Разработка адаптивного нечёткого скользящего управления асинхронным электроприводом тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат наук Вишневский Владимир Ильич

• Вишневский Владимир Ильич
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Вишневский Владимир Ильич

Введение

ГЛАВА 1 МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМИ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ

1. 1 Математическая модель асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором

1.2 Методы управления в современном асинхронном электроприводе

1.2.1 Векторное управление

1.2.2 Стратегия прямого управления моментом

1.2.3 Регулирование скорости в асинхронном электроприводе

1.3 Наблюдатели переменных состояния в асинхронном электроприводе

Выводы к главе

ГЛАВА 2 АДАПТИВНЫЙ СКОЛЬЗЯЩИЙ НАБЛЮДАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННЫХ СОСТОЯНИЯ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА. ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

2.1 Скользящий наблюдатель переменных состояния асинхронного электропривода в структуре косвенного векторного управления с ориентацией по вектору потокосцепления ротора

2.2 Адаптивный скользящий наблюдатель потокосцепления ротора и угловой скорости вращения ротора

2.3 Параметрическая идентификация постоянной времени ротора асинхронного электродвигателя

2.4 Математическое моделирование адаптивного скользящего наблюдателя, интегрированного в структуру векторного управления, в среде SIMULINK МАТЬАВ

Выводы к главе

ГЛАВА 3 АДАПТИВНЫЙ СКОЛЬЗЯЩИЙ РЕЖИМ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ

3.1 Скользящий режим управления асинхронным электроприводом

3.2 Адаптивный скользящий режим управления асинхронным электроприводом с настраиваемыми параметрами

3.2.1 Математическая модель асинхронного электропривода, заданного в неявном виде

3.2.2 Синтез адаптивного скользящего режима управления потокосцеплением ротора в асинхронном электроприводе

3.2.3 Синтез адаптивного скользящего режима управления скоростью в асинхронном электроприводе с настраиваемыми параметрами

3.2.4 Результаты математического моделирования

Выводы к главе

ГЛАВА 4 АДАПТИВНЫЙ НЕЧЁТКИЙ РЕЖИМ УПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТЬЮ В АСИНХРОННОМ ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ

4.1 Адаптивный нечёткий скользящий режим управления нелинейных электротехнических систем с нестационарными параметрами

4.2 Адаптивный нечёткий скользящий режим управления скоростью в асинхронном электроприводе в условиях внешних возмущений в виде переменного момента нагрузки и нестационарного момента инерции механизма

4.3 Математическое моделирование адаптивного нечёткого скользящего режима управления скоростью в асинхронном электроприводе

Выводы к главе

ГЛАВА 5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СКОЛЬЗЯЩЕГО НАБЛЮДАТЕЛЯ В АСИНХРОННОМ ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ

5.1 Описание экспериментальной установки

5.2 Результаты экспериментальных исследований

Выводы к главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение 1 Акты внедрения

Приложение 2 Акт приёмочных стендовых испытаний опытного образца

преобразователя частоты ЭСН-222 УХЛ4

Приложение 3 Патент на полезную модель

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка адаптивного нечёткого скользящего управления асинхронным электроприводом»

Введение.

Актуальность проблемы. Проблема создания высококачественных систем управления асинхронным электроприводом предполагает решение следующих задач: разработка надежных и экономичных силовых преобразователей напряжения и тока, математического аппарата и методов анализа статических и динамических режимов работы электропривода; выявление законов регулирования при заданных критериях качества управления. При синтезе законов векторного управления асинхронным электроприводом часто применяются линейные принципы подчинённого регулирования, согласно которым синтез управляющего устройства проводится последовательно, начиная с контура регулирования тока. При этом принципе управления все многофазные переменные - токи, напряжения, потокосцепление - формируют соответствующие векторы, поведение которых можно рассматривать в проекциях на две оси вращающейся системы координат. Векторное управление теоретически позволяло достигнуть в асинхронном электродвигателе тех же регулировочных характеристик, что и в двигателе постоянного тока. Значительный вклад в разработку структуры векторного управления внесли зарубежные и отечественные учёные Blaschke. F., Holtz J., Depenbrock M., Kubota R., Marino R., Nash J. N., Novotny D., Barambones O., Dodds J.S., Браславский И.Я., Виноградов А.Б., Уткин В.И., Завъялов В.М., Панкратов В.В., Поляков В.Н., Поздеев А.Д., Рудаков В.В., Соколовский Г.Г., Шрейнер Р.Т., Усольцев А.А. [11, 26, 51, 55, 61, 65, 70, 74, 75, 81, 83, 84, 85, 105, 106]. Однако, векторное управление не в полной мере учитывает особенности асинхронного электропривода, который характеризуется многомерностью, многосвязностью, нелинейностью, нестационарностью, неопределённостью, недостаточностью информации. К особенностям следует отнести неточно известные и меняющиеся во времени сопротивления ротора и статора, индуктивности статора и ротора, взаимные индуктивности, имеющие нелинейную зависимость от тока намагничивания по

причине насыщения магнитной системы. Асинхронный электропривод функционирует в условиях переменного момента инерции механизма и динамического момента нагрузки. Для решения задачи векторного управления необходима информация о векторе состояния асинхронного электропривода. Прямое измерение компонентов вектора управления невозможно обеспечить по причине усложнения и удорожания объекта управления, снижения его эксплуатационной надежности. Применение современной теории управления позволяет оценить вектор состояния без применения физических датчиков. Как правило, отсутствие датчиков компенсируется вычислениями по дифференциальным уравнениям, которые не учитывают неточно известные и меняющиеся параметры во времени. Основными проблемами законов векторного управления являются: большой объем вычислений при координатных преобразованиях; наличие запаздывания в формировании электромагнитного момента. Указанные недостатки исключены в алгоритмах прямого управления моментом (Direct Torque Control - DTC) Depenbrock V., Takahashi I., Noguchi T. [83, 111]. Развитие алгоритмов прямого управления моментом получило в работах Jezernik К., Liu Y., Nash J.N., Vas P. , Kazmierkowski P., Sang-Hoon Kim, Андреева Н. К., Браславского И. Я., Козярука А. Е., Завъялова В. М., Соколовского Г.Г. [2, 7, 21, 30, 66, 95, 96, 100, 105, 109, 113]. Общими недостатками указанного алгоритма считаются пульсации в электромагнитном моменте и потокосцеплении асинхронного электродвигателя, которые повышают электропотребление и снижают точность регулирования скорости. На практике такое увеличение энергопотребления часто бывает неприемлемым, так как задача регулирования решается в условиях ограниченной энергии управления, предельных нагрузочных характеристик полупроводниковых элементов, механической прочности приводных механизмов. Оптимизацию энергопотребления можно обеспечить управлением, формирующим фазовую траекторию, на отрезках которой минимизируется потребляемая электроэнергия. Другим направлением снижения энергопотребления является локальная оптимизация по критерию

снижения мощности в каждой точке заданной траектории [8, 55]. Усложнение решений вопросов локальной оптимизации в алгоритмах векторного управления обусловлено снижением количества управляемых переменных, так как намагничивающую составляющую статорного тока делают постоянной. Экстремально поисковые методы, к примеру, основанные на поиске экстремумов минимальной потребляемой мощности, не могут быть использованы в тех случаях, когда в качестве дополнительного критерия управления принята точность поддержания какого либо параметра управления [34]. В работе [109] решается задача поиска экстремума электромагнитного момента с учетом ограничений по току и напряжению.

Представленный обзор не претендует на полноту анализа существующих алгоритмов управления, использующих различные критерии качества. При этом он позволяет сделать вывод о том, что выбор алгоритма управления должен производиться исходя из совокупности требований: диапазон регулирования скорости, точность поддержания заданной скорости, работоспособность при малых скоростях, полосы пропускания электропривода, инвариантность к неопределенностям параметров и внешним воздействиям, минимизация энергопотребления в динамических и статических режимах, бездатчиковое управление, минимизация объема вычислений.

Для решения всей совокупности требований, возникающих при решении задач управления асинхронными электроприводами, ставится

задача определения общих принципов синтеза систем управления. Для их решения требуется применение методов теории адаптивного управления и теории сложных систем [1, 9, 35, 43, 44, 45, 47, 48, 49, 54, 57, 58, 59, 63, 65, 71, 72, 107]. Эти методы применяются для синтеза алгоритмов с параметрической, сигнально-параметрической и сигнальной адаптацией к внешним возмущениям в асинхронном электроприводе [10, 28, 57, 60, 64, 72].

Степень разработанности. Достаточно общие результаты в задачах управления электроприводами переменного тока в условиях неопределённостей получены с использованием методов скоростного

градиента [29, 30], экспериментального оценивания [32], поисковых адаптивных систем [34]; теорий систем с переменной структурой [16, 31, 38, 47, 48, 63, 70, 71, 76, 78, 92, 93, 98, 112, 113, 115, 116], робастной устойчивости и управления [40, 54, 75, 79, 99], нечёткой логики и нейронных сетей [12, 21, 22, 33, 41, 45, 82, 102, 103, 114, 118, 119].

Теория систем с переменной структурой получила широкое применение в асинхронном электроприводе, благодаря практической реализуемости, высокому качеству процессов управления и инвариантности алгоритмов с переменной структурой по отношению к внешним возмущениям. Теория систем с переменной структурой основывается на использовании многомерного скользящего режима в пространстве состояния для решения задач управления [32, 63, 71, 72, 77, 80, 86, 113]. В настоящее время многомерное скользящее управление активно используется в контурах регулирования фазных токов электродвигателя. Причём такое управление в различных публикациях имеет различное название: разрывное управление или управление на базе скользящих режимов. Для объяснения процессов управления наиболее полным следует считать управление на скользящих режимах [58, 59]. Это объясняется тем, что данный вид управления основан на исследовании математических моделей объектов управления, представленных дифференциальными уравнениями с разрывной правой частью [74].

