов Д.И. Частотно-токовый преобразователь с релейным управлением // Технічна електродинаміка. – Київ, ІЕДНАНУ, 2003. – Тематичний вип. Ч. 3. – С. 5-8.

Здобувачем проведено дослідження алгоритмів роботи частотно-струмового керування на цифровій моделі.

4. Карпук И.А., Морозов Д.И., Скурятин Ю.В., Самчелеев Ю.П., Шевченко И.С. Асинхронный вентильный каскад с синусоидальными роторными токами и высоким коэффициентом мощности // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”. – Харків: НТУ “ХПІ”. – 2003. – Вип. 10, Т.2.– С. 401-405.

Здобувачем розроблено математичний опис асинхронної машини для побудови моделі при дослідженні розглянутого електропривода.

5. Карпук І.А., Морозов Д.І., Шевченко І.С., Самчелєєв Ю.П. Вибір підходів для цифрового моделювання асинхронної машини з вентильними перетворювачами в роторному колі // Електротехніка та електроенергетика. – Запоріжжя: ЗНТУ, 2003. – №2. – С. 60-67.

Здобувачем розроблена імітаційна модель АМ у середовищі Spice пакета DesignLab, що дозволяє використовувати її разом з імітаційною моделлю претворювача в роторному колі.

6. Морозов Д.И. Принцип построения системы векторного управления машиной двойного питания // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету. – Кременчук: КДПУ – 2004. – Вип. 2(25). – С. 68-70.

7. Морозов Д.І. Система векторного керування машиною подвійного живлення з релейними регуляторами // Електротехніка та електроенергетика. – Запоріжжя: ЗНТУ, 2004. – №1. – С. 36-42.

8. Шевченко И.С., Морозов Д.И., Карпук И.А. Электропривод с высокой перегрузочной способностью на базе асинхронного вентильного каскада // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”. – Харків: НТУ “ХПІ”. – 2004. – Вип. 43. – С. 78-80.

Здобувачем досліджені статичні властивості запропонованої системи електропривода.

9. Морозов Д.И. Прямое релейное управление объектами с дифференцированием управляющего сигнала // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету. – Кременчук: КДПУ. – 2005. – Вип. 3(32). – С. 97-99.

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 політехнічного університету. – Кременчук: КДПУ. – 2005. – Вип. 4(33). – С. 165-168.

Здобувачем розроблені математичні та комп’ютерні моделі вентильних груп і формування комутаційних функцій.

11. Морозов Д.И. Синтез системы управления электроприводом механизма со случайным характером нагрузки // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”. – Харків: НТУ “ХПІ”. – 2005. – Вип. 45. – С. 180-185.

12. Деклараційний патент 66190 А Україна, МКІ 7 Н 02 Р7/62. Асинхронний вентильний каскад. / І.А. Карпук, Д.І. Морозов, Ю.В. Скурятін, І.С. Шевченко, Ю.П. Самчелєєв. – №2003087621; Заявл. 12.08.2003; Опубл. 15.04.2004; Бюл. №4. – 24 с.

Здобувач брав участь у моделюванні роботи асинхронного вентильного каскаду, що запатентований.

13. Деклараційний патент 66191 A Україна, МКІ 7 Н 02 М5/27. Перетворювач частоти струму. / Ю.В. Скурятін, Ю.П. Самчелєєв, І.С. Шевченко, Д.І. Морозов. – №2003087622; Заявл. 12.08.2003; Опубл. 15.04.2004; Бюл. №4. – 22 с.

Здобувач брав участь у моделюванні роботи перетворювача частоти, що запатентований.