СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ С АВТОНОМНЫМ ИНВЕРТОРОМ ТОКА :

Краткое описание

ЗАПОРОЖСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

Косенко Игорь Александрович

УДК 62-83-52:621.313.333.2

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ С АВТОНОМНЫМ
 ИНВЕРТОРОМ ТОКА

Специальность 05.09.03 – электротехнические комплексы и системы

Диссертация на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор

Волков Александр Васильевич

Запорожье – 2013






 

СОДЕРЖАНИЕ

Перечень условных обозначений................................................................................ 5

Введение...................................................................................................................... 6

Раздел 1. Обзор существующего состояния исследуемых вопросов. Постановка задач исследования............................................................................................................. 14

1.1 Анализ известных силовых схем асинхронного электропривода на основе

автономного инвертора тока................................................................................ 14

1.2 Общие принципы, способы и подходы к регулированию асинхронных электроприводов с автономным инвертором тока............................................. 25

1.3 Анализ способов регулирования активным выпрямителем тока................. 32

1.4 Анализ управления асинхронными электроприводами с автономным
 инвертором тока при провалах сетевого напряжения....................................... 34

1.5 Постановка задач исследования..................................................................... 35

Раздел 2. Выбор методов исследования. Разработка математических и
имитационных моделей асинхронного электропривода с АИТ-ШИМ................. 38

2.1 Выбор методов исследования..................................................................... 38

2.2 Разработка математической модели асинхронного электропривода с АИТ-ШИМ..................................................................................................................... 40

2.2.1 Исследуемые схемы асинхронного электропривода с АИТ-ШИМ....... 40

2.2.2 Исходные допущения при разработке математической модели........... 43

2.2.3 Математическая модель асинхронного двигателя................................. 44

2.2.4 Математическая модель автономного инвертора тока, нагруженного на асинхронный двигатель.................................................................................... 46

2.2.5 Математические модели управляемого выпрямителя и звена постоянного тока.......................................................................................... 51

2.2.6 Математическая модель активного выпрямителя тока, подключенного к трехфазной питающей сети............................................................................... 53

2.3 Расчетные зависимости для энергетических показателей электропривода. 58

2.4 Имитационные (компьютерные) модели асинхронного электропривода с АИТ-ШИМ..................................................................................................................... 61

2.5 Выводы............................................................................................................ 65

Раздел 3. Прогнозирующее управление инвертором в асинхронном
электроприводе с АИТ-ШИМ.................................................................................. 67

3.1 Электромагнитные процессы в асинхронном двигателе, питаемом от АИТ-ШИМ..................................................................................................................... 67

3.1.1 Анализ статорного тока асинхронного двигателя................................. 72

3.1.2 Анализ статорного напряжения асинхронного двигателя..................... 77

3.2 Разработка прогнозирующего автоматического управления для
асинхронного электропривода с АИТ-ШИМ, снабженного тиристорным управляемым выпрямителем................................................................................ 85

3.2.1 Прогнозирующее частотно-токовое управление асинхронным
электроприводом с АИТ-ШИМ....................................................................... 85

3.2.2 Прогнозирующее частотно-напряженческое управление асинхронным электроприводом с АИТ-ШИМ....................................................................... 88

3.3 Электромагнитные и электромеханические процессы в асинхронном
электроприводе с АИТ-ШИМ, снабженном тиристорным выпрямителем........ 90

3.4 Энергетические показатели для асинхронного электропривода с АИТ-ШИМ, снабженного тиристорным выпрямителем........................................................ 108

3.5 Влияние изменения внутренних параметров элементов силовой цепи АЭП с АИТ-ШИМ на прогнозирующее управление инвертором............................... 114

3.6 Выводы.......................................................................................................... 119

Раздел 4. Прогнозирующее управление активным выпрямителем тока в
асинхронном электроприводе с АИТ-ШИМ......................................................... 122

4.1 Анализ электромагнитных процессов в системе: “трехфазная питающая сеть – активный выпрямитель тока”............................................................................. 122

4.2 Прогнозирующее управление активным выпрямителем тока.................... 130

4.3 Разработка системы автоматического управления асинхронным
электроприводом с АИТ-ШИМ, снабженным АВТ.......................................... 133

4.4 Электромагнитные и электромеханические процессы в асинхронном
электроприводе с АИТ-ШИМ, снабженном активным выпрямителем тока.... 137

4.5 Энергетические показатели для асинхронного электропривода с

 АИТ-ШИМ, снабженного активным выпрямителем тока................................ 151

4.6 Влияние изменения внутренних параметров элементов силовой цепи АЭП с АИТ-ШИМ на прогнозирующее управление активным выпрямителем.......... 160

4.7 Выводы.......................................................................................................... 163

Раздел 5. Управление асинхронным электроприводом на основе АИТ-ШИМ при провалах сетевого напряжения.............................................................................. 165

5.1 Управление АЭП с АИТ-ШИМ, снабженным управляемым
выпрямителем, при провале сетевого напряжения........................................... 166

5.2 Управление АЭП с АИТ-ШИМ, снабженным активным выпрямителем тока, при провале сетевого напряжения..................................................................... 177

5.3 Управление АЭП с АИТ-ШИМ при восстановлении сетевого напряжения 179

5.4 Электромагнитные и электромеханические процессы в АЭП с АИТ-ШИМ при провалах сетевого напряжения.......................................................................... 182

5.5 Выводы.......................................................................................................... 188

Заключение............................................................................................................. 189

Список использованных источников..................................................................... 192

Приложение А. Имитационные модели асинхронного электропривода с
АИТ-ШИМ.............................................................................................................. 205