Недостатком систем управления, разработанных на базе скользящих режимов, является снижение работоспособности системы при

параметрическом дрейфе в широком диапазоне. Увеличение зоны параметрического дрейфа приводит к увеличению коэффициента усиления в цепи обратной связи, что в итоге приводит к амплитудным высокочастотным пульсациям в фазных токах и электромагнитном моменте, к увеличению энергопотребления. Одна из причин высокочастотных колебаний связана с тем, что выбор поверхности скольжения формируются из условия наихудшего набора параметров объекта управления [64]. Возможным способом снижения энергетических затрат может служить применение алгоритмов скоростного

градиента, предложенных в работах А.Л. Фрадкова, Б.Р. Андриевского [1]. При этом управление строится как комбинация релейной и линейной параметрической обратной связи. Задачей параметрической адаптивной обратной связи является приведение динамики реального объекта управления к эталонной модели полного порядка. При этом выбор параметров поверхности скольжения осуществляется исходя из условий соответствия эталонной модели и объекта управления. Система управления обеспечивает заданную динамику вектора состояния объекта управления.

Процедура синтеза задачи управления строится по следующему алгоритму. На первом шаге при полной информации о номинальных параметрах объекта управления выбирается идеальное уравнение поверхностей скольжения, чтобы движение в установившемся режиме обеспечивало цель управления. На втором шаге разрабатывается алгоритм настройки параметров скользящего управления с желаемым качеством процессов при отсутствии информации о параметрах объекта управления и внешних возмущениях. На заключительном шаге разрабатывается управление, обеспечивающее появление и существование скользящего режима [47].

Построение высококачественной системы управления на базе многомерного скользящего режима невозможно обеспечить без информации о векторах переменных состояния объекта управления. Привлекательным способом решения задачи можно считать оценку вектора переменных состояния по его наблюдаемым компонентам. В системах векторного управления асинхронным электроприводом источником ошибки при формировании результирующих управляющих векторов токов и напряжений является погрешность в определении вектора потокосцепления в ортогональной системе координат. Для исключения этой погрешности используются адаптивные наблюдатели с настраиваемой моделью асинхронного двигателя [50, 67], наблюдатели полного порядка [25, 49, 64, 86, 87, 96], системы идентификации на базе скользящих режимов управления [25, 39, 63, 70, 76, 92], алгоритмы, построенные на базе нейронных сетей [33, 104,

118] и нечёткой логики [64, 102, 103, 119]. К системам идентификации с адаптивной настраиваемой моделью относятся наблюдатели, где базовой моделью является модель асинхронного электродвигателя, а настраиваемой моделью является идентификатор фазного тока статора и вектора потока ротора. Применение теории расширенного фильтра Калмана позволило достичь хороших результатов для оценки скорости асинхронного электродвигателя [5]. Перечисленные методы базируются на сложных вычислениях и связаны с потерей работоспособности при значительном дрейфе параметров объекта управления.

Определения вектора состояния объекта управления в условиях параметрического дрейфа, разработанного на основе скользящих режимов, является ещё одним эффективным методом получения первичной информации для реализации законов управления в асинхронном электроприводе. Задача синтеза алгоритмов идентификации, построенных на базе скользящего режима, включает в себя получение информации о векторе переменных состояния и определение необходимых оценок компонентов вектора состояния. Методы оценки компонентов вектора переменных состояния асинхронного электропривода основаны на построении модели нелинейного объекта с разрывным управлением с возможностью выделения усредненного гладкого значения разрывного управления в качестве информационного сигнала [31, 71].

Использование теории систем со скользящими режимами позволяет решить задачи синтеза нелинейных систем управления и их информационного обеспечения в условиях параметрической и структурной неопределённости, получения высокоточного адаптивного управления асинхронным электроприводом с помощью измерения статорных напряжений и токов.

Существующие принципы построения адаптивных систем управления имеют ряд ограничений, которые усложняют задачу синтеза нелинейных систем и их практическое построение. Это обусловлено тем, что дрейф параметров объекта управления в широких пределах не может быть парирован лишь управляющим воздействием на систему, и при наличии высокого

порядка системы, описывающего объект управления, возникает проблема недоступности прямых измерений координат вектора состояния. Математическая модель асинхронного электропривода может содержать большое количество компонентов, идентификация которых может иметь очень сложное решение. Включение блока оценивания переменных состояния объекта управления в структуру автоматической системы управления осложняет синтез системы управления в целом. Погрешности оценивания параметров переменных состояния снижают качество управления или приводят к неустойчивому режиму работы. Существующие законы параметрической адаптации управляющих устройств могут быть использованы в частных случаях по причине отсутствия универсального метода синтеза законов адаптации. В некоторых приложениях задача синтеза адаптивных систем управления может быть решена с использованием поисковых алгоритмов [34]. При этом быстродействие и качество управления адаптивной системы определяется поверхностью отклика параметров системы. Практическая реализация поисковых алгоритмов наряду с процедурой идентификации осложняется отсутствием возможности нахождения аналитического выражения.

Наличие теоретических исследований в области нечёткой логики и нейросетевой технологии [27, 41, 46, 52, 53, 57, 69, 77, 89, 90, 91, 115], практическое внедрение этих направлений в сочетании с классической теорией автоматического управления [1, 6, 28, 35, 43, 58, 59, 107] открывают возможности разработки методов адаптивного управления асинхронным электроприводом [24, 45]. Использование теории нечеткой логики для построения адаптивных систем управления обусловлено представлением неизвестных параметров объекта управления в виде неточных и обобщенных категорий, задающих классификацию исходных понятий на уровне нечетких множеств. Нечёткие системы обладают свойством аппроксимировать нелинейную функцию с достаточной степенью точности при определённых допущениях. Это свойство позволяет создавать адаптивные системы с

управлением аппроксимированным нечётким регулятором. На основании сходства нечетких систем и нейронных сетей можно создавать самонастраивающиеся и обучаемые системы управления [52].

В связи с этим, проблема разработки адаптивной системы управления асинхронным электроприводом в условиях параметрической неопределённости с использованием теории нечёткой логики и преднамеренного введения скользящего режима является весьма актуальной.

Целью работы является разработка метода и алгоритма адаптивной бездатчиковой системы управления асинхронным электроприводом с высоким качеством процессов управления, построенной на базе теории нечёткой логики и преднамеренного введения скользящего режима в условиях параметрической неопределённости и внешних возмущений в виде переменного момента нагрузки и нестационарного момента инерции механизма.

Объектом исследования является бездатчиковый асинхронный электропривод в условиях параметрической неопределённости и внешних возмущений в виде переменного момента нагрузки и нестационарного момента инерции механизма.

Предметом исследования являются методы и алгоритмы управления в бездатчиковом асинхронном электроприводе, функционирующем в условиях параметрической неопределённости, внешних возмущений в виде переменного момента нагрузки и нестационарного момента инерции механизма.

Область исследований относится к развитию общей теории управления, математическому моделированию системы управления асинхронным электроприводом, разработке и внедрению методов и алгоритмов эффективного управления асинхронным электроприводом, функционирующим в условиях параметрической неопределённости и внешних возмущений в виде переменного момента нагрузки и нестационарного момента инерции механизма.

Сформулируем совокупность задач, решаемых при разработке метода и алгоритма адаптивной системы управления асинхронным электроприводом и рассмотренных в главах диссертационной работы.

1. Разработать наблюдатель оценки переменных состояния асинхронного электропривода на основе преднамеренной организации скользящего режима с учётом особенностей построения бездатчиковой системы управления асинхронным электроприводом.

2. Разработать адаптивный закон управления асинхронным электроприводом с применением скользящих режимов управления в условиях параметрической неопределённости, внешних возмущений в виде переменного момента нагрузки и нестационарного момента инерции механизма.

3. Провести синтез системы управления асинхронным электроприводом, построенной на основе скользящих режимов управления в условиях параметрической неопределённости и внешних возмущений в виде переменного момента нагрузки и нестационарного момента инерции механизма.

4. Разработать метод и алгоритм адаптивной бездатчиковой системы управления асинхронным электроприводом с переменным моментом нагрузки и нестационарным моментом инерции механизма на базе адаптивно настраиваемых нечетких регуляторов.

Методы и методология проведения исследований. При решении поставленных задач использовались анализ и обобщение теоретических и экспериментальных исследований, математическое моделирование. Результаты диссертационной работы обоснованы математически с использованием теории дифференциальных уравнений с разрывной правой частью, современной теории автоматического управления, теории нелинейных систем с разрывным управлением, теории асимптотических наблюдателей, теории устойчивости методом функций Ляпунова, современной теории управления асинхронным электроприводом.

Степень достоверности полученных научных положений и выводов подтверждена близкой сходимостью теоретических и экспериментальных исследований с применением пакета прикладных программ SIMULINK в среде МЛТЬЛВ, разработанных законов управления высоковольтным асинхронным электроприводом серии ЭСН на напряжения 6-10кВ и мощностью до 5000 кВт, обоснованностью принятых допущений, сопоставлением полученных результатов в сравнение с результатами, достигнутыми другими авторами.

Соответствие паспорту специальности 05.09.03 - электротехнические комплексы и системы. Объект исследования: асинхронный электропривод. Область исследования:

развитие общей теории электротехнических комплексов и систем, изучение системных свойств и связей, математическое, имитационное и компьютерное моделирование компонентов электромеханических комплексов и систем;

разработка, структурный и параметрический синтез электромеханических комплексов и систем, их оптимизация, а также разработка алгоритмов эффективного управления

Положения, выносимые на защиту.

