Создание серии высокопроизводительных встраиваемых микроконтроллерных систем управления для современного комплектного электропривода тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, доктор технических наук Козаченко, Владимир Филиппович

• Козаченко, Владимир Филиппович
• доктор технических наук
• 2007

Оглавление диссертации доктор технических наук Козаченко, Владимир Филиппович

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОВЕРШЕНСТОВАНИЕ СОВРЕМЕННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА СРЕДСТВАМИ МИКРОКОНТО ЛЛЕРНОГО УПРАВЛЕНИЯ.

1.1. ОСНОВНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.2. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ СТРУКТУРЫ СОВРЕМЕННЫХ ЦИФРОВЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ.

1.3. КОНЦЕПЦИЯ ПРЯМОГО ЦИФРОВОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТАМИ СИЛОВОГО КАНАЛА И СОПРЯЖЕНИЯ С ДАТЧИКАМИ.

1.4. ТИПОВЫЕ ФУНКЦИИ ПРЯМОГО ЦИФРОВОГО УПРАВЛЕНИЯ.

1.5. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ УЛУЧШЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОПРИВОДА.

1.6. ВЫБОР ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ ДЛЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ.

1.7. ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.

2. РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНЫХ МЕТОДОВ И АЛГОРИТМОВ ПРЯМОГО ЦИФРОВОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТАМИ СИЛОВОГО КАНАЛА ПРИВОДА И СОПРЯЖЕНИЯ С ДАТЧИКАМИ.

2.1. ПРОГРАММНО-АППАРАТНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ТИПОВЫХ ФУНКЦИЙ УПРАВЛЕНИЯ.

2.2. ПРЯМОЕ ЦИФРОВОЕ УПРАВЛЕНИЕ ИНВЕРТОРАМИ НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ ТРЕХФАЗНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ.

2.2.1. Постановка задачи.

2.2.2. Управление инвертором напряжения в режиме центрированной ШИМ.

2.2.3. Управление инвертором напряжения в режиме векторной пшротно-импульсной модуляции на базе центрированной ШИМ.

2.2.4. Разработка эффективных алгоритмов пшротно-импульсной модуляции базовых векторов.

2.3. ПРЯМОЕ ЦИФРОВОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ.

2.4. МЕТОДЫ ПРЯМОГО ЦИФРОВОГО УПРАВЛЕНИЯ МНОГОУРОВНЕВЫМИ ИНВЕРТОРАМИ НАПРЯЖЕНИЯ.

2.4.1. Постановка задачи.

2.4.2. Прямое цифровое управление трехуровневым инвертором напряжения в режиме модуляции базовых векторов.

2.5. МЕТОДЫ ПРЯМОГО ЦИФРОВОГО УПРАВЛЕНИЯ ИНВЕРТОРАМИ ТОКА.

2.5.1. Постановка задачи.

2.5.2. Прямое управление инверторами тока для двигателей с изолированными фазами

2.5.3. Прямое управление инверторами тока для трехфазных двигателей.

2.5.3.1. Инвертор тока с раздельным управлением.

2.5.3.2. Инвертор тока с согласованным управлением.

2.6. ЭФФЕКТИВНЫЕ МЕТОДЫ ПРОГРАММНОЙ РЕАЛИЗАЦИИ ДИСКРЕТНЫХ УПРАВЛЯЮЩИХ АВТОМАТОВ.

2.6.1. Постановка задачи.

2.6.2. Программная реализация дискретных управляющих автоматов по графам переходов.

2.6.3. Пример управления рабочей станцией.

2.7. ПРЯМОЙ ЦИФРОВОЙ ИНТЕРФЕЙС С ДАТЧИКАМИ ОБРАТНЫХ СВЯЗЕЙ.

2.7.1. Постановка задачи.

2.7.2. Интерфейс с аналоговыми датчиками.

2.7.3. Методы идентификации механических координат привода по сигналам импульсных датчиков положения.

2.7.3.1. Одноканальные импульсные датчики.

2.7.3.2. Двухканальные импульсные