Исследование асинхронных. Электроприводов с системами коррекции скольжения для подъемно-транспортных механизмов

На правах рукописи.

ПВ

005003827

Зотов Владимир Александрович

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ АСИНХРОННЫХ.

ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ С СИСТЕМАМИ КОРРЕКЦИИ СКОЛЬЖЕНИЯ
ДЛЯ ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫХ МЕХАНИЗМОВ

Специальность 05.09.03 — «Электромеханические комплексы и системы»

АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

- 8 ДЕК 2011

Липецк -2011
Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образова-
тельном учреждении высшего профессионального образования «Липецкий го-

‘сударственный технический университет»

Научный руководитель доктор технических илук, профессор Мещеряков
Виктор Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Литвиненко Александр Михайлович

кандидат технических наук Петунин Алексей Алексеевич

Ведущая организация ОАО «Черметавтоматика», г. Москва

Защита состоится 23 декабря 2011 г. в 12% на заседании диссертационно-

го совета Д 212.108.01 при федеральном государственном бюджетном образо-
вательном учреждении высшего профессионального образования «Липецкий
государственный технический университет» по адресу: 398600, г, Липецк,

ул. Московская 30, административный корпус, зуд.601.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке при федеральном го-
‘суларственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессио-

нального образования «Липецкий государственный технический университет»

„Автореферат разослан «207 » ноября 2011 г.

Учёный секретарь

‘диссертационного совета В. И. Бойчевский
з
ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования определяется растущим слросом на

экономичные системы регулируемого электропривода, предназначенные для
использования на подъемно-транспортных механизмах (ПТМ), выполняющих
‘разнообразные погрузочно-разгрузочные операции. Электрооборудование ПТМ
работаст в сложных условиях, связанных с залыленностью воздуха, вибрация-
ми, в ряде случаев с высокой температурой и повышенной влажностью. Режим
работы систем электропривода интенсивный повторно - кратковременный с
частыми пусками, реверсами и торможениями. В этих условиях наилучшим об-
разом себя зарекомендовали системы электропривода, выполненные на базе.
асинхронного двигателя с фазным ротором (АД ФР). Однако широко приме-
няемые в настоящее время системы параметрического управления пуском и ре-
тулированием частоты вращения АД ФР, нежжономичны и не удовлетворяют
современным требованиям х динамическим показателям.

"Перспективными энергосберегающими системами электропривода на ба-

зе АД ФР являются гибридные системы, построенные на базе частотного и па-
`раметрического с индукционным сопротивлением (ИС), а также частотного и
каскадного электроприводов, обеспечивающих механические характеристики
экскаваторного типа. Для распространения данных систем электропривода на.
ИТМ необходимо совершенствовать снстемы управления, обеспечить возмож-
ность работы в интенсивном повторно-кратковременном режиме.

Объектом исследования являются системы электропривода на базе асин-

хронкого двигателя с фазным ротором, предназначенные для использования на
подъемно-тгранспортных механизмах

Целью работы является совершенствование систем асинхронного элек-

тропривода с частотным управлением, предназначенных для подьенно-
транспортных механизмов, путём разработки новых схемных решений и алго-
ритмов управления, позволяющих осуществлять коррекцию моментообразую-
щих переменных доягателя.

Идея работы заключается в разработке и исследовании новых систем

асинхронного частотно-параметрического и частотно-каскадного электропри-
вода, имеющих механические характеристики экскаваторного типа, с использо-
ванием принципа косвенного управления положением моментообразующих.
векторов переменных двигателя.
а

В ходе работы ставились и решались следующие задачи:

- исследование динамических свойств двухдвигательного электропривода:
‘с упругой механической связью;

- математическое моделирование динамических процессов в ЭМС ИТМ.