1. Адаптивный скользящий наблюдатель асинхронного электропривода, который позволяет получить оценку электрической угловой скорости ротора и вектора потока ротора асинхронного электродвигателя при параметрическом дрейфе для построения эффективных законов бездатчикового управления в асинхронном электроприводе.

2. Система адаптивного скользящего режима управления асинхронным электроприводом, которая позволяет получить высокое качество процессов управления в асинхронном электроприводе за счёт адаптивной настройки параметров разрывной функции управления к внешним возмущениям в виде переменного момента нагрузки и нестационарного момента инерции механизма.

3. Метод адаптивного нечёткого режима управления скоростью асинхронного электропривода, позволяющий получить эффективный закон управления скоростью при неизмеримости динамического момента нагрузки и переменном моменте инерции механизма.

4. Алгоритм адаптивной настройки параметров нечёткого регулятора нечёткой системы управления асинхронным электроприводом, который обеспечивает эффективное управление в условиях неизмеримости внешних возмущений в виде динамического момента нагрузки и нестационарности момента инерции механизма.

Научная новизна:

1. Разработан адаптивный скользящий наблюдатель вектора потокосцепления и электрической угловой скорости ротора асинхронного электродвигателя, отличающийся от разработанных ранее тем, что построен на сравнении выходов двух одновременно настраиваемых скользящих наблюдателей потокосцепления ротора и позволяет определить закон адаптации к изменениям параметров в простой форме.

2. Синтезирована математическая модель асинхронного электропривода с нестационарными параметрами в виде дифференциальных уравнений слежения ошибок скорости и потокосцепления ротора, которая учитывает динамическое отклонение вектора потока ротора асинхронного электродвигателя, представленного в виде неявной математической модели.

3. Разработан адаптивный закон настройки параметров разрывной функции скользящего режима управления асинхронным электроприводом, который позволяет обеспечить эффективную сигнальную и параметрическую адаптацию к внешним возмущениям в виде динамического момента нагрузки и переменного момента инерции механизма.

4. Разработаны метод и алгоритм настройки параметров нечёткого регулятора адаптивной нечёткой системы управления скоростью асинхронного электропривода, который представлен в виде

аппроксимированной нечёткой модели в условиях неизмеримости момента нагрузки и переменного момента инерции механизма.

Апробация диссертационной работы. Основные положения и результаты исследований докладывались на научно-практических конференциях различного уровня:

- международных: «V Международная конференция по автоматизированному электроприводу» АЭП 2007, г. С.-Петербург, 2007 г., VIII Международная конференция по автоматизированному электроприводу АЭП 2014, г. Саранск, 2014 г.;

- российских: Техническая конференция: «Рассмотрение основных технических решений по повышению надёжности энергоснабжения технологических объектов на основании опыта эксплуатации, реконструкции и строительства энергоустановок предприятий ОАО «СИБУР Холдинг», г. Геленджик, 2010 г., Технико-практическая конференция: «Энергоснабжение и энергоэффективность. Высоковольтная преобразовательная техника» г. Чебоксары, 2014г., конференция Ассоциации энергетиков топливно-энергетического комплекса: «Новое энергетическое оборудование для нефтяной и газовой промышленности» г. Чебоксары 2014 г.;

- на заседаниях кафедры «Системы автоматического управления автоматизированными электроприводами» ФГБОУ ВПО «Чувашский государственный университет им. И. Н. Ульянова».

Результаты исследований нашли отражение в статьях, тезисах докладов, опубликованных автором (всего 11 работ, 5 из которых опубликованы в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ).

Теоретическая значимость результатов исследований состоит в дальнейшем расширении границ применения теории скользящих режимов управления, использования теории нечёткой логики для решения задач управления асинхронным электроприводом в условиях нестационарности параметров асинхронного электродвигателя и неизмеримости внешних

возмущений в виде переменного нагрузочного момента и вариаций приведённого момента инерции механизма.

Практическая значимость результатов исследований.

1. Разработанный наблюдатель регулируемых координат асинхронного электропривода использован для построения высоковольтного асинхронного электропривода серии ЭСН с целью повышения технических характеристик асинхронных электроприводов: увеличение диапазона регулирования скорости, повышение точности поддержания заданной скорости, работоспособности при малых скоростях, инвариантности к неопределенностям параметров и внешним воздействиям.

2. Использование разработанного наблюдателя оценки постоянной времени ротора и активного сопротивления статора асинхронного электродвигателя позволяет обеспечить параметрическую адаптацию в структурах векторного управления асинхронным электроприводом.

3. Методика построения адаптивного нечёткого режима управления и разработанный на его базе пошаговый алгоритм формирования управляющей функции с адаптивно настраиваемым нечётким регулятором могут быть использованы для решения задач управления асинхронным электродвигателем в условиях нестационарности параметров асинхронного электродвигателя и неизмеримости внешних возмущений в виде переменного нагрузочного момента и изменения приведённого момента инерции механизма.

Реализация результатов диссертации. Разработанные методы построения системы управления, алгоритмы управления и наблюдения были использованы в процессе разработки программного обеспечения цифровой системы управления высоковольтного преобразователя частоты серии ЭСН на напряжения 6-10 кВ и мощности до 5МВт в рамках реализации научно-исследовательской и опытно-конструкторской работы с ОАО «АК «Транснефть» «Разработка высоковольтного преобразователя частоты на напряжения 10кВ и мощности до 2,5 МВт для регулирования скорости электродвигателей магистральных насосных агрегатов» (Приложение 1).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Вишневский Владимир Ильич, 2016 год

г, с.

б)

Рисунок 5.8 - Диаграммы потока и тока, скорости регистратора событий ЭСН при задании 0,01 юн от номинальной скорости вращения ротора а - потока ротора и тока статора, б - электрической угловой скорости ротора

РПе ^гётпГ ТипеЬа^е т^паег итзрвйт Сигздгт МеаБУгв Апа^зРз Не1р

ю(г)=ю н (г)

-Ъииу

I ЛИ*- I И*Псору Р№Ткч ВДЮТ

Рппкч СЬфЬсигА

т &

,1РСО ■ ОПТ СотуЬнЛ (ш

РПец е«0П ц» * и+Цр

Кагааи^Агел

ЬеСгс^

07.10 201 3 10 и* 00

Рисунок 5.9 - Осциллограмма скорости асинхронного электропривода при задании

номинальной скорости вращения и номинальном моменте нагрузки

ивх(0 ¡5

Ш1

¡ш.ччи.чи

Рисунок 5.10 - Осциллограмма скорости асинхронного электропривода с векторным

управлением и со скользящим наблюдателем (2.18) при задании скорости равной номинальной скорости вращения и линейном изменении момента нагрузки

иСпоу 1.0 04.301-4 10 II ¿Н

Рисунок 5.11 - Осциллограмма скорости асинхронного электропривода с векторным управлением и со скользящим наблюдателем (2.18) при задании скорости 0.01 от номинальной скорости

вращения

3

а)

б)

Рисунок 5.12 - Осциллограммы высоковольтного преобразователя частоты , а -выходного напряжения, б - коэффициента искажений синусоидальности кривой напряжения

а)

б)

Рисунок 5.13 - Осциллограммы высоковольтного преобразователя частоты, а -входного тока, б - коэффициента искажений синусоидальности кривой входного тока

Статическая ошибка оценки скорости ротора при задании скорости в диапазоне задания 0,1юн и юн, не превышала 1%, что подтверждено актами и протоколами испытаний независимой комиссии ОАО «АК «Транснефть» (Приложение 2) и [19]. Испытания проводились в рамках научно-исследовательских и опытно конструкторских работ «Разработка высоковольтного частотно-регулируемого электропривода мощностью 2500

кВт напряжением 10 кВ для магистрального насосного агрегата на объекте системы «Транснефть».

Выводы к главе 5.

1. Наблюдатель оценки регулируемых координат асинхронного электропривода с векторным управлением с ориентацией по вектору потокосцепления ротора позволяет обеспечить высокую относительную статическую точность поддержания скорости вращения ротора асинхронного электродвигателя не менее 1% и абсолютную ошибку оценивания амплитуды потока ротора не менее 0,005 о.е.

2. Применение разработанного наблюдателя оценки переменных состояния асинхронного электропривода в алгоритмах векторного управления на нижней границе диапазона регулирования скорости 1/100 позволяет обеспечить максимальную статическую точность не менее 10 % .

3. Снижение заявленной точности поддержания скорости при отработке задания скорости ротора 0.01юн в сравнении с результатами, полученными при математическом моделировании, обусловлено снижением чувствительности считывания информации с датчиков напряжения и тока, особенностью работы многоуровневого преобразователя частоты в зоне низких скоростей. При разработке законов управления и построения наблюдателя регулируемых координат математическая модель силового преобразователя рассматривалась непрерывной аппроксимацией дискретной коммутационной функцией, которая позволяла выделить непрерывные процессы, отражающие основную энергетическую нагрузку.

4. Представленные результаты исследований доказывают, что наблюдатель оценки потокосцепления ротора и скорости вращения ротора в структуре асинхронного электропривода с векторным управлением обеспечивает устойчивую работу электропривода в диапазоне регулирования

скорости 0,01юн и юн, инвариантность к параметрическому возмущению, заданному в виде дрейфа активного сопротивления статора и постоянной времени ротора, вариациям приведённого момента инерции. Скользящий наблюдатель с законом адаптации (2.18) в составе многоуровневого инвертора напряжения серии ЭСН, не вносит высокочастотных пульсаций в выходное напряжение (рисунок 5.12) и фазные токи (рисунок 5.13).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе приведены результаты исследования адаптивной бездатчиковой системы управления асинхронным

электроприводом, построенной на базе теории нечёткой логики и с использованием теории скользящих режимов управления в условиях параметрической неопределённости асинхронного электродвигателя, не измеряемых внешних возмущений в виде переменного момента нагрузки и нестационарного момента инерции механизма.