Приложение Б. Параметры элементов силовой схемы электропривода............. 215

Приложение В. Параметры автоматических регуляторов электропривода....... 218

Приложение Д. Описание функционирования разработанных систем
автоматического управления................................................................................. 220

Приложение Е. Акт испытаний макетного образца частотно-регулируемого асинхронного электропривода с АИТ-ШИМ....................................................... 235

Приложение Ж. Акт об использовании результатов диссертационной работы 246

Приложение З. Акт о промышленном внедрении результатов диссертационной работы..................................................................................................................... 249

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

АВТ	активный выпрямитель тока
АД	асинхронный двигатель
АИН	автономный инвертор напряжения
АИТ	автономный инвертор тока
АПВ	автоматическое повторное включение
АЭП	асинхронный электропривод
ЛЭ	логический элемент
ОКС	ортогональная координатная система
ПЧ	преобразователь частоты
САУ	система автоматического управления
СФ	сетевой фильтр
ШИМ	широтно-импульсная модуляция
ЭДС	электродвижущая сила
ЭП	электропривод

ВВЕДЕНИЕ

Вступление. Несмотря на наблюдающийся массовый выпуск частотно-регулируемых асинхронных электроприводов (обусловленный возможностью в них экономичного регулирования скорости короткозамкнутого асинхронного двигателя (АД) и высокими собственными эксплуатационными свойствами последнего), указанным современным асинхронным электроприводам (АЭП), создаваемым на основе автономного инвертора напряжения (АИН) с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), присущ ряд недостатков. А именно наличие в звене постоянного тока такого преобразователя частоты (ПЧ) электролитического конденсатора большой емкости увеличивает затраты на обслуживание ПЧ и снижает его эксплуатационную надежность, а формирование на выходе АИН напряжения с существенно несинусоидальной формой (характеризующегося высокой частотой и повышенной крутизной изменения фронтов этого напряжения) на практике приводит к ускоренному старению изоляции обмоток двигателя. Последний фактор вызывает сокращение межремонтных сроков эксплуатации АД при питании от АИН-ШИМ, исключает (из-за возникновения перенапряжений на статорных обмотках) эксплуатацию АЭП с АИН-ШИМ при длинных кабельных линиях, соединяющих АД и ПЧ, а также обычно требует для обеспечения надежной работы применения специальных (с усиленной изоляцией обмоток) и более дорогих двигателей, спроектированных и изготовленных на условия питания от АИН-ШИМ. Ограничение использования общепромышленных АД широкого назначения в АЭП с АИН-ШИМ сдерживает переход от нерегулируемого асинхронного электропривода к более эффективному частотно-регулируемому АЭП с АИН-ШИМ, так как при этом фактически требуется одновременная замена существующего двигателя (на двигатель с усиленной изоляцией). Последнее обстоятельство особенно важно в странах СНГ, где продолжает находиться в эксплуатации большое количество старых общепромышленных двигателей.

Перечисленные выше недостатки исключаются в АЭП с автономным инвертором тока (АИТ) на запираемых тиристорах, в составе которого нет электролитического конденсатора большой емкости, а к статорным обмоткам двигателя прикладывается близкое по форме к синусоидальному напряжение от АИТ-ШИМ. За счет этого повышается эксплуатационная надежность преобразователя и двигателя, применяются в рассматриваемых АЭП с АИТ-ШИМ более дешевые общепромышленные АД и значительно продлеваются их сроки службы в эксплуатации, а также – осуществляется возможность питания двигателей, удаленных от ПЧ на значительные расстояния и обеспечивается (с помощью нереверсивных тиристорного управляемого или активного выпрямителя) двухсторонний обмен энергией электропривода с питающей сетью.

Актуальность темы. В последние годы вопросами разработки автоматического управления и исследования электромеханических процессов для асинхронных электроприводов (АЭП) с автономным инвертором тока (АИТ) занимаются известные ученые: Андриенко П. Д., Волков А. В., Эпштейн И. И. (Украина),
Ефимов А. А., Шрейнер Р. Т. (Россия), Bose B. K., Leonhard W. (США), Wu B.
 (Канада), Hombu M., Neba Y., Nonaka S., Ueda А., Ueda S. (Япония), Rodriguez J. (Чили) и др. Канадской фирмой Rockwell Automation разработаны и промышленно выпускаются асинхронные электроприводы на основе АИТ с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) серии PowerFlex7000 на мощности от 150 до 4100 кВт и напряжение от 2,4 до 6,9 кВ. Однако широкое распространение и промышленное внедрение указанных электроприводов (ЭП) на практике сдерживается недостаточностью существующих исследований в области автоматического управления АЭП с АИТ-ШИМ, а именно – вопросов технического упрощения данного управления, повышения его быстродействия, улучшения энергетических показателей и электромагнитной совместимости с питающей сетью, эффективного управления при провалах сетевого напряжения. Исследование данных вопросов актуально и востребовано практикой в условиях Украины, на территории которой присутствует большой парк регулируемых тиристорных электроприводов постоянного тока (ТЭПТ) и нерегулируемых электроприводов с общепромышленными асинхронными двигателями (АД), требующий замены на частотно-регулируемые АЭП. Разработка, промышленное освоение и внедрение АЭП с АИТ-ШИМ является целесообразным и эффективным,
т. к. при этом могут далее продолжительно эксплуатироваться общепромышленные АД и уменьшаются капитальные затраты при переходе от ТЭПТ к АЭП с АИТ-ШИМ, поскольку часть силовых элементов (управляемый выпрямитель с его системой управления, сглаживающий дроссель, фильтрокомпенсирующее устройство) из ТЭПТ продолжает использоваться в АЭП с АИТ-ШИМ.