при различных системах управления электроприводом;

- изучение влияния величины абсолютного скольжения на взаимное по-

ложение векторов переменных и момент асинхронного двигателя;

- разработка и исследование системы частотного электропривода на базе

АД ФР и ИС с заданием абсолютного скольжения и коррекцией задания для
поддержания на заданном уровне, близком к х/4, угола между векторами тока
статора и главного потокосцепления на основании обработки информации о
мгновенных значениях фазных токов ротора и статора;

- разработка двухдвигательного электропривода на базе АД ФР и ИС с

параллельно подключенным х ИС вентильным блоком синхронизации скоро-
стей двигателе:

- разработка исследование системы двухдвигательного частотно-

каскадного асинхронного электропривода, выполненной на базе инвертора на-
пряжения, с синхронизацией скоростей двигателей.

Метолы исслелования: методы структурных преобразований теории ав-

томатического управления, метод математического анализа динамических.

свойств систем, методы математического моделирования нелинейных динами-

ческих систем на ЦВМ с применением численных методов решения, методы
экспериментального подтверждения.

Научная новизна:

- установлено, что использование в системе двухдвигательного упругос-
вязанного электропривода отрицательной обратной связи по разности скоро-
стей двигателей оказывает такое же демпфирующее влияние на динамику сис-
темы, как и действие диссипативных сил вязкого трения;

- разработана новая система частотного управления АД ФР с заданием.

абсолютного скольжения и поддержанием угла ‹, между векторами тока стато-
ра и главного потокосцепления на уровне, близком к =/4, отличающаяся от из-
вестных принципом работы и конструктивным выполнением блокл коррекции
абсолютного скольжения, вырабатывающего сигнал коррекции на основании
сравнения заданного и вычисленного (по мгиовенным значениям фазиых токов.
статора и ротора) угла $,, за счет чего достигается минимизация тока статора.
при заданной величине момента;
5

- разработан и исследован двухдвигательный частотно-каскадный элек-

тропривод для механизмов с упругими связями с улучшающей динамические
свойства системой синхронизации скоростей двигателей, реализуемой за счет
включения в цепи роторов двигателей мостовых выпрямителей с их параллель
ным подключением к общему потребителю энергии скольжения, отличающий-
ся использованием в качестве потребителя энергии скольжения инвертора на-
пряжения, питающего обмотку статора, и наличием каскадного блока, пере-
дающего энергию скольжения в звено постоянного тока преобразователя часто-
ты.

Практическая значимость:

- предложено новое техническое решение, представляющее схему частот-
ного управления АД ФР с ИС, выполненную из базе инвертора напряжения ©
релейным регулятором тока и устройством параллельной коррекции задания на
абсолютное скольжение, обеспечивающее процесе регулирования частоты
вращения асинхронного двигателя, с обеспечением заданного значения момен-
тапри минимальном значении тока статора;

- улучшены динамические и энергетические показатели систем двухдви-

тательного электропривода на базе АД ФР с синхронизацией скоростей двига-
телей за счет замены резисторного потребителя энергии на каскадный блох, по-
зволяющий рекуперировать энергию скольжения в цепи статоров двигателей.

Достоверность полученных результатов подтверждается математическим

обоснованием разработанных моделей, хорошей сходимость результатов тео-
ретических и экспериментальных исследований с погрешностью 5-7%, сопос-
тавнмостью полученных результатов с положениями общей теории электро-
привода.

Реализация результатов работы,

Разработанная система управления электроприводом используется на

предприятии 000 ЛИК «Новолит». Применение нового способа управления

электроприводом позволило существенно снизить динамические нагрузки всз-
никающие в ферме мостового крана и снизить количество пусков, реверсов и
‘торможений на 15-20%. Ожидаемый экономический эффект составил 7104 руб-
лей в год на каждой единице подъемно-транспортного оборудования. Также ре-
зультаты, полученные в диссертации, используются в ГОУ ВПО Липецкий го-
сударственный технический университет. Работа выполнена в рамках феде-
ральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инно-
вационной России» на 2010-2013 г.г.
Назашиту выносятся:

— результаты исследования и принцип коррекции динамических свойств элек-

тромеханических систем ПТМ с двухдвигательным электроприводом;

- результаты аналитических исследований систем частотного управления асин-

хронным электроприводом, выявивших влияние величины абсолютного
скольжения на взаимное положение векторов переменных и момент асин-
хронного двигателя;