1. Разработан адаптивный наблюдатель потокосцепления и угловой электрической скорости ротора асинхронного электродвигателя на основе преднамеренной организации в системе скользящего режима. Для обеспечения нечувствительности к дрейфу параметров асинхронного электродвигателя при оценке потокосцепления и угловой электрической скорости ротора асинхронного электропривода наблюдатель разработан в виде двух скользящих настраиваемых моделей.

2. Доказана эффективность применения разработанного наблюдателя оценки переменных состояния с учётом построения системы косвенного векторного управления асинхронным электроприводом, адаптивного скользящего режима управления скоростью асинхронного электропривода, адаптивного нечёткого режима управления при параметрическом дрейфе асинхронного электродвигателя, переменном динамическом моменте нагрузки и вариациях приведённого момента инерции механизма.

3. Разработан наблюдатель оценки постоянной времени ротора и активного сопротивления статора. Использование наблюдателя оценки постоянной времени ротора позволяет обеспечить параметрическую адаптацию к изменению постоянной времени ротора в структуре косвенного векторного управления.

4. Разработан адаптивный скользящий режим управления асинхронным электроприводом с применением алгоритмов сигнально-

параметрической адаптации. Сигнальная адаптация обеспечивается быстрым релейным регулятором с адаптивным настраиваемым коэффициентом усиления. Параметры разрывной функции управления асинхронного электродвигателя настраиваются в соответствии с разработанным законом адаптации.

5. Синтезирована математическая модель асинхронного электропривода, которая представлена системой дифференциальных уравнений ошибок слежения управляемых переменных. Модель учитывает неопределённости асинхронного электропривода, динамическое отклонение вектора потока ротора асинхронного электродвигателя в виде угла ошибки отклонения от осей ориентированной системы координат. Угол ошибки обусловлен неточностью в определении пространственного вектора потокосцепления ротора, как результат внешнего возмущения на объект управления.

6. Проведён синтез системы управления асинхронным электроприводом на основе скользящего режима с настраиваемыми параметрами при возмущениях в виде переменного нагрузочного момента и вариациях приведённого момента инерции в пределах допустимых значений.

Доказана эффективность разработанного адаптивного скользящего режима управления асинхронным электроприводом за счёт поддержания высокой относительной статической точности поддержания скорости - не менее 1 %, высокого быстродействия, возможности сохранения стабильных динамических свойств асинхронного электропривода в диапазоне регулирования скорости 1/100.

7. Разработана методика и алгоритм настройки параметров нечёткого регулятора адаптивной нечёткой системы управления скоростью асинхронного электродвигателя, который представлен в виде аппроксимированной нечёткой модели в условиях неизмеримости момента нагрузки и переменного момента инерции механизма. Методика настройки параметров нечёткого регулятора позволяет решить задачу

эффективного управления асинхронным электроприводом за счёт снижения абсолютной динамической ошибки при регулировании скорости в 2 раза в сравнении с векторным законом регулирования; обеспечения относительной статической ошибки регулирования скорости не более 0.1% при изменении динамического момента нагрузки от нуля до номинального значения и приведенного момента инерции механизма в диапазоне от / = 3 до 3 = 33 .

ном ^ ном

8. Работоспособность разработанных наблюдателей оценивания переменных состояния, алгоритмов управления в асинхронном электроприводе доказана путём математического моделирования в среде МайаЬ. Практическое применение способов построения адаптивных режимов управления подтверждено в разработанных и серийно выпускаемых преобразователях частоты среднего напряжения серии ЭСН производства ООО НПП "ЭКРА" на базе многоуровневого инвертора напряжения.

Значение результатов исследований состоит в дальнейшем расширении границ применения теории скользящих режимов управления, использования теории нечёткой логики для решения задач управления асинхронным электроприводом в условиях нестационарности параметров асинхронного электродвигателя и неизмеримости внешних возмущений в виде переменного нагрузочного момента и вариаций приведённого момента инерции механизма.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Андриевский, Б. Р. Избранные главы теории автоматического управления / Б. Р. Андриевский, А. Л. Фрадков - СПб. : Наука, 2000. - 467 с.

2. Андреев, Н. К. Прямое управление моментом в электроприводе скважин штанговых насосных установок / Н. К. Андреев, Р. Т. Ахметгаряев // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. - 2011. - № 910. - С. 100-104.

3. Андреев, Н. К. Исследование эффективности работы пропорционально-интегрального и нейросетевого регуляторов при косвенном векторном управлении асинхронным двигателем по модели потока статора / Н. К. Андреев, А. А. Али Салама // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. - 2012. - №3-4. - С. 101-108.

4. Андреев, Н. К. Оценка скорости асинхронного двигателя в системах адапт ивного управления по эталонной модели и с нейронной сетью / Н. К. Андреев, А. А. Али Салама, А. З. Диаб Ахмед // Энергетика Татарстана. -2012. - №2. - С. 57-61.

5. Балакришнан, А. Теория фильтрации Калмана / А. Балакришнан. -М.: Мир,1988. - 186 с.

6. Бесекерский, В. А. Цифровые автоматические системы / В. А. Бесекерский. - М. : Наука, 1988. - 576 с.

7. Браславский, И. Я. Адаптивная система прямого управления моментом асинхронного двигателя / И. Я. Браславский, З. Ш. Ишматов, Е. И. Барац // Электротехника. - 2001. - №11. - С. 35-39.

8. Браславский, И. Я. Энергосберегающий асинхронный электропривод / И. Я. Браславский, З. Ш. Ишматов, В. Н. Поляков. - М.: АСА0ЕМА,2004. - 202 с.

9. Букреев, В. Г. Математическое обеспечение адаптивных систем управления электромеханическими объектами / В. Г. Букреев. - Томск: Изд - во ТПУ, 2002. - 132 с.

10. Васильев, Е. М. Синтез адаптивных наблюдателей с разделением движений / Е. М. Васильев, К. Ю. Гусев // Электротехнические комплексы и системы. - 2009. - №2. - С. 55-58.

11. Виноградов, А. Б. Векторное управление электроприводами переменного тока / А. Б. Виноградов. - Иваново: Изд-во ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», 2008. - 298 с.

12. Вишневский, В. И. Адаптивный нечёткий алгоритм управления асинхронного электродвигателя / Экспозиция НЕФТЬ ГАЗ. -2012. - №4. - С. 77-83.

13. Вишневский, В. И. Адаптивный скользящий наблюдатель в асинхронном электроприводе / В. И. Вишневский, С. А. Лазарев, П. В. Митюков // Региональная энергетика и электротехника: проблемы и решения: сб. науч. тр. Вып. IV. - Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та. - 2010. - С. 165179.

14. Вишневский, В. И. Адаптивный скользящий наблюдатель скорости для бездатчикового асинхронного электропривода / В. И. Вишневский, С. А. Лазарев // Вестник Чувашского университета. - 2010. -№3. - С. 213-222.

15. Вишневский, В. И. Адаптивный скользящий нечёткий режим управления скоростью асинхронного электродвигателя / В. И. Вишневский // Цифровая электротехника: проблемы и достижения: Сборник научных статей. Выпуск. 1. - Чебоксары: РИЦ «СРЗАУ», 2012. - №1. - С. 88-108.

16. Вишневский, В. И. Адаптивный скользящий режим управления скоростью асинхронного электродвигателя / В. И. Вишневский, С. А. Лазарев // Вестник Чувашского университета. - 2011. - №3. - С. 52-59.

17. Вишневский, В. И. Адаптивный скользящий режим управления скоростью асинхронного электропривода / В. И. Вишневский, С. А. Лазарев // Релейная защита и автоматизация. - 2011. - №3. - С. 26-30.

18. Вишневский, В. И. Асинхронный электропривод с прямым управлением моментом на основе наблюдателя полного порядка, построенного на нечёткой логике / В. И. Вишневский, С. А. Лазарев // Электроника и электрооборудование транспорта. - 2007. - №6. - С. 9-15.

19. Вишневский, В. И. Высоковольтный частотно-регулируемый электропривод для магистральных насосных агрегатов ОАО «АК «Транснефть» / В. И. Вишневский, Т. С. Мустафин, С. В. Павленко // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. - 2014. -№3. - С. 72-80.

20. Вишневский, В. И. Высоковольтные электроприводы ООО НПП "ЭКРА" для комплексной автоматизации технологического процесса, экономии ресурсов и энергосбережения / В. И. Вишневский, М. И. Альтшуллер, С. А. Лазарев, С. В. Павленко // Труды VIII международной (XIX Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу АЭП-2014: в 2 т. - Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2014. - Т. 1. - С. 355-362.

21. Вишневский, В. И. Нечёткое управление моментом асинхронного электропривода / В. И. Вишневский, М. И. Альтшуллер, С. А. Лазарев // Сборник материалов V международной (XVI Всероссийской) научной конференции 18-21 сентября 2007 г. Санкт-Петербург. - 2007. - С. 125-130.

22. Вишневский, В. И. Применение теории нечёткой логики для синтеза наблюдателей полного порядка в системах с прямым управлением моментом асинхронного электропривода / В. И. Вишневский, С. А. Лазарев // Труды Академии электротехнических наук Чувашской республики. - 2007. -№2. - С. 29-37.

23. Гостев, В. И. Нечёткие регуляторы в системах автоматического управления / В. И. Гостев - К.: Рдиоаматор, 2008. - 972 с.

24. Гостев, В. И. Проектирование нечётких регуляторов для систем автоматического управления / В. И. Гостев - СПб. : БХВ - Петербург, 2011. - 416 с.

25. Диаб, Ахмед А. А. Векторное управление асинхронным электроприводом на основе прогнозирующих моделей: дис. ...канд. техн. наук: 05.09.03 / Ахмед А. А. Диаб. - Новосибирск, 2014. - 195 с.