Связь работы с научными программами, планами, темами. Основные результаты диссертационной работы получены автором в процессе его участия ответственным исполнителем в работах, связанных с созданием и внедрением высокоэффективной техники при выполнении госбюджетной научно-исследовательской работы согласно тематическому плану научных исследований Запорожского национального технического университета по теме “Разработка и исследование новых эффективных видов электропривода и энергосберегающей преобразовательной техники” (номер госрегистрации 0108U000274).

Цель работы и задачи исследований. Целью диссертационной работы является повышение быстродействия и техническое упрощение автоматического управления асинхронным электроприводом, выполненным на основе автономного инвертора тока с широтно-импульсной модуляцией.

Для достижения поставленной цели решались такие основные задачи:

— разработка математической и имитационной (компьютерной) моделей АЭП с АИТ-ШИМ, предназначенных для исследования электромагнитных и электромеханических процессов, а также энергетических показателей в указанном
электроприводе;

— получение аналитических зависимостей, которые описывают в явном алгебраическом виде изменение сетевого тока и статорных тока и напряжения двигателя в асинхронном электроприводе с АИТ-ШИМ на межкоммутационном интервале силовых ключей преобразователя частоты;

— усовершенствование автоматического управления АЭП с АИТ-ШИМ, направленное на повышение быстродействия регулирования и упрощение технической реализации управления;

— усовершенствование управления активным выпрямителем тока, направленное на повышение быстродействия регулирования реактивной составляющей сетевого тока для асинхронного электропривода с АИТ-ШИМ;

— количественная и качественная оценки достигнутых с помощью предложенного управления электромагнитных и электромеханических процессов асинхронного электропривода с АИТ-ШИМ и его энергетических показателей.

Объектом исследований являются электромагнитные и электромеханические процессы, энергетические показатели АЭП с АИТ-ШИМ, достигнутые при усовершенствованном управлении.

Предметом исследований являются способы автоматического управления для АЭП с АИТ-ШИМ.

Методы исследований: метод обобщенных векторов и операторный метод, которые используются при математическом описании электромагнитных процессов в АЭП с АИТ-ШИМ и при его управлении; методы прогнозирующего, релейного, подчиненного и полеориентированного управления, а также регулирование во вращающейся координатной системе, используемые при разработке усовершенствованного автоматического управления АЭП с АИТ-ШИМ; метод имитационного моделирования, применяемый для количественной и качественной оценки регулирования ЭП и его энергетических показателей; метод экспериментального исследования, служащий для оценки достоверности разработанной имитационной модели и полученных результатов.

Научные положения:

     1. Качественное и упрощенное в технической реализации прогнозирующее векторное управление статорным током асинхронного двигателя обеспечивается заданием текущей комбинации силовых ключей трехфазного АИТ-ШИМ, при которой модуль разности между аргументами обобщенных векторов отклонения статорного тока двигателя и выходного тока инвертора является минимальным.

          2. Выбор текущей комбинации силовых ключей трехфазного АИТ-ШИМ, соответствующей наименьшему модулю разности аргументов обобщенных векторов отклонения статорного напряжения асинхронного двигателя и прогнозирующего вектора тока, который определяется в виде разности обобщенных векторов выходного тока инвертора и статорного тока двигателя, реализует эффективное прогнозирующее векторное управление статорным напряжением асинхронного двигателя.

3. Быстродействующая компенсация реактивной мощности асинхронного электропривода с АИТ-ШИМ, снабженного трехфазным активным выпрямителем тока, осуществляется заданием текущей комбинации силовых ключей последнего, соответствующей наименьшему модулю разности аргументов обобщенных векторов отклонения сетевого тока и входного тока этого выпрямителя.

Научная новизна полученных результатов.

1. Полученные для АЭП с АИТ-ШИМ аналитические зависимости, которые, в отличие от известных, описывают впервые в явном алгебраическом виде текущие значения обобщенного вектора статорного тока двигателя, позволяют осуществить прогнозирование приращения обобщенного вектора статорного тока двигателя на межкоммутационном интервале силовых ключей инвертора.

2. Впервые полученные аналитические соотношения, по которым уточненно рассчитываются текущие значения обобщенных векторов статорного напряжения двигателя при питании от АИТ-ШИМ и сетевого тока асинхронного электропривода, снабженного активным выпрямителем тока, позволяют прогнозировать приращения указанных обобщенных векторов на межкоммутационных интервалах силовых ключей инвертора и активного выпрямителя.

3. Разработанные структуры автоматического регулирования для АЭП с
АИТ-ШИМ, основанные на предложенных прогнозирующих векторных токовом и напряженческом управлении инвертором, а также прогнозирующем управлении активным выпрямителем тока, обеспечивают высокие динамические свойства и улучшенные энергетические показатели указанного электропривода.

4. Разработанный для АЭП с АИТ-ШИМ способ управления при провалах сетевого напряжения, обеспечивающий принудительное открытие двух силовых ключей в одной из фаз управляемого (или активного) выпрямителя при снижении амплитуд фазных сетевых токов до нуля и обнуление активной составляющей статорного тока, позволяет предотвратить выходы из строя силовых элементов преобразователя частоты в этих режимах и осуществить последующий быстродействующий выход электропривода на установленный режим работы после восстановления сетевого напряжения.

5. Впервые полученные для АЭП с АИТ-ШИМ количественная оценка полосы пропускания по скорости и электромеханические процессы отработки положения в позиционном и следящем режимах, которые достигнуты с использованием предложенного автоматического управления, устанавливают возможные широкие области применения этого ЭП.