- результаты разработки и исследования системы частотного управления АД

ФР и ИС, выполненной на базе инвертора напряжения с релейным регулято-
ром тока, с коррекцией абсолютного скольжения в функции угла между век-
‘торами тока статора и главного потокосцепления, обеспечивающей наимень-
шую величиву тока статора при заданном моменте двигателя;

- результаты разработки и исследования двухдвигательного электропривода на

базе АД ФР и ИС с параллельно подключенным к ИС вентильным блоком
синхронизации скоростей двигателей;

- результаты исследования системы двухдвигательного частотно-каскадного

электропривода для механизмов с упругими связями с системой синхрониза-
цией скоростей двигателей, реализуемой за счет включения в цепи роторов
двигателей мостовых выпрямителей и их параллельного подключения к об-
щему каскадному блоку, осуществляющему передачу энергии скольжения в
общее звено постоянного тока преобразователя частоты.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы док-

ладывались и обсуждались на:

- Всероссийской научно-технической конференции «Электрознергетика, энер-

госберегающие технологии» Липецк, 20-30 апреля 2004г.

- Всероссийской научно технической конференции «Энергосбережение и энер-

тозффективные технологии 2004» ЛГТУ. Липепк 26-28.10.2004г.5

- Международной научно-технической конференции «Энергетика и энергозф-

фективные технологии» 4-Зоктября 2007г;

- Межрегиональной научной конференции «Фундаментальная наука цектраль-

ной России», Тамбов ТГТУ. 17-19 октября 2007г.

-- Областной научной конференции «О научном потенциале региона и путях его

развития» 2010 т.

Публикации, По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, из них

2 работы в ведущих рецензируемых научных изданиях из Перечня ВАК России.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, че-

тырёк глав, заключения, списка литературы и 14 приложений. Общий объём

7

‘диссертации - 190 страниц, в том числе 158 страниц основного текста, 87 ри-

сунков, 8 таблиц, список литературы из 99 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе рассмотрены основные тенденции совершенствования и
"развития систем электропривода ПТМ, выполнен обзор литературных источни-
ков по данной проблематике, рассмотрены особенности совместной работы
электрического и механического оборудования ПТМ, сделан анализ систем
частотного асинхронного электропривода, а также известных разработок в об-
пасти частотного-каскадного асинхронного электропривода,

Механическая часть и металлоконструкции крановых механизмов харак-

теризуются наличием упругих связей, что определяет колебательный характер
динамических процессов в электромеханических системах (ЭМС). Для основ-
ной массы крановых механизмов, где преимущественно используются асин-
хронные двигатели с фазным ротором, актуальной является задача разработки
знергосберегающих систем управления асинхронным двигателем с фазным ро-
тором. Электропривод крановых механизмов обеспечивает различные режимы
работы механического оборудования за счет регулирования основных коорди-
нат электропривода путём изменения механических характеристик двигателя,
Рассмотрены и проанализированы регулировочные механические характери-
стики основных типов электроприводов, используемых на ПТМ и перспектив-
ных для внедрения систем электропривода. Проанализированы известные под-
ходы к улучшению динамических свойств систем электропривода крановых
‘механизмов.

Некоторым ПРМ приходится работать в режиме «на упор». Такая работа

диктует использование систем электропривода, имеющих механические харак-
теристики экскаваторного типа с надёжным ограничением пусковых тбков и
моментов. Следует отметить, что механические характеристики экскаваторного
типа благоприятны для большинства ИТМ.

Во второй главе рассмотрены проблемы управления динамическими про-

цессами в электромеханических системах ПТМ, На основании разработанных
математических моделей проанализированы их основные динамические свой-
ства с использованием структурно-топологического метода, а также моделиро-
вания динамических процессов на ЦВМ. Показано, что в упругосвязанной ЭМС
© двухдвигательным электроприводом синхронизация скоростей двигателей по-
зволяет повысить демпфирующую способность электропривода. Структурная

8
схема двухмасовой двухдвигательной расчётной схемы, показана на рис.1, где

приводные двигатели описаны передаточными функциями №, (р) и „2.