26. Донской, Н. В. Регулируемые электроприводы переменного тока/ Н. В. Донской. - Чебоксары: Изд-во Чувашского ун-та,2007. - 204 с.

27. Дорф, Р. Современные системы управления / Р. Дорф, Р. Бишоп. -М. : Лаборатория Базовых Знаний, 2002. - 832 с.

28. Ефимов, Д. В. Робастное и адаптивное управление нелинейными колебаниями / Д.В. Ефимов, - СПб. : Наука, 2005. - 314 с.

29. Завьялов, В. М. Градиентное управление частотно-регулируемым асинхронным электроприводом / Изв. вузов. Электромеханика. - 2008. - №3. - С. 71-72.

30. Завьялов, В. М. Управление динамическим состоянием асинхронных электроприводов горных машин: дис. ...докт. техн. наук: 05.13.01 / В.М. Завьялов. - Кемерово, 2009. - 327 с.

31. Изосимов, Д. Б. Исследование и разработка алгоритмов управления и идентификации для электрических машин на скользящих режимах: дис. .канд. техн. наук: 05.09.03 / Д. Б. Изосимов. - Москва, 1984. - 209 с.

32. Изосимов, Д. Б. Экспериментальное определение параметров асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором / Д. Б. Изосимов // Электротехника. - 2013. - №2. - С. 28-37.

33. Каширских, В. Г. Динамическая идентификация параметров ротора асинхронного электродвигателя с помощью искусственной нейронной сети / В. Г. Каширских, А. В. Нестеровский // Вестн. КузГТУ. - 2004. - №4. - С. 50-51.

34. Каширских, В. Г. Определение параметров и переменных состояния асинхронных электродвигателей в процессе их работы на основе поискового алгоритма оценивания / В. Г. Каширских, А. В. Нестеровский // Вестник КузГТУ. - 2006. - № 5. - С. 76-79.

35. Ким, Д.П. Теория автоматического управления / Д.П. Ким - М. : ФИЗМАТЛИТ, 2007. - Т2. - 440 с.

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

37. Козярук, А. Е. Релейно-импульсные системы управления асинхронными электроприводами: прямого и фаззи-логическое управления / А. Е. Козярук, Б. Ю. Васильев // Электромеханические комплексы и системы. - 2014. - № 1(22). - С. 31-35.

38. Кочетков, С. А. Методы повышения точности регулирования в системах с разрывными управлениями: дис. ...докт. техн. наук: 05.13.01 / С.

A. Кочетков. - Москва, 2014. - 299 с.

39. Краснова, С. А. Каскадный синтез наблюдателей состояния динамических систем / С. А. Краснова, В. А. Уткин. - М. : Наука, 2006. - 272 с.

40. Краснова, С. А. Структурный подход к робастному управлению / С. А. Краснова, В. А. Уткин, Т. Г. Сиротина // Автоматика и телемеханика. -2011. - №8. - С. 65-95.

41. Кривенков, М. В. Нечеткий регулятор скорости в частотно-управляемом асинхронном электроприводе / М. В. Кривенков, А. Н. Пахомов, В. И. Иванчура // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М. Ф. Решетнева. - 2007. - № 3. - С. 100-103.

42. Круглов, В. В. Нечёткая логика и искусственные нейронные сети /

B. В. Круглов, М. И. Дли, Р. Ю. Голунов. - М. : Физматлит, 2001. - 221 с.

43. Ла-Салль, Ж. Исследование устойчивости прямым методом Ляпунова / Ж. Ла-Салль, С. Левшец. - Л. : Мир, 1964. - 168 с.

44. Ляпунов, Л. М. Общая задача об устойчивости движения / Л.М. Ляпунов. - М. : Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1950. - 473 с.

45. Методы робастного нейро-нечёткого и адаптивного управления / Под редакцией Н. Д. Егупова. - М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. -744 с.

46. Мочкорж, И. Математические принципы нечёткой логики / И. Мочкорж, В. Новак , И. М. Перфильева. - М. : Физматлит, 2006. - 352 с.

47. Мышляеев, Ю. Г. Алгоритмы адаптивного управления на основе настраиваемого скользящего режима: дис. .канд. техн. наук: 05.13.01 / Ю. Г. Мышляеев. - Тула, 2009. - 169 с.

48. Нгуен Кьем Чьен, Разработка и сравнительное исследование адаптивных систем управления электроприводами с упругими и нелинейными свойствами: дис. .канд. техн. наук: 05.09.03 / Нгуен Кьем Чьен. - Санкт-Петербург, 2012. - 221 с.

49. Панкратов, В. В. Синтез адаптивных алгоритмов вычисления скорости асинхронного электропривода на основе второго метода Ляпунова / В. В. Панкратов, Д. А. Котин // Электричество. - 2007. - №8. - С. 48-53.

50. Панкратов, В. В. Синтез и исследование одной структуры бездатчикового асинхронного электропривода с векторным управлением / В.

B. Панкратов, М. О. Маслов // Электротехника. - 2007. -№9. - С. 9-14.

51. Панкратов, В. В. Векторное управление асинхронными электроприводами / В. В. Панкратов. - Новосибирск: БИНОМ. Изд-во НГТУ, 1999. - 66 с.

52. Пегат, А. Нечёткое моделирование и управление / А. Пегат. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013. - 800 с.

53. Прикладные нечёткие системы / под редакцией Т. Тэрано, К. Асаи, М. Сугэно. - М. : Мир, 1993. - 368 с.

54. Поляк, Б. Т. Робастная устойчивость и управление / Б. Т. Поляк, П.

C. Щербаков. - М. : Наука, 2002. - 303 с.

55. Поляков, В. Н. Энергоэффетивные режимы регулируемых электроприводов: дис. ...докт. техн. наук: 05.09.03 / В. Н. Поляков. -Екатеринбург, 2009. - 510 с.

56. Поляхов, Н. Д. Нечёткие системы управления / Н. Д. Поляхов , И. А. Приходько. - СПб. : Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2003. - 48 с.

57. Пупков, К. А. Методы классической и современной теории автоматического управления / К. А. Пупков, Н. Д. Егупов. - М. : Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. - Т.1: Методы современной теории автоматического управления. - 656 с.

58. Пупков, К. А. Методы классической и современной теории автоматического управления / К. А. Пупков, Н. Д. Егупов. - М. : Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. - Т.2 : Статическая динамика и идентификация систем автоматического управления. - 640 с.

59. Пупков, К. А. Методы классической и современной теории автоматического управления / К. А. Пупков, Н. Д. Егупов. - М. : Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. - Т.4 : Теория оптимизации систем автоматического управления. - 742 с.

60. Радионов, А. А. Трёхуровневый активный двунаправленный преобразователь частоты в составе реверсивных электроприводов среднего напряжения: современное состояние и способы управления / А. А. Радионов, А. С. Маклаков // Известия вузов. Электромеханика. - 2015. - №6. - С. 80-87.

61. Резков, И. Г. Адаптивные регуляторы с конечно-частотной идентификацией: дис. .канд. техн. наук: 05.13.01 / И. Г. Резков. - Москва, 2014. - 93 с.

62. Рудаков, В. В. Асинхронный электропривод с векторным управлением / В. В. Рудаков, И. М. Столяров, В. А. Дартау. - Л. : Энергоатомиздат, 1987. - 136 с.

63. Рывкин, С. Е. Синтез систем управления автоматизированными синхронными элекгэдприводами с использованием скользящих режимо: дис. ...докт. техн. наук: 05.13.06 / С. Е. Рывкин. - Москва, 2006. - 370 с.

64. Рывкин, С. Е. Скользящие режимы в задачах управления автоматизированным синхронным электроприводом / С. Е. Рывкин. - М. : Наука, 2009. - 240 с.

65. Синтез регуляторов и теория оптимизации систем автоматического управления / Под ред. Н. Д. Егупова.- М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. - 616 с.

66. Соколовский, Г. Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием / Г. Г. Соколовский. - М. : ИЦ «Академия», 2006. - 272 с.

67. Старокожев, С. А. Моделирование и исследование регулируемого методом прямого бездатчикового электропривода на базе асинхронного электродвигателя: дис. .канд. техн. наук: 05.09.03 / С. А. Старокожев. -Воронеж, 2006. - 139 с.

68. Терехов, В. М. Система управления электроприводов / В. М. Терехов, О. И. Осипов - М. : ИЦ «Академия»,2006. - 304 с.

69. Усков, А. А. Интеллектуальные технологии управления. Искусственные нейронные сети и нечёткая логика / А. А. Усков, В. В. Кузьмин. - М. : Горячая линия - Телеком,2004. - 143 с.

70. Усольцев, А. А. Частотное управление асинхронными электродвигателями / А. А, Усольцев. - СПб. : Изд-во СПбГУ ИТМО, 2006. - 94 с.

71. Уткин, В. И. Скользящие режимы в задачах оптимизации и управления / В. И. Уткин. - М. : Наука, 1981. - 167 с.

72. Уткин, В. И. Скользящие режимы и их применение в СПС / В. И. Уткин. - М. : Наука, 1974. - 272 с.

73. Уткин, А. В. Синтез динамических систем управления по выходным переменным на основе блочного подхода: дис. .канд. техн. наук: 05.13.01 / А. В. Уткин. - Москва, 2007. - 162 с.

74. Филиппов, А. Ф. Дифференциальные уравнения с разрывной правой частью / А. Ф. Филиппов. - М. : Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1985. - 255 с.

75. Шрейнер, Р. Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты / Р. Т. Шрейнер. - Екатеринбург: УРО РАН, 2000. - 654 с.