Практическая ценность полученных результатов:

— предложенный способ прогнозирующего векторного управления упрощает системы регулирования АЭП с АИТ-ШИМ (путем упрощения прогнозирующих функционалов, которые реализуют частотно-токовое и частотно-напряженческое управление) и повышает быстродействие регулирования тока статора и электромагнитного момента АД (характеризующееся временами от 1,5 до 24 мс при отработке двукратных значений указанных параметров в рабочем диапазоне скоростей АД);

— разработанный способ прогнозирующего векторного управления активным выпрямителем тока обеспечивает, наряду с упрощением созданных на его основе систем автоматического регулирования (связанным с сокращением количества применяемых датчиков электропривода), уменьшение в 2,5 раза индуктивности сглаживающего дросселя и достижение высокого быстродействия отработки заданных значений реактивной проекции вектора сетевого тока (со временем менее 1 мс) и активной проекции вектора статорного тока (со временем менее 17 мс), что позволяет поддерживать (в стационарных режимах при номинальном моменте нагрузки в диапазоне скоростей 1:10 от номинальной) высокие значения сетевого коэффициента мощности на уровне 0,98-0,99 и общий коэффициент гармоник тока сети,
равный (4,7-18) %;

— система автоматического управления (САУ) асинхронным ЭП с АИТ-ШИМ, созданная на основе предложенного прогнозирующего частотно-напряженческого управления и подчиненного регулирования, обеспечивает полосу пропускания по скорости до 85 Гц, а также высокое нормированное качество регулирования скорости (при одно- и двухзонном управлении) и положения (для позиционного и следящего режимов), отвечающее типовым настройкам систем подчиненного регулирования;

— разработанная система автоматического управления при провалах сетевого напряжения исключает сверхтоки и перенапряжения на силовых ключах преобразователя частоты и в двигателе (что предотвращает выход из строя указанных элементов в данных режимах) и обеспечивает последующий быстродействующий выход электропривода на заданный режим работы при восстановлении сетевого
 напряжения;

— разработанная имитационная (компьютерная) модель АЭП с АИТ-ШИМ и предложенным автоматическим управлением с достаточной для инженерных задач точностью (в динамических режимах с погрешностью: меньше 7 % – для напряжений и токов или не больше 2 % – для скорости) обеспечивает расчет электромагнитных и электромеханических процессов в указанном ЭП, что позволяет использовать эту модель как основной инструмент для исследования рассматриваемого АЭП;

— результаты диссертационной работы внедрены в ОАО НИИ “Преобразователь” в разработанной конструкторской документации на опытный образец АЭП с АИТ-ШИМ напряжением 6 кВ, мощностью 1600 кВт.

Личный вклад соискателя состоит в формулировании цели и постановке задач исследования, разработке математических и имитационных моделей АЭП с АИТ-ШИМ, разработке и исследовании предложенного автоматического управления для АЭП с АИТ-ШИМ, получении аналитических зависимостей, обеспечивающих прогнозирование изменения обобщенных векторов сетевого тока, статорных тока и напряжения двигателя в АЭП с АИТ-ШИМ, исследовании электромагнитных и электромеханических процессов, энергетических показателей, полосы пропускания по скорости для АЭП с АИТ-ШИМ.

Апробация результатов диссертации. Результаты диссертационной работы докладывались на международных научно-технических конференциях: «Електромеханічні системи, методи моделювання та оптимізації» (Кременчуг, 2007 – 2009 гг.), «Проблеми енергоресурсозбереження в електротехнічних системах. Наука, освіта і практика» (Кременчуг, 2010 г.), «Проблеми автоматизованого електропривода. Теорія і практика» (Алушта, 2007 г., 2009 г.; Николаевка, 2008 г., 2012 г.; Кипарисное, 2010 г.; Одесса, 2011 г.), «Проблеми сучасної електротехніки» (Киев, 2008 г.), «Енергоефективність. Проблеми силової електроніки та електротехніки» (Киев, 2011 г.), «Электроприводы переменного тока» (Екатеринбург, 2012 г.).

Публикации. Результаты диссертационной работы опубликованы в 20 печатных научных работах, из них: 14 – в специализированных изданиях, 3 – материалы конференций, 3 – патента Украины.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения и приложений. Общий объем работы составляет 252 страницы, в том числе 149 страниц основного текста, 69 рисунков, 11 таблиц, перечень использованных источников (117 наименований) и 7 приложений на 48 страницах.

Список литературы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является завершенной научно-исследовательской работой, в которой решена важная научная задача, заключающаяся в разработке и научном обосновании эффективных способов прогнозирующего векторного управления и создании на их основе упрощенных структур автоматического регулирования для асинхронного электропривода с АИТ-ШИМ, обеспечивающих быстродействующее управление электромеханическими процессами и улучшение энергетических показателей указанного электропривода.

Основные научные результаты, выводы и практические рекомендации диссертационной работы состоят в следующем:

1. Из анализа научно-технической литературы установлены недостаточность существующих исследований и эффективности известного автоматического управления АЭП с АИТ-ШИМ, а также практическая востребованность его совершенствования в части: упрощения технической реализации и повышение быстродействия векторного управления двигателем и активным выпрямителем, оценки полосы пропускания по скорости и качества регулирования положения указанным ЭП, управления этим электроприводом при провалах сетевого напряжения и улучшения его энергетических показателей.

2. Разработанная имитационная модель АЭП с АИТ-ШИМ учитывает фактическую форму входных и выходных напряжений и токов управляемого (или активного) выпрямителя и автономного инвертора тока, протекающие электромагнитные и механические процессы в двигателе, электромагнитные процессы в преобразователе частоты, дискретность (равную 20мкс) автоматического управления этим электроприводом и характеризуется достаточным для инженерных задач совпадением с экспериментом (с отличием: менее 5-7% – для напряжений и токов или не более
1–2% – для скорости, где меньшие значения относятся к установившимся, а большие – к динамическим режимам).