Выполненный анализ показал, что частота колебаний электромагнитного

момента асинхронного двигателя более чем на два порядка превышает частоту
колебаний упругого момента в механической части ЭМС. Потому, в первом
приближении, при анализе динамических свойств механической части привода
двигатель может быть описан передаточной функцией \у, (2) =В-

Электрическая часть ЭМС Механическая часть ЭМС

'
‘
}
т
'
1
'
'
,
'
'
'
т
'
1
у

о
Рис. 1. Структурная схема двухмассовой двухдвигательной системы с ООС по

‘разности скоростей двигателей лв

Проведен анализ эквивалентной передаточной функции по управлению

двухмассовой двухдвигательной системы:

©. В15,-6,-1).63 748-09.) ,

О Здарнаень до, [уни +) р-р

№ 1)

тде Мио - упругий момент в элементе, связывающий первую и вторую приве-
дённые массы; с,- скорость идеального холостого хода двигателей; сл — жёст-
кость упругих связей; 1, 3», - приведённые моменты инерции масс; В-модуль
жёсткости механической характеристики двигателя; Ъ,- коэффициент внут-
реннего трения в упругом элементе; + - коэффициент синхронизации двигателей.
Анализ характеристического уравнения двухмассовой ЭМС показал, что.
переходные процессы в этой системе имеют колебательный характер. Ограни-
чить амплитуду колебаний в металлоконструкции можно путём повышения
демпфирующей способности двухдвигательного электропривода,

9

Было рассмотрено влияние отрицательной обратной связи по разности

скоростей двигателей (ООС по Ав) на динамические процессы в линеаризован-
ной ЭМС с двухдвигательным электроприводом. В данной структурной схеме
(рис) 00С по дю реализована с помощью звена, имеющего передаточную
функцию оф) =7. Действие ООС по Аш вызывает появление момента сиихро-
низации, ускоряющего отстающий двигатель и тормозящего опережающий
двигатель. Наличие ООС по 4 оказывает такое же демпфирующее воздейст-
зие, как и.внутренние диссипативные силы в материале металлоконструкции
мостового храна, что видно из выражения (1).

Методом математического моделирования установлено, что при ступен-

чатой пусковой диаграмме динамические нагрузки резко возрастают в момент
перекточения ступеней сопротивлений, поэтому для снижения динамических
‘нагрузок необходимо формировать механическую характеристику экскаватор-
вого типа.

В третьей главе исследованы взаимосвязи между переменными асин-

хронного двигателя при частотном управлении. На основании анализа матема-
тических моделей асинхронного двигателя, представленных в виде векторной
диаграммы и схемы замещения, установлена связь электромагнитного момента
двигателя с частотными характеристиками, полученными на основе передаточ-
ных функций, связывающих операторные изображения тока статора с током
намагничивания и потокосцеплением ротора.

Электромагнитный момент двигателя определяется:

ЗвыНы вые, ©

те ©, - угол между векторами тока статора и тока намагничивания (рис.2).

При рассмотрении частотного регулирования используем относительные
величины а=1/,.; В =6,/4.3 10,0, „тогда В = д/о, =а-5..

Уравнение (2) было приведено к виду

3

Мор ь [| бояр, - 8, 88 | З#щ,, в)

`Угол между векторами тока и эдс ротора определяется:
5= пи |

ао В” з.) аа К> ) . &

Исследование уравнения (3) на экстремум показало, что отношение М/1
будет наибольшим при угле Фо» близком к значению л/4.

10

2,5)

Рис. Векторная диаграмма АД Рис3. Частотная функция Р(ё.,0”)

На основании анализа схемы замещения фазы АД, в которой все парамет-
ры выражены в операторной форме, определено соотношения между перемен-
ными схемы, в частности:

От, ©
тле

} (6)
= характеристики определяются:
1" ее
мы п Пен Я @
о" =аквТ, о" ВЕЕТ,” = дао "ва" аКы ®

Круговая электрическая частота «>, являющаяся аргументом в частотных

характеристиках, связана с частотой вращения поля статора «1 соотношением
Фе 2 ра.