76. Abid, M. Speed sliding mode control of sensorless induction machine/ M. Abid, Y. Ramdani, A.K. Merorfel // Journal of electrical engineering. - 2006. -№1. - P. 47-51.

77. Applied nonlinear control / Jean-Jacques E. Slotine, Weiping Li. -Prentice-Hall Inc, 1991. - 461 p.

78. Barambones, O. An Adaptive Sliding Mode Control Law for Induction Motors Using Field Oriented Control Theory / O. Barambones, A. J. Garrido, F. J. Maseda, P. Alkorta // IEEE International Symposium on Intelligent Control -2006. - P. 1008-1013.

79. Barambones, O. A Sensorless Robust Vector Control of Induction Motor / O. Barambones, A. J. Garrido, F. J. Maseda // Universidad Del Pans Vasco. -

2003. - 6 p.

80. Barambones, O. A sensorless variable structure control of induction motor drives / O. Barambones, A. J. Garrido // Electric Power Systems Research. -

2004. - P. 21-32.

81. Blaschke, F. The principle of field orientation as applied to the new transvector closed loop vector control system for rotating machines / F. Blaschke // Siemens review. -1972. - P. 2037-2042.

82. Chao, K. H. Fuzzy robust speed controller for detuned field-oriented induction motor drive / K. H. Chao, C. M. Liaw // IEE Proc.-Electr. Power Applications. - 2000. - №1. - P. 27-36.

83. Depenbrock, M. Direct Self Control of Inverter-Fed Induction Machines/ M. Depenbrock // IEEE Trans. on Power Electr. - 1988. - №4. - P. 420-429.

84. Dodds, J. S. Sensorless Induction Motor Drive with Independent Speed and Rotor Magnetic Flux Control. Part 1. Theoretica Background / J. S. Dodds, V. A. Utkin, J. Vittek // Journal of Electrical Engineering. - 1998. - №7. - P. 186 -193.

85. Dodds, J. S. Sensorless Induction Motor Drive with Independent Speed and Rotor Magnetic Flux Control. Part 2. Simul ations and Real Time

Implementation / J.S. Dodds, V.A. Utkin, J. Vittek // J. of Electrical Engineering. - 1998. - №9. - P. 232 -239.

86. El-kholy, Elwy E. Hight performance induction motor drive based on adaptive variable structure control / Elwy E. El-kholy // Journal of electrical engineering. - 2005. - P. 64 -70.

87. Eun, Y. Discrete-time Variable Structure Controller with a Decoupled Disturbance Compensator and Its Application to a CNC Servomechanism / Y. Eun, J. Kim, K. Kim, D. Cho // IEEE Trans. Control Syst. Technol. - 1999. - №4. - P. 233-244.

88. Floret-Pontet, F. Parameter identification methodology using sliding mode observers / F. Floret-Pontet, F. Lamnabhi-Lagarrigue // Int. J. Control. -2001. - № 18. - P. 1743-1753.

89. Fuzzy Control Systems Design and Analysis: A Linear Matrix Inequality Approach / Kazuo Tanaka, Hua O. Wang. - John Wiley & Sons, Ltd., 2001. - 305 p.

90. Fuzzy logic with engineering applications / Timothy J. Ross - John Wiley & Sons, Ltd., 2004. - 628 p.

91. Fuzzy control / Kevin M. Passino, Stephen Yurkovich. - Addison Wesley Longman, Ltd., 1998. - 502 p.

92. Ghanes, M. On Sensorless Induction Motor Drives: Sliding Mode Observer and Output Feedback Controller / M. Ghanes, Gang Zheng // IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS. - 2009. - P. 3404-3413.

93. Hong, Do Thi Sliding mode control of induction motor / Do Thi Hong Tham, Duong Hoai Nghia // International Symposium on Electrical & Electronics Engineering. - 2007. - _P. 143-150.

94. Ibrahim, Z. A comparative analysis of fuzzy logic and PI speed control in high performance AC drives using experimental approach / Z. Ibrahim, E. Levi // IEEE Transaction on Industry Applications. - 2002. - №5. - P. 1210-1218.

95. Jezernik, K. Speed Sensorless Variable Structure Torque Control of Induction Motor / K. Jezernik, A. Shabanovich, M. Rodich // AUTOMATIKA. -2010. - P. 33-40.

96. Kazmierkowski, G Direct Torque Control Of PWM Inverter-Fed AC Motors - A Survey / P. Kazmierkowski, P. Marian, G. Buja // IEEE Trans. on Industrial Electronics. - 2004. - No. 4. - P. 744-758.

97. Kubota, H. Speed sensorless field-oriented control of induction motor with rotor resistance adaptation / Н. Kubota, K. Matsuse// IEEE Transaction on Industry Applications. - 1994. - №5. - P.1219-1224.

98. Kumar, R. S. Sliding Mode Control of Induction Motor using Simulation / R. S. Kumar, K.V. Kumar, K.K. Ray // International Journal of Computer Science and Network Security. - 2009. - №10. - P.1219-1224.

99. Liaw, C. M. A robust speed controller with VSS tuning of cancellation for an induction motor drive / C.M. Liaw, K.H. Chao, R.S. Guo // Asian Journal of Control. - 2001. - №4. - P. 309-318.

100. Liu, Y. A Torque Control Scheme of Induction Motor in Hybrid Electric Vehicle / Y. Liu, C. Shao // SICE-ICASE International Joint Conference. -2006. - P. 540-544.

101. Marino, R. Adaptive output feedback control of current-fed induction motors with uncertain rotor resistance and load torque / R. Marino, S. Peresada, P. Tomei // Automatica. - 1998. - No.5- P. 617-544.

102. Masiala, M. Fuzzy Self-Tuning Speed Control of an Indirect Field-Oriented Control Induction Motor Drive / M. Masiala, B. Vafakhah, J. Salmon, A. Knight // IEEE Trans. Industry Application. - 2008. - No. 5. - P. 1732-1740.

103. Mora, J. L. ASIC-Based tachometer without mechanical transducer for induction machines / J.R. Mora, J.N. Tombs, R. Pachon, A.Torralba, M.Baranco // In Proc. IECON '99-1999. - 1999. - Vol. 3. - P. 1039-1044.

104. Murgas, J. Fuzzy modeling and adaptive control of uncertain system / J. Murgas, M. Kratmuller // Journal of electrical engineering. - 2004. - №10. - P. 251-255.

105. Nash, J. N. DIRECT TORQUE CONTROL, Induction Motor Vector Control Without an Encoder / J. N. Nash // IEEE Transaction on Industry Application. - 1997. - №2 - Vol 33. - P. 333-341.

106. Novotny, D. Vector control and dynamics of AC drives / D. Novotny, T.A. Lipo - New York: Oxford Univ. Press, 1996. - 440 p.

107. Pozdnyak, Alexsander S. Advanced Mathematical Tools for Automatic Control Engineers / Alexsander S. Pozdnyak - Elsevier Ltd, 2008. - 774 p.

108. Schauder, C. Adaptive speed identification for vector control of induction motors without rotational transducers / IEEE Transaction on Industry Applications. - 1992. - №5. - P. 1054-1061.

109. Sang-Hoon Kim, Voltage Control Strategy for Maximum Torque Operation of an Induction Machine in the Field Weakening Region / Sang-Hoon Kim, Seung-Ki Sul // In Proc. IECON '94. - 1994. - P. 599-605.

110. Su, Shun-Feng. The study on Direct Adaptive Fuzzy Controllers / Shun-Feng Su, Juan-Chih Chang, and Song-Shyong Chen // International Journal of Fuzzy Systems. - 2006. - Vol. 8.- No. 3. - P. 150-159.

111. Takahashi, I. A new quick-response and high efficiency control strategy of an induction machine / I. Takahashi, T.Noguchi // IEEE Trans. on Industrial Applicationchine. - 1986. - №3. - P. 820 - 827.

112. Tokat, S. Sliding mode control using a nonlinear time-varying sliding surface / S. Tokat, I. Eksin, M. Guzelkaya // Proceedings of the 10th Mediterranean Conference on Control and Automation. - 2002. - P. 160 - 168.

113. Utkin, V. I. Sliding Mode Control Design Principle sand Application to Electric Drives / V. I. Utkin // IEEE Trans. Ind. Electronics.- 1993. - №1. - P. 2326

114. Vas, P. Sensorless Vector and Direct Torque Control / P. Vas. - Oxford University Press, 1998. - 774 p.

115. Wang, L. X. A Course in Fuzzy System and Control / L. X. Wang. -Prentice Hall, 1997. - 774 p.

116. Yan, Z. Sensorless sliding-mode control of induction motors / Z. Yan, C. Jin, V. I. Utkin // IEEE Trans. Ind. Electron. - 2000. - Vol. 47. P. 1286-1297.

117. Zaky, M. A very low-speed sensorless induction motor drive with online stator resistance identification scheme / M. Zaky // Journal Electrical systems. - 2008. - P. 106-125.

118. Zerikat, M. High-performance sensorless vector control of induction motor drives using artificial intelligent technique / M. Zerikat, A. Mechernene, S. Chekroun // EUROPEAN TRANSACTIONS ON ELECTRICAL POWER. -2011. - P. 67-75.

119. Zhen, L. Fuzzy learning enhanced speed control of an indirect-field oriented induction machine drive / L. Zhen, L. Xu // IEEE Transaction on Control System Technology. - 2000. - №2. - P. 270-27

Приложение 1 Акты внедрения

Приложение 2 Акт приёмочных стендовых испытаний опытного образца преобразователя частоты ЭСН-222.

УТВЕРЖДАЮ:

Гдавн 000«

ер

тепровод»

Р.З. Сунагатуллин 2013 г.

Приемочных (стендовых) испытаний опытного образца преобразователя частоты

ЭСН-222 УХЛ4, зав. № 008

Комиссия, назначенная приказом по ООО «Балтнефтепровод» № 1269 от 03 октября 2013 года в составе:

Председателя комиссии:

Р.З. Сунагатуллин Главный инженер ООО «Балтнефтепровод»

Членов комиссии:

C.B. Лукьянов Заместитель главного энергетика ОАО «АК «Транснефть»

В.И. Вишневский

C.B. Павленко

Р.Ф. Рамазанов

В.Н. Нечаев

Е.П. Тришин

Заместитель заведующего отделом электропривода ООО НПП «ЭКРА»

Главный специалист отдела энергетики и энергоаудита 000«НИИТНН»

Заместитель главного энергетика

ООО «Балтнефтепровод» ОАО «АК «Транснефть»

Инженер 1 категории ОСПАС

ООО «Балтнефтепровод» ОАО «АК «Транснефть»

Старший научный сотрудник ФГБОУ ВПО УГНТУ

Представитель Ростехнадзора (по согласованию)

Провела в период с «03» по «04» октября 2013 года приемочные (стендовые) испытания опытного образца преобразователя частоты ЭСН-222 УХЛ-4, зав. № 008, изготовленного ООО НПП «ЭКРА» по конструкторской документации ЭКРА. 674712.001-006 со всем установленным оборудованием (кроме блок-бокса) на нагрузочном стенде НПО «ЭЛСИБ» ОАО, в соответствии с «Программой и методикой приемочных испытаний (стендовых и эксплуатационных) опытного образца преобразователя частоты для высоковольтного электропривода насосного агрегата мощностью 2500 кВт объектов системы «Транснефть» (ПМ 3410-039-20572135-2012), утвержденной ОАО «АК «Транснефть» и техническим заданием T3-29-160.30-KTH-058-13.

1. Приемочной комиссией рассмотрены:

- программа и методика приемочных испытаний ПМ 3410-039-20572135-2012, утвержденная ОАО «АК «Транснефть»;

- паспорт ЭКРА.674711.001 ПС;

- руководство по эксплуатации ЭКРА.674711.001 РЭ ;

- инструкция по монтажу, пуску, регулированию и обкатке ЭКРА.674711.001 ИМ ;

- протокол № 1 предварительных испытаний высоковольтного преобразователя частоты ЭСН-222УХЛ4, зав. № 008 от 30.09.2013 г;

- акт предварительных испытаний опытного образца преобразователя частоты ЭСН-222УХЛ4, зав. №008 от 30.09.2013 г.

2. При проведении приемочных испытаний были проведены следующие виды испытаний (проверок):

- измерение цепи защитного заземления;

директор

А»

B.C. Фурашов __. 2013г.

^РесМ^^У* if I Протокол"!

приемочных (стендовых) исаытании высоковольтного преобразователя частоты

ЭСН - 222 УХЛ4, зав. № 008

1. Наименование оборудования тип: Преобразователь частоты ЭСН - 222 УХЛ4, зав. N° 008, входное напряжение 10 кВ, зыходное напряжение 10 кВ. Номинальный выходной ток 160 А, ТУ 3410-039-20572135-2011.

2. Дата: «04» октября 2013г.

3. Место проведения испытаний (измерений): г. Новосибирск, НПО "ЭЛСИБ" ОАО. Экспериментальный корпус.

4. Результаты испытаний (измерений) представлены в таблице 1: Таблица!

№ п/п Наименование параметра Нормативный документ Показатель

нд Факт Соответствие

1 2 3 4 5 6

1 Общие требования к условиям проведения испытали в

1.1 Температура окружающего воздуха, °С ТУ 3410-03920572135-2011 15-35 17 Соответствует

1.2 Относительная влажность. % 45-80 63 Соответствует

1.3 Атмосферное давлениет кПа 84,0-106,7 86 Соответствует

1.4 Освещенность на месте проведения испытаний, лк. не менее ПМ 200 300 Соответствует

2 Перечень определяемых показателей (характеристик)

2.1 Проверка документации ИМ КД, ТУ, РУ, им КД. ТУ, РУ,ИМ Соответствует

2.2 Габаритные, установочные и присоединительные размеры, масса ЭКРА.674712. 001-06 ГЧ Согласно ГЧ Согласно ГЧ Соответствует

2.3 Величина сопротивления защитного заземления. Ом ТУ 3410-03920572135-2011 <0,05 0.01 Соответствует

2.4 Сопротивление изоляции. Ом ГОСТ 24607-88 1000 Ом на ■ каждый вольт выходного напряжения 40 МОм Соответствует

2.5 Электрическая прочность изоляции, В 26000 26 000 Соответствует

2.6 Электрические блокировки ТУ 3410-03920572135-2011 пЛ.3.12.1 Соответствует

2.7 Защиты, индикация и сигнализация ТУ 3410-03920572135-2011 п.1.3.12.2 Соответствует

сигнализация 20572135-2011

1 2 3 4 5 6

2.8 Диапазон регулирования частоты вращения вала ЭД, % ТУ 3410-03920572135-2011 п 1.3.4 от 50 до 100 от 50 до 100 Соответствует

2.9 Скорость увеличения частоты вращения при разгоне ЭД, скорость снижения частоты вращения при торможении ЭД, а также скорость изменения частоты вращения ЭД в процессе регулирования, за 1 с ТУ 3410-03920572135-2011 п 1.3.4 100-150 об/мин 100 об/мин Соответствует

2.10 Абсолютная погрешность регулирования частоты вращения вала ЭД. об/мин ТУ 3410-03920572135-2011 п.1.3.6 <3 <1 соответствует

2.11 Определение КПД ТУ 3410-03920572135-2011 и.1.3.15.1 не менее 0,97 0.97 соответствует

2.12 Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения на входе ПЧ, % ТУ 3410-03920572135-2011 п.1.3,3.5 <5 0.9 соответствует

2.13 Суммарные коэффициенты гармонических составляющих напряжения в точках присоединения,% ГОСТ Р 54149-2010 <8 3.9 соответствует

2.14 Проверка взаимодействия 114 с внешней системой автоматизации ТУ 3410-03920572135-2011 п.1.3.11 - В полном объёме соответствует

2.15 Автоматический перезапуск ПЧ (перерыв электроснабжения до 2,5 с) ТУ 3410-03920572135-2011 п.1.3.10 соответствует соответствует

2.16 Проверка управляемой и неуправляемой остановки ЭД ТУ 3410-03920572135-2011 п 1.3.4 соответствует соответствует

2.17 Работа ПЧ на нагрузку ТУ 3410-03920572135-2011 п.1.3.14 соответствует соответствует

2.18 Испытание на нагрев, температура поверхности - внешней оболочки в самой нагретой точке; - внешней оболочки в рабочей зоне ГОСТ 24607-88 не более 70 °С; не более 45 °С 51.4 28 соответствует

5. Перечень оборудования и средств измерений, с помощью которых проводились измерения.

Таблица 2

№ п/п Наименование оборудования, средств измерений Диапазон измерений Погрешность, класс точности, разряд, цена деления Заводской номер Дата очередной поверки

1 2 3 4 5 6

1 Гигрометр психрометрический ВИТ-1 (0-25)°С (20-80)% ПГ ±0,2 %; ЦД 0,2 09.2014

2 Микроомметр МеП-е! М13252 1 мОм-9,99 кОм ПГ ±{[3+0,01 (Як/Их-1)] %+Земр}, где Як - конечное значение поддиапазона измеряемого сопротивления; 11х - значение измеряемого сопротивления в пределах поддиапазона: емр- единица младшего разряда 12130060 08.2014

3 Мегаомметр ЦС0202-1 ЮкОм-9,99 ГОм ПГ±[ 3+0,005 (Як/Ях-1)] % +3емр, где Як - конечное значение диапазона измеряемого сопротивления, МОм; Ях - значение измеряемого сопротивления в пределах диапазона, МОм; емр- единица младшего разряда, итест= 500; 1000; 2500 В 92173 09.2014

4 Высоковольтная установка АИД-70М (0-100) кВ ±2 % от полной шкалы 2510 09.2014

5 Тахометр оптический Д0-03-04 (0,3... 120) об/мин (120...3000 00) об/мин ±0,02 % ±0,006 % 09066 09.2014

6 Осциллограф (0-400) ПГ ±(1,5 %+0,5% от №0317И5 09.2014

электронный WS44 Х5-А МГц шкалы) 3075

з

Продолжение таблицы 2

№ п/п Наименование оборудования, средств измерений Диапазон измерений Погрешность, класс точности, разряд, цена деления Заводской номер Дата очередной поверки

1 2 3 4 5 6

7 Мультиметр АРРА-106 0,1 мВ-1000 В 0,1 мВ-750 В 10 мкА-10 А 0,1 0м-40 МОм ПГ±(0,1 %+2 ед. счета) =и ПГ ±(0,5 %+5 ед. счета) ~и ПГ ±(0,4 %+2 ед. счета) =1 ПГ ±( 1,0 %+5 ед. счета) ~1 ПГ ±(0,4 %+2 ед. счета) 75100233 04.2014

8 Измеритель мощности (150, 300, 600) В/ 5 А (150, 300, 600) В/ 1 А Коэффицие нт TT 00532000 Коэффицие нт ТН 1-10000 Напряжение, В -±0,25 % от полной шкалы Ток, А - ±0,25 % от полной шкалы Частота, Гц -±0,5 Гц Активная энергия, Вт - класс 0,5 Активная мощность, Вт - ±0,5 % от полной шкалы 0134 09.2014

9 Пирометр FLUKE 62 от -30°С до 500 °С ПГ±1,5°С Разрешение 0,2 °С 94360085 02.2014

6. Заключение:

Предоставленный к приемочным (стендовым) испытаниям высоковольтный преобразователь частоты ЭСН-222УХЛ4 зав. № 008, выдержал испытания в объеме программы ПМ 3410-039-20572135-2012 "Программа и методика приемочных испытаний (стендовых) опытного образца преобразователя частоты для высоковольтного электропривода насосного агрегата мощностью 2500 кВт" и может быть рекомендован к проведению приемочных (эксплуатационных) испытаний на НПС «Песь» ООО «Балтнефтепровод».

7. Приложения:

1. Акт проверки документации от «03» октября 2013 г.

2. ПРОТОКОЛ № ЭКРА.674711.008 Д19.1 от «03» октября 2013 г.

Проверка внешнего вида, проверка габаритных, установочных и присоединительных размеров, массы и маркировки

3.ПРОТОКОЛ № ЭКРА.674711.008 Д3.1 от «03» октября 2013 г. Проверка сопротивления изоляции.

4. ПРОТОКОЛ № ЭКРА.674711.008 Д2.1 от «03» октября 2013 г. Проверка цепи защитного заземления.

5.ПРОТОКОЛ № ЭКРА.674711.008 Д5.12.1 от «03» октября 2013 г. Измерение коэффициента искажений синусоидальности кривой напряжения.

6.ПРОТОКОЛ № ЭКРА.674711.008 Д12.1 от «04» октября 2013 г. Проверка автоматического перезапуска ПЧ.

7.ПРОТОКОЛ № ЭКРА.674711.008 Д5.9.1 от «04» октября 2013 г. Проверка КПД.

8.ПРОТОКОЛ № ЭКРА.674711.008 Д7.1 от «04» октября 2013 г Проверка управляемой и неуправляемой остановки.

9.ПРОТОКОЛ № ЭКРА.674711.008 Д5.1 от «03» октября 2013 г. Проверка абсолютной погрешности регулирования скорости. Ю.ПРОТОКОЛ № ЭКРА.674711.008 Д16 от «03» октября 2013 г. Проверка работы преобразователя на нагрузку.

11.ПРОТОКОЛ № ЭКРА.674711.008 Д8.1 от «03» октября 2013 г. Проверка защит электропривода серии ЭСН

Проверка индикации и сигнализации электропривода серии ЭСН.

12. ПРОТОКОЛ № ЭКРА.674711.008 Д17.1 от «04» октября 2013 г Проверка взаимодействия ПЧ с внешней системой автоматизации.

13. ПРОТОКОЛ № ЭКРА.674711.008 Д18.1 от «04» октября 2013 г Испытания на нагрев.

Испытания (измерения) произвели:

Заместитель заведующего отделом электропривода ООО НПО "ЭКРА»

Ведущий инженер Ведущий инженер Инженер I категории Инженер I категории Инженер 1 категории

ПРОТОКОЛ №ЭКРА.674711.008Д5.1 от «3» октября 2013г. Проверка абсолютной погрешности регулирования скорости

Место проведения испытаний: г. Новосибирск, ОАО НПО "ЭЛСИБ". Экспериментальный корпус, испытательный стенд.

Время проведения испытаний «3 » октября 2013г.

Режим проведения испытаний: Проверка абсолютной погрешности регулирования скорости по методике п.п.2.4.8 ПМ 3410-039-20572135-2012.

Испытания проводились при номинальном напряжении питающей сети 10 000В и номинальной частоте 50 Гц. •

Преобразователь частоты ЭСН-222 УХЛ4 подключен к питающему фидеру РУ 10 кВ. Преобразователь частоты ЭСН-222 УХЛ4 работает в режиме регулирования скорости асинхронного двигателя 4АЗМВ-ТН-2500/10000У2,5 на холостом ходу и нагружаемого до величины тока 160А (номинальный ток преобразователя).

Изделие: № 008 Преобразователь частоты ЭСН-222 УХЛ4. ' ' ,

Используемое оборудование для проведения испытаний

Тип двигателя Мощность, кВт Напряжение, В Номинальный ток, А Частота тока, Гц Частота вращения, об/мин COS ф Л

Электродвигатель асинхронный АД-2500-6-6УХЛ; инв.№: 28-07 2500 10000 168 50 3000 0,9 0,96

Электродвигатель асинхронный ФАЗМ 4000 4000 10000 300 50 3000 0.9 0.8

Оборудование, на котором проводились замеры испытываемого изделия

Наименование Диапазон измеряемых (контролируемых) величин Класс точности или предел допустимой погрешности Обозначение НТД

Тахометр оптический Д0-03-04, серийный номер №09066 0.3-300000 об/мин ±0.006% Св-во № 36034 об утверждении ср-ва измерения

Прибор щитовой цифровой электроизмерительный ЩМ-120, серийный номер №0134 0-19000В линейное напряжение 0-300А фазный ток При измерении токов и напряжений ±0.2% При измерении мощности и коэффициента мощности Св-во №44886-10 об утверждении ср-ва измерения

±0.5%

Трансформаторы тока ТПОЛ-Ю 100/5А УЗ 300/5 0.5 ГОСТ8.217-2003

Трансформаторы напряжения Трансформаторная группа серии ЗНОЛ .06, №2051 10 0.2 ГОСТ1983-2001

Секундомер до 20 мин ОД с

Климатические условия проведения испытаний

ПАРАМЕТРЫ ЗАДАННЫЕ ПРИ ИСПЫТАНИИ

Температура воздуха 25±10 °С; 23°С

Относительная влажность 45—80 % 45—80 %

Атмосферное давление 84-106 кПа (630-800 мм рт. ст.) 764 мм рт. ст.

Результаты испытаний

№ п/п Вид испытания Проверка диапазона регулирования по методике п.п.2.4.8 ПМ 3410-039-20572135-2012 Фактическое значение скорости Опыт холостого хода (среднее за 3 измерения) Фактическое значение скорости Опыт при 1н (среднее за 3 измерения) Ошибка по скорости (об/мин)

1 2 3 4 5 6

Проверка диапазона регулирования скорости

Напряжение питания Шит= 10200В, £=50Гц Заданная скорость 1500 об/мин 1500,2 об/мин 1499,9 об/мин 1н=57А 0.3

Заданная скорость 1800 об/мин 1799,1 об/мин 1799,8 об/мин 1н=76А 0.7

Заданная скорость 2100 об/мин 2099,4 об/мин 2100,8об/мин 1н=89А 0.8

Заданная скорость 2400 об/мин 2400,4 об/мин 2400,7 об/мин 1н=110А 0.1

Заданная скорость 2700 об/мин 2699,9 об/мин 2700,6 об/мин 1н=137А 0.7

Заданная скорость 3000 об/мин 9 2999,7 об/мин 3000,8 об/мин 1н=174А 1.1

Вывод: Абсолютная погрешность регулирования скорости вращения вала ЭД, в диапазоне от 50 до 100%, составляет менее 3 об/мин, что соответствует требованиям п.п.2.4.8 ПМ 3410-039-20572135-2012

Испытание провел: Ведущий инженер Ведущий инженер Инженер I категории Инженер I категории Инженер I категории Руководитель испытаний: заместитель заведующего отделом Э9 Дата: 3.10.2013 г.

Приложение 3 Патент на полезную модель.

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

(19)

ни

(11)

144 730(,3) 111

(51) МПК

Н02Р 27/06 (2006.01)

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ

О

со

=3 ОС

(12) ТИТУЛЬНЫЙ ЛИСТ ОПИСАНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ

(21>(22) Заявка: 2014110188/07. 18.03.2014

(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 18.03.2014

Приоритетны):

(22) Дата подачи заявки: 18.03.2014

(45) Опубликовано: 27.08.2014 Бюл. № 24

Адрес для переписки:

117186, Москва, Севастопольский пр-кт, 47 А, ООО "НИИ ТНН", Старостин Михаил Михайлович

(72) Автор(ы):

Федя ров Георгий Владимирович (1Ш), Бахарев Павел Юрьевич (1Ш), Вишневский Владимир Ильич (ЯЩ Павленко Сергей Викторович (1Ш)

(73) Патснтообладатсль(и): Открытое акционерное общество "Акционерная компания по транспорту нефти Транснефть" (ОАО "АК "Транснефть") (1Ш).

Общество с ограниченной ответственностью "Балтийские магистральные нефтепроводы" (ООО "Балтнефтепровод") (1Ш), Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт транспорта нефти и нефтепродуктов" ООО "НИИ ТНН" (ЯЦ)

70 С

■и

ы о

(54) ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

(57) Формула полезной модели

1. Высоковольтный частотно-регулируемый электропривод содержит исполнительный механизм, электродвигатель, трансформатор и высоковольтный преобразователь частоты, отличающийся тем, что высоковольтный преобразователь частоты напряжением 10 кВ, мощностью 2500 кВт включает в себя многообмоточный трансформатор и многоуровневый инвертор напряжения, причем высоковольтный преобразователь частоты установлен в блок-контейнере и содержит четыре шкафа: шкаф многообмоточного трансформатора, два шкафа многоуровневого инвертора напряжения и шкаф тормозных резисторов.

2. Высоковольтный частотно-регулируемый электропривод по п. 1, отличающийся тем, что многообмоточный трансформатор представляет собой трансформатор класса сухой изоляции 10/0,69 кВ, содержащий собранный сердечник с единственной первичной обмоткой и 27 аксиально-раздельными вторичными обмотками, и имеет встроенные термодатчики с высоковольтной изоляцией.

3. Высоковольтный частотно-регулируемый электропривод по п. 1, отличающийся тем, что на двери шкафа многообмоточного трансформатора установлен контроллер с возможностью отображать на мониторе контроллера температуру трансформатора.

4. Высоковольтный частотно-регулируемый электропривод по п. 1, отличающийся тем, что в нижней части шкафа многообмоточного трансформатора установлены четыре тангенциальных вентилятора, а на дверях шкафа многообмоточного