3. Предложенные способы прогнозирующего векторного управления статорными токами и напряжениями для АЭП с АИТ-ШИМ характеризуются нечувствительностью к температурному изменению активных сопротивлений двигателя и емкостей конденсаторов преобразователя частоты и позволяют при упрощении технической реализации векторного управления достичь высокого быстродействия отработки статорного тока и электромагнитного момента АД (с временем регулирования менее 6 – 24 мс при отработке двукратных значений указанных параметров, где наибольшие значения относятся к номинальной, а наименьшие – к нулевой скорости двигателя).

4. Разработанный способ прогнозирующего векторного управления активным выпрямителем тока обеспечивает при упрощении своей технической реализации поддержание высокого значения сетевого коэффициента мощности АЭП с АИТ-ШИМ и малого значения общего коэффициента гармоник сетевого тока (составляющих для номинального режима соответственно более 0,99 и менее 4,7%), а также позволяет уменьшить в 2,5 раза значение индуктивности сглаживающего дросселя и является нечувствительным к температурному изменению параметров элементов силовой цепи АЭП.

5. Созданные на основе предложенных способов прогнозирующего векторного управления и подчиненного регулирования структуры САУ асинхронным ЭП с АИТ-ШИМ обеспечивают эффективное регулирование скорости (в диапазоне скоростей 1:100 вниз от номинальной с полосой пропускания по скорости от 28 Гц до 85Гц и возможностью одно- и двухзонного регулирования скорости) и положения ротора (в том числе в позиционном и следящем режимах). Это позволяет применять АЭП с АИТ-ШИМ при предложенном управлении как в общепромышленном электроприводе широкого назначения, так и – в специальных (позиционном и следящем) электроприводах.

6. Разработанное управление АЭП с АИТ-ШИМ при провалах сетевого напряжения исключает аварийные ситуации, которые могут вызвать выходы из строя силовых ключей преобразователя частоты и двигателя в данных режимах, а также обеспечивает последующее автоматическое повторное включение электропривода при быстродействующем его выходе на заданный режим работы.

7. Достоверность полученных научных результатов подтверждена совпадением расчетных результатов, полученных аналитически или на имитационной модели, с экспериментальными исследованиями на макетном образце АЭП с АИТ-ШИМ мощностью 5,5 кВт (с погрешностью менее: 5-7% – для напряжений и токов; 1-2% – для скорости и сетевого коэффициента мощности, где меньшие значения соответствуют установившимся режимам, а большие – динамическим режимам).

8. Результаты диссертационной работы внедрены в ОАО НИИ “Преобразователь” в разработанной конструкторской документации на опытный образец АЭП с АИТ-ШИМ (напряжением 6 кВ, мощностью 1600 кВт) и могут быть использованы научно-исследовательскими и проектными организациями, которые занимаются разработкой новых видов частотно-регулируемых электроприводов.

1.     Автоматизированное схемотехническое проектирование силовых преобразовательных устройств ЦУМПУ-ЕС-2.0-Комплекс программ. – К.: Реклама, 1987. – 4 с.

2.     Анишев Е. Ю. Проблемы электромагнитной совместимости регулируемых электроприводов главных циркуляционных насосов АЭС / Е. Ю. Анишев, Е. В. Рощин // Труды государственного технического университета. – Н. Новгород: УГНТУ, 2010. –Т.4. – С. 211-218.

3.     Аракелян А. К. Оптимизация работы автономного инвертора тока в частотно-регулируемом асинхронном электроприводе / А. К. Аракелян, К. В. Солодов, Н. И. Шаварин // Электротехника. – 2002. – №1. – С. 19-24.

4.      Аранчий Г. В. Тиристорные преобразователи частоты для регулируемых приводов / Г. В. Аранчий, Г. Г. Жемеров, И. И. Эпштейн. – М.: Энергия, 1968. – 128 с.

5.     Бабков Ю. ТЭМ21 – локомотив 21 века / Ю. Бабков, О. Котов, П. Чудаков // Современные технологии автоматизации. – 2006. – №1 – С. 50-54.

6.      Башарин А. В. Управление электроприводами: Учебное пособие для вузов / А. В. Башарин, В. А. Новиков, Г. Г. Соколовский. – Л.: Энергоиздат., 1982. – 392 с.

7.      Беляев Д. В. Мощный регулируемый электропривод переменного тока и питающая сеть / Д. В. Беляев, А. М. Вейнгер // Автоматизированный электропривод: Труды V международной (16 Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу, 18-21 сентября 2007 г. – Санкт-Петербург, 2007. – С. 426-428.

8.      Беляев Д. В. Нестационарные процессы в регулируемом электроприводе с высоковольтным преобразователем частоты сетевого насоса станции теплоснабжения / Д. В. Беляев, А. М. Вейнгер,  Д. В. Тарасов // Электротехника. – 2007. – №10. – С. 53-59.

9.      Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи / Л. А. Бессонов. – М.: Высш. шк., 1984. – 559 с.

10.                                                           Браславский И. Я. Энергосберегающий асинхронный электропривод / И. Я. Браславский, З. Ш. Ишматов, В. Н. Поляков. – М.: Академия, 2004. – 256 с.

11.                                                           Бродовский В. Н. Асинхронные приводы с частотно-токовым управлением / В. Н. Бродовский, Е. С. Иванов, А. С. Жилин, Н. Ф. Котеленец // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. – 1974. –№2. – С. 8-13.