я

ме) = о’ ть: х ©

Т.о? +1

Частотная функция Рё.о’)= = приведена на рис-3. Из трафи-

ков видно, что существует максимум этой функиии, определяемый величинами:
частоты и абсолютного скольжения. Установлено, что максимуму функции

Е(в.›в') соответствует оптимальный угол между векторами тока статора и тока.

намагничивания близкий к 9, =л/4. Оптимального значения абсолютного

и Я

скольжения, при котором обеспечивается наибольшее отношение М/1 , опреде-

(10)

хня,
При разработке системы частотного управления электроприводом на базе
АД ФР можно реализовать наблюдатель угла между векторами тока статора и
главного потокосцепления.
Было получено выражение, для оптимального значения абсолютного
скольжения для каскадных схем при введении в цель ротора АД ФР добавочно-
го напряжения

я
хе

(0

Виа

В четвёртой главе разработаны и исследованы объектно-орнентированные
системы электропривода для ПТМ. Разработана и исследована система управ-
ления АД ФР с индукционным сопротивлением (ИС) в цепи ротора и преобра-
зователем частоты (ПЧ) в цепи статора. Для механизмов, выполняющих ответ-
ственные операции, например, монтажных кранов, разработаны системы час-
тотного асинхронного электропривода с наблюдателем взаимного положения
тока статора и намагничивающего параметра (в частности заявка №210144949 с
положительным решением о выдаче патента на изобретение от 3.11.2011). На
рис. приведена схема частотного электропривода на базе АД ФР с ИС и нан-
более просто реализуемым наблюдателем взаимного положения тока статора и
тлавного потокосцепления

Рис.4. Функциональная схема частотного асинхронного электропривода:

12

Электропривод содержит: 1 - ПЧ на базе инвертора тока; 2, 3 - датчики тока; 4—

АД ФР сИС в цепи ротора; $ - датчик скорости; 6 - блок ШИМ гистерезисного
регулятора тока; 7-сумматор скорости; 8 - блок сравнения скорости; 9 - блок за-
дания скорости; 10 — ПИ-регулятор скорости; 11 - блок ограничения задания
квадрата тока статора; 12 — блок расчета задания модуля тока статора; 13 блок
формирования фронта нарастания тока статора; 14 — формирователь мгнове
ных значений тока статора; 15 — блок ограничения частоты вращения ротора ©
(2 случае превышения о»„); 16 — блок задания разности частот вращения поля
статора и ротора; 17 - сумматор; 18 - блок расчета частоты тока статора; 19—
блок расчета тангенса угла 9,; 20 - блок задания угла 9,; 21 — сумматор; 22 -
блок расчета сигнала коррекции $; 23 — сумматор.

Система управления содержит трехфазный релейный регулятор тока, по’

прямому каналу задаются синусоидальные желаемые значения фазных токов, а.
по каналу обратной связи поступают измеренные значения фазных токов. До-
пустимое относительное значение отклонения тока принято 2:
точная функция ПИ-регулятора скорости имеет вид:

@1,р+0-1
ЭТУ р

УЕ®-

тде Км - коэффициент, связывающий величины тока статора и электромагнит-

ного момента; К,- коэффициент обратной связи по скорости; } — приведенный
момент инерции; Т, - эквивалентная постоянная времени замкнутого контура
тока.

Блок 16 задает постоянное значение А,.., в блокс15 ограничивается сиг-

нал от датчика скоростио до уровня о, Зо, желаемая частота вращения по-
пя статора определяется .=9.,+Ао.,, блок 18 задает частоту вращения маг-
нитного потока а = -р,. Наблюдатель 19 позволяет определять величину тан-
тенса угла 9,. В функциональном блоке 19 осуществляется вычисление танген-
саугла $, па основании тригонометрического соотношения:

| ть т
о базе = ;

Чь = = 5/4 а аз)

Полученное значение 9, сравнивается в блоке 21 с заданным 159; блок

22 вырабатывает сигнал хоррекции частоты вращения до. Модули векторов то-
ков статора и ротора определяются на основании формул преобразования мгно-
венных значений токов трехфазной системы координат в лвухфазную систему.
Измеренное значение 59, сравнивается с заданным и при отклонении с помо-

13
щыо блока 22 вырабатывается сигиал коррекции задания бо, влияющий па аб-

солютное скольжение и в}

Динамические свойства системы электропривода (рис.4) были исследова-

ны методом математического моделирования, выподненного в среде моделиро-
вания МайзЬ. Результаты моделирования показали, что в системе обеспечива-
ется поддержание на оптимальном уровне регулируемых параметров, график
М-Цо, \) приведен на рис.5;а, график Фо = {®)) — на рис.5,6.

Рис.5. Графики: а - М=®,0); 6 - Фо = 9

На базе электропривода (рис.4) разработана схема частотно-каскадного
асинхронного электропривода (ЧКЭ), приведенная на рис.6, в которой также
осуществляет поддержание на заданном уровие угла Фо.

Рис.6. Функциональная схема ЧКО на базе инвертора напряжения

В схеме (рис.6) выход выпрямителя 27 подключен к входу однофазного
инвертора 28, выход которого подключен к первичной обмотке однофазного
повышающего трансформатора 29, х выходу вторичной обмотки которого под-

м

ключен диодный выпрямитель 30, выход которого подключен параллельно вы-

ходу выпрямителя 24 преобразователя частоты 1. Система управления инверто-
ром ПЧ 25 обеспечивает поддержание постоянства абсолютного скольжения
при частотном пуске и регулировании скорости электропривода.

Разработана система двухдвигательного электропривода на базе АД ФРс

ИС (рис.,4) с параллельным включением вентильного блока синхронизации
скоростей двигателей. При отличиях в скольжениях двигателей появляется не-
равенство напряжений на выходах мостовых выпрямителей в цепях роторов.
Выпрямитель, имеющий большее напряжение на выходе запирает выпрями-
тель, имеющий меньшее напряжение на выходе. Ток ротора отстающего двига-.
теля возрастает, что обеспечивает появление дополнительного синхронизи-
_рующего момента.

з)
Рис. Схемы двухдвигательного асинхронный электропривода © системами

синхронизации скоростей: а - с ИС; б- с каскадным блоком

Функциональная схема (рис.6) является базовой для построзния двухдая-

гательного частотно-каскадного электропривода (рис.7,6). В качестве общего
нагрузочного устройства для роторных выпрямителей использовано общее зве-
но постоянного тока преобразователя частоты на базе инвертора напряжения,
связь цепи ротора и преобразователя частоты осуществляется через согласую-
щий каскадный блок, содержащий однофазный инвертор, согласующий транс-
форматор и выпрямитель, осуществляющий передачу энергии скольжения в
‘общее звено постоянного тока ПЧ.

На основании рассмотрения схемы замещения двухдвитательного элек-

тропривода с системой синхронизации скоростей двигателей, построенной на
основе Г-образной схемой замещения АД ФР получены выражения для опреде-

„ления токов роторов двигателей, Токи роторов двигателей являются взаимоза-

висимыми величинами:

5

= = ке 09

ор хо РА джо екыд- РБС
ОВ бур врч РВ
: р , 5)
ок, анк
„ * 5, 3:
Ди чи.) (16)

Проведено математическое моделирование динамических режимов в сис-

теме двухдвигательного упругосвязанного электропривода с синхронизацией
угловых скоростей двигателей в среде моделирования МаШЬ, Графики измене-
ния упругого момента приведены на рис.8. В синхронизированной системе
максимальный упругий момент снизился на 29%.

а) 5)
Рис.8. Упругий момент в двухдвигательной системе:

а- без синхронизации; б - с синхронизацией

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных в диссертационной работе исследований была
‘решена актуальная научная задача, заключающаяся в совершенствовании сис-
лем асинхронного электропривода с частотным управлением, предназначенных
для подъемно-транспортных механизмов, путём разработки новых схемных
решений и алгоритмов управления, позволяющих осушествлять коррекцию
моментообразующих переменных лвигателя.