12.                                                          Бродовский В. Н. Приводы с частотно-токовым управлением / В. Н. Бродовский, Е. С. Иванов. – М.: Энергия, 1974. – 168 с.

13.                                                           Волков А.В. Исследование особенностей прогнозирующего управления асинхронным электроприводом с автономным инвертором тока / А. В. Волков, И. А. Косенко // Електромеханічні і енергозберігаючі системи. Тем. вип.: Проблеми автоматизованого електропривода. Теорія і практика. – Кременчук: КрНУ, 2012. – Вип. 3/2012(19). – С. 90-93.

14.                                                          Волков А. В. Анализ электромагнитных процессов асинхронного двигателя при питании от автономного инвертора тока с широтно-импульсной модуляцией / А. В. Волков, И. А. Косенко // Технічна електродинаміка. – 2009. – № 1. – С. 12-19.

15.                                                          Волков А. В. Анализ электромагнитных процессов и управление в рекуперативном асинхронном электроприводе с АИН-ШИМ при провале сетевого напряжения / А.В.Волков, В.П. Метельский, А.Г. Лохматов // Технічна електродинаміка. – 2007 – №1. – С. 27-34.

16.                                                          Волков А. В. Асинхронный электропривод на основе автономного инвертора тока на запираемых тиристорах с прогнозирующим релейно-векторным регулированием статорного тока / А. В. Волков, И. А. Косенко // Электротехника. – 2008. – №10. – С. 6-17.

17.                                                          Волков А. В. Асинхронный электропривод на основе автономного инвертора тока с улучшенной электромагнитной совместимостью с питающей сетью / А. В. Волков, И. А. Косенко // Електроінформ. Тем. вип.: Проблеми автоматизованого електропривода. Теорія и практика. – Львів: ЕКОінформ, 2009. – С. 153-154.

18.                                                          Волков А. В. Асинхронный электропривод на основе автономного инвертора тока с широтно-импульсной модуляцией / А. В. Волков, И. А. Косенко // Технічна електродинаміка. Тем. вип.: Проблеми сучасної електротехніки. – 2008. – Ч.1. – С. 81-86.

19.                                                          Волков А. В. Быстродействующий асинхронный электропривод с автономным инвертором тока и активным выпрямителем тока / А. В. Волков, И. А. Косенко // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”. – Харків: НТУ «ХПІ», 2010. – №.28. – С. 169-171.

20.                                                          Волков А. В. Высокодинамичный асинхронный электропривод с двухзвенным непосредственным преобразователем частоты / А. В. Волков, Н. Л. Антонов // Технічна електродинаміка: Тем. випуск. Проблеми сучасної електротехніки. – К. – 2006. – Ч. 4. – С. 65-70.

21.                                                           Волков А. В. Динамика электропривода с двухзвенным непосредственным преобразователем частоты при провале сетевого напряжения / А. В. Волков, Н. Л. Антонов // Вісн. Кременчуцького держ. університету. – Кременчук: КДПУ, 2007. – Вип.№3(44). – Ч.2. – С. 27-29.

22.                                                          Волков А. В. Идентификация потокосцепления ротора и скорости асинхронного двигателя с учетом изменения его активных сопротивлений / А. В. Волков, Ю. С. Скалько // Электротехника. – М. – 2009. – №11.– С. 2-12.

23.                                                           Волков А. В. Исследование способов прогнозирующего управления асинхронным электроприводом с автономным инвертором тока / А. В. Волков, И. А. Косенко // Труды международной ХV н/т конференции “Электроприводы переменного тока”, 12-16 марта 2012г. – Екатеринбург: ФГАОУ ВПО “УРФУ им. Б. Н. Ельцина”. – С. 85-88.

24.                                                           Волков А. В. Исследование энергетических показателей асинхронного электропривода на основе автономного инвертора тока / А. В. Волков, И. А. Косенко // Електротехнічні та комп’ютерні системи. Тем. вип.: Проблеми автоматизованого електропривода. Теорія и практика. – К: Техніка, 2011. – Вип. №3(79). – С. 40-42.

25.                                                          Волков А. В. Компенсация мощности искажений и реактивной мощности посредством активного фильтра с прогнозируемым релейным управлением / А. В. Волков, В. А. Волков // Электротехника. – М. – 2008. – № 3. – С. 2-10.

26.                                                          Волков А. В. Прогнозирующее релейно-векторное регулирование в асинхронных электроприводах с инвертором тока / А. В. Волков, И. А. Косенко // Вісн. Кременчуцького держ. університету. – Кременчук: КДПУ, 2008. – Вип.№3(50). – Ч.1. – С. 98-102.

27.                                                          Волков А. В. Прогнозирующее релейно-векторное управление активным выпрямителем тока / А. В. Волков, И. А. Косенко // Вісн. Кременчуцького держ. університету. – Кременчук: КДПУ, 2009. – Вип.№3(56). – Ч.1. – С. 49 – 52.

28.                                                          Волков А. В. Регулирование положения в асинхронных электроприводах с релейным частотно-токовым управлением / А. В. Волков, Н. Л. Антонов // Электротехника. – 2006. – №11. – С. 23-35.

29.      Волков А. В. Регулирование скорости в асинхронных электроприводах с релейным частотно-токовым управлением / А. В. Волков // Электротехника. – 2005. – №1. – С. 20-29.

30.      Волков А. В. Релейное векторное регулирование тока в асинхронных электроприводах с автономным инвертором тока / А. В. Волков, И. А. Косенко // Вісн. Кременчуцького держ. університету. – Кременчук: КДПУ, 2007. – Вип.№3(44). – Ч.1. – С. 21-24.

31.      Волков А. В. Совершенствование прогнозирующего релейно-векторного управления активным выпрямителем тока в асинхронном электроприводе с автономным инвертором тока / А. В. Волков, И. А. Косенко // Технічна електродинаміка. – 2010. – №6. – С. 24-34.

32.      Волков А. В. Совершенствование регулирования статорного тока в асинхронных электроприводах с автономным инвертором тока / А. В. Волков, И. А. Косенко // Збірник наукових праць Дніпродзержинського державного технічного університету. Тем. вип.: Проблемы автоматизированного электропривода. Теория и практика. – Днепродзержинск: ДДТУ, 2007. – С. 78-79.

33.      Волков А. В. Совершенствование энергосберегающей системы электропитания для автоматизированных электроприводов на основе активного фильтра / А. В. Волков, В. П. Метельский, В. А. Волков // Електротехнічні та комп’ютерні системи. – К.:Техніка. – 2011. – №03(79). – С.388 – 391.

34.      Волков А. В. Управление асинхронными электроприводами с активным выпрямителем при провале сетевого напряжения /А. В. Волков, Н. Л. Антонов // Вісн. Кременчуцького держ. університету. – Кременчук: КДПУ, 2008. – Вип.№3(50). – С. 18-23.

35.      Волков А.В. Управление нерекуперативным электроприводом с АИН-ШИМ при провале сетевого напряжения / А.В. Волков, В.П. Метельский, А.Г. Лохматов // Електротехніка та електроенергетика. – 2006. – №1. – С. 68-75.

36.      Волков А. В. Управление при провале сетевого напряжения асинхронным электроприводом с автономным инвертором тока / А. В. Волков, И. А. Косенко // Вісн. Кременчуцького держ. університету. – Кременчук: КДПУ, 2010. – Вип.№3(62). – Ч.2. – С. 11– 14.

37.      Волков А. В. Цифровая модель непосредственного преобразователя частоты с широтно-импульсной модуляцией, нагруженного на асинхронный двигатель / А.В. Волков, Н.Л. Антонов // Електротехника та електроенергетика. – 2003. – №2. – С. 67-71.

38.      Волков А. В. Электромеханические процессы асинхронного электропривода с автономным инвертором тока при прогнозирующем релейно-векторном регулировании статорного напряжения / А. В. Волков, И. А. Косенко // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”. – Харків: НТУ «ХПІ», 2008. – №.30. – С. 164-165.

39.      Высоковольтный привод переменного тока PowerFlex7000 с воздушным охлаждением: Руководство пользователя, Бюллетень 7000А. – Кембридж, Канада. – 7000А-UM151A-RU-P. – 2007. – 456 с.

40.      Герман-Галкин С. Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MatLab 6.0 / С. Г. Герман-Галкин. – С.-П.: Корона принт, 2001. – 320 с.

41.      Гольдфарб Л. С. Теория автоматического управления Ч.1 / Л. С. Гольдфарб, А. В. Балтрушевич, Г. Г. Круг и др. – М.: Высш. школа, 1968. – 424 с.

42.      ГОСТ 13109-97. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. – М.: Стандартинформ, 2006. – 31 c.

43.      ДСТУ 3595-97. Електроприводи змінного струму загального призначення. Загальні технічні вимоги . – Введ. 1998-07-01. – К.: Держстандарт України, 1998. – 42 с.

44.      Дьяконов В. П. Matlab 6.5 SP1/7 + Simulink 5/6 в математике и моделировании / В. П. Дьяконов. – М.: Солон-Пресс, 2005. – 576 с.

45.      Ефимов А. А. Активные преобразователи в регулируемых электроприводах переменного тока / А. А. Ефимов, Р. Т. Шрейнер. – Новоуральск: НГТИ, 2001. – 250 с.

46.      Жемеров Г. Г. Анализ процессов в активном управляемом выпрямителе – источнике тока в системе пуска асинхронных машин / Г. Г. Жемеров, В. Ю. Колесник // Електротехніка і електромеханіка. – 2008. – №6 – С. 19-25.

47.      Жемеров Г. Г. Энергоэффективность коррекции фазы тока и компенсации пульсаций активной и реактивной мощности в трехфазной системе электроснабжения / Г. Г. Жемеров, И. Ф. Домнин, О. А. Ильина, Д. В. Тугай // Технічна електродинаміка. – К. – 2007. – №1. – С. 52-57.

48.      Зайцев А. И. Вопросы практического применения силовых полупроводниковых ключей/ А. И. Зайцев, В. Н. Крысанов // Электротехнические комплексы и системы управления. – Воронеж, 2010. – №2. – С. 5-8.

49.      Зайцев А. И. Применение компенсационных преобразователей в целях энергосбережения / А. И. Зайцев, А. С. Плехов // Электротехнические комплексы и системы управления. – Воронеж, 2010. – №4. – С. 38-43.

50.      Зайцев А. И. Регулируемый электропривод и его роль в энергосбережении / А. И. Зайцев, Ю. С. Лядов // Электротехнические комплексы и системы управления. – Воронеж, 2006. – №2. – С. 35-37.

51.      Зиновьев Г. С. Основы силовой электроники: Учеб. пособие / Г. С. Зиновьев. – Изд. 2-е, испр. и доп. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003. – 664 с.

52.      Калашников Б. Е. Системы управления автономными инверторами / Б. Е. Калашников, С. О. Кривицкий, И. И. Эпштейн. – М.: Энергия, 1974. – 104 с.

53.      Ковач К. П. Переходные процессы в машинах переменного тока / К. П. Ковач, И. Рац. – М.: Госэнергоиздат, 1963. – 744 с.

54.      Конторович М. И. Операционное исчисление и процессы в электрических цепях / М. И. Конторович. – М.: Сов. радио, 1975. – 320 с.

55.      Корн Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров / Г. Корн, Т. Корн. – М.: Наука, 1984. – 832 с.

56.      Косенко И. А. Асинхронный электропривод с автономным инвертором тока и усовершенствованным управлением / И. А. Косенко // Вестник Киевского национального университета технологий и дизайна. Тем. вып.: Энергоэффективность. Проблемы в силовой электронике и электротехнике. – К.: КНУТД, 2012. – Вып.№1(63). – С. 16-21.

57.      Косенко И. А. Сравнение частотно-токового и частотно-напряженческого способов релейно-векторного управления асинхронными электроприводами с автономным инвертором тока / И. А. Косенко // Електротехніка та електроенергетика. – 2008. – №1. – С. 52-58.

58.      Костенко Д. В. Улучшение качества выходного напряжения автономного инвертора в составе преобразователя частоты со звеном постоянного тока / Д. В. Костенко, С. Л. Трибулькевич, В. В. Трибулькевич // Проблеми автоматики та електрообладнання транспортних засобів: Матеріали Всеукраїнської науково-технічної конференції. – Миколаїв: НУК, 2007. – С. 112-118.

59.      Кривицкий С. О. Динамика частотно-регулируемых электроприводов с автономными инверторами / С. О. Кривицкий, И. И. Эпштейн. – М.: Энергия, 1970. – 152 с.

60.      Лазарев Г. Б. Высоковольтные преобразователи для частотно-регулируемого электропривода. Построение различных систем/ Г. Б. Лазарев // Новости электротехники. – 2005. – №2.

61.      Лазарев Г. Б. Мощные высоковольтные преобразователи частоты для регулируемого электропривода в электроэнергетике/ Г. Б. Лазарев // Электротехника. – 2005. – №11. – С. 3-8.

62.      Лазарев Г. Б. Частотно-регулируемый электропривод насосных и вентиляторных установок – эффективная технология энерго и ресурсосбережения на тепловых электростанциях / Г. Б. Лазарев // Силовая электроника. – 2007. – №3. – С. 41-48.

63.      Лаппе Р. Измерения в энергетической электронике / Р. Лапе, Ф. Фишер. – Пер. с нем. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 232 с.

64.      Маевский О. А. Энергетические показатели вентильных преобразователей / О. А. Маевский. – М.: Энергия, 1978. – 320 с.

65.      Метельский В. П. Управление частотно-регулируемыми асинхронными электроприводами при просадках и провалах питающего напряжения / В. П. Метельский, А. Г. Лохматов // Вісн. Кременчуцького держ. університету. – Кременчук: КДПУ, 2005. – Вип.№4(33). – С. 57-59.

66.      Мещеряков В. Н. Релейное управление преобразователем частоты с автономным инвертором тока / В. Н. Мещеряков, Д. В. Пешков // Электротехнологии, электропривод и электрооборудование предприятий: сборник научных трудов II Всероссийской научно-технической конференции. – Уфа: УГНТУ. – 2009. –Т.1. – С. 30-33.

67.      Мещеряков В. Н. Система управления преобразователем частоты с автономным инвертором тока и релейным формированием напряжения на конденсаторах выходного фильтра/ В. Н. Мещеряков, Д. В. Пешков // Вести высших учебных заведений Черноземья. – Липецк: ЛГТУ, 2009 – №1. – С. 7-10.

68.      Перельмутер В. М. Прямое управление моментом и током двигателей переменного тока / В. М. Перельмутер. – Харьков: Основа, 2004. – 210 с.

69.      Пивняк Г. Г. Современные частотно-регулируемые асинхронные электроприводы с широтно-импульсной модуляцией / Г. Г. Пивняк, А. В. Волков. – Дніпропетровськ: НГУ, 2006. – 470 с.

70.      Плехов А. С. Система управления электроприводом с автономным инвертором тока/ А. С. Плехов, А. И. Зайцев // Электротехнические комплексы и системы управления. – Воронеж, 2009. – №2. – С. 51-54.

71.      Рехенберг К. Влияние частоты пульсаций напряжения преобразователей частоты на срок службы изоляции обмоток частотно-управляемых трехфазных асинхронных двигателей / К. Рехенберг // Технічна електродинаміка. – Киев. – 2000. – №2.– С. 56-58.

72.      Рехенберг К. Определение перенапряжений в частотно-регулируемых асинхронных машинах низкого напряжения / К. Рехенберг, Ц. Фишер // Технічна електродинаміка. – Киев. – 2001. – №3.– С. 59-62.

73.      Рудаков В. В. Асинхронные электроприводы с векторным управлением / В. В. Рудаков, И. М. Столяров, В. А. Дартау. – Л.: Энергоатомиздат, 1987. – 134 с.

74.      Руденко В. С. Преобразовательная техника / В. С. Руденко, В. И. Сенько, И. М. Чиженко. – К.: Вища школа. Головное изд-во, 1983. – 431 с.

75.      Сандлер А. С. Автоматическое частотное управление асинхронными двигателями / А. С. Сандлер, Р. С. Сарбатов. – М.: Энергия, 1974. – 328 с.

76.      Сандлер А. С. Тиристорные инверторы с широтно-импульсной модуляцией для управления асинхронными двигателями / А. С. Сандлер, Ю. М. Гусяцкий. – М.: Энергия, 1968. – 96 с.

77.      Свидченко С. Ю. Эффективность асинхронного электродвигателя в приводе/ В. Н. Мещ