Основные результаты, полученные в диссертации, позволяют сформули-

ровать следующие выводы:

1, В настоящее время на подъёмно-транспортных механизмах использу-

ются неэкономичные системы параметрического управления асинхронным дви-
тателем с фазным ротором, требующие модернизации. Более экономичное

16

управление асинхронным двигателем с фазным ротором в условиях эксплуата-

ции подъёмно-транспортных механизмов можно осуществлять с использова-
нием комбинированных методов, включающих частотное и параметрическое, а
таюже частотное и каскадное управление.

2. В ЭМС с упругими связями и двухдвигательным электроприводом, об-

падающим механическими характеристиками ‹окскаваторного» тилз, необхо-
димо повышать демпфирующую способность электропривода, особенно на
пусковом участке механической характеристики, имеющей малую жесткость,
путем использования корректирующих блоков, реализующих отрицательную
обратную связь по разности скоростей двигателей. Введение в ЭМС с двухдви-
гательным электроприводом отрицательной обратной связи по разности скоро-
стей двигателей оказывает такое же демпфирующее воздействие на динамику
системы, как и наличие диссипативных сил внутреннего трения в упругом ма-
териале. Синхронизация скоростей двигателей двухдвигательного электропри-
вода является эффективным способом повышения его демпфирующей способ-
ности и снижения динамических нагрузок в электромеханических системах.

3. В системе частотного управления аснихронным электроприводом целе-

сообразно обеспечивать поддержание на постоянном оптимальном уровне ве-
ЛИЧИНЫ АФит - разности между частотой вращения поля статора и скоростью
вращения ротора, и соответственно абсолютного скольжения, выполнение это-
то условия обеспечит минимальное значение тока статора при заданном значе-
нии электромагнитного момента.

4. В системе частотного управления асинхронным двигателем с фазным

ротором с поддержанием угла между векторами тока статора и главного пото-
косцепления на уровне, близком к х/4, использование блока коррекции абсо-
лютного скольжения, действие которого основано на сравнении заданного и
вычисленного значений тангенса угла между векторами тока статора и главного
потокосцепления, осуществляемого на основании измерения мгновенных зна-
чений тока статора и ротора, позволяет наиболее простыми средствами достиг-
нуть минимизации модуля вектора тока статора при заданной величине момента,

5. Система частотного электропривода, построенная ка базе асинхронного

двигателя с фазным ротором и ИС обеспечивает механические характеристики
«окскаваторного» типа при разомкиутой системе управления. В двухдвигатель-
ном эдектроприводе параллельное подключение к ИС вентильно-резисторного
синхронизирующего блока позволяет выравнивать частоты вращения двигателей.

6. Системы частотно-каскадного электропривода, построенные на базе

асинхронного двигателя с фазным ротором, позволяют выводить энергию

и

скольжения из цепи ротора в звено постоявного тока и вторично использовать

её для питания обмотки статора при уменьшении, по сравнению с традицион-
ными системами АВК, потребления реактивной мощности из сети, что особен-
но важно для подъзмно-транспортных механизмов, работающих в интенсивном
повторно-кратковременном режиме.

7. Параллельное соединение мостовых выпрямителей, входами подклю-

чённых к обмоткам роторов асинхронных двигателей, а выходами подключен-
ных к общему каскадному инверторно-выпрямительному блоку, соединенному
со звеном постоянного тока преобразователя частоты, позволяет обеспечить
синхронизацию скоростей двигателей в системах частотно-каскадного электро-
привода.

боты, опубликованные по теме диссертации:

1. Мещеряков В. Н., Москин В. А., Зотов В. А., Исследование системы
асинхронно-вентильного каскада с последовательным соединением обмоток
статора и ротора // Всероссийской научно-технической конференции «Электро-
энергетика, энергосберегающие технологии» Липецк, - 2004. - 20-30 апреля.
С. 62-63.

2. Мещеряков В. Н., Соломатин А. А., Зотов В. А., Асинхронный двига-

тель двойного питания в электроприводе механизмов общепромышленного на-
значения // Сборник докладов Всероссийской научно-технической конферен-
ции «Электроэнергетика, энергосберегающие технологии» Ч.2 Липецк, - 2004.
- 20-30 апреля. С. 64-65,

3. Мещеряков В. Н., Левин П.Н. Зотов В. А., Основные тенденции разви-

тия электропрводов на базе асинхронного двигателя с фазным ротором для ме-
ханизмов общепромышленного назначения // Всероссийской научно техниче-
ской конференции «Энергосбережение и энергоэффективные технологии 2004»
лЛГТУ. Липецк, - 2004. -26-28.10. С. 51-52.

4. Мещеряков В. Н., Финесв А. А., Зотов В. А., Крановый асинхронный

электропривод с частотно-параметрическим управлением /’ Вести высших
‘учебных заведений Черноземья № 1. 2005. С. 3-8.

5. Мещеряков В. Н., Левин П. Н., Рысляев Р. С., Зотов В. А., Энергосбе-

режение на типовых производственных механизмах средствами регулируемого
асинхронного электропривода // Сборник научных трудов «Внедрение в произ-
водство «ечистых» технологий» Липецк. ЛГТУ. 2005 .С.21-23

6. Мещеряков В. Н., Рысляев Р, С, Зотов В. А., Формирование электро-

магнитного момента асинхронного двигателя в частотном электроприводе
Л Электротехнические комплексы и системы. №1. Воронеж. 2006. С. 17-19.

18

7. Мешеряков В. Н., Левин П. Н, Зотов В. А., Асинхронный электропри-

вод с частотно-параметрическим управлением для механизмов циклического
действия // Сборник научных трудов молодых ученых. Липецк. ЛГТУ. 2007.
С. 56-60.

8. Мещеряков В. Н., Левин П. Н,, Зотов В. А. Снижение потерь в кине-

матически связанных асинхронных электроприводах // Материалы Междуна-
родной научно-технической конференции «Энергетика и энергоэффективные
технологии» - 2007г, - 4-боктября. С. 57-58.

9. Мещеряков В. Н., Левин П. Н., Зотов В. А., Применение синхронизиро-

ванного асинхронного электропривода в многодвигательных механизмах
И’ Матерналы Межрегиональной научной конференции «Фундаментальная нау-
ка центральной России», Тамбов ТГТУ. 2007г. - 17-19 октября. С. 323-325.

10, Мещеряков В. Н., Шишлин Д, И‚, Рысляев Р. С. Зотов В. А., Статиче-

ские характеристики системы асинхронного вентильного каскада с последова-
тельным возбуждением // Известия вузов. Электромеханика № 2. 2009. С.57-60.

11. Меперяков В. Н. Зотов В. А., Мещерякова О. В., Система частотно-

параметрического асинхронного электропривода с наблюдателем угла между
векторами тока статора и тока намагничивания // Материалы Итоговой научной
конференции «О научном потенциале региона». Ч.2. Липецк. 2010. С. 49-53.

Личный вклол автора в работах, написанных в соавторстве, заключается в

следующем: в [1,10] получены выражения для расчета статических характери-
стик и выполнены экспериментальные исследования частотно-каскадного элек-
тропривода; в [2,3,5] проанализированы системы электропривода, перспектив-
ные для применения на механизмах общепромыишленного назначения, в [4,7]
‘разработаны схемы частотно-параметрического асинхронного электропривода;
в [6] выполнены аналитические исследования частотного электропривода с оп-
тимальным управлением; в [8] предложил метод снижения потерь энергии за
счет ограничения динамических нагрузок в ЭМС; [9] предложен метод ограни-
чения динамических нагрузок в упругосвязанных ЭМС, заключающийся в син-
хронизации скоростей двитателей [11] разработал наблюдатель угла между век-
торами тока статора и тока намагничивания.

"Подиисано в пезать 17.11.2011 г. Формат 60х84 1/6. Бумага офсетная

Ризография, Объем 1.2 п.л. Тираж 120 эк. Заказ № 716
Полиграфическое подразделение Издательства
Липецкого государстосиного технического университета
398500 Липецк, ул. Московская, 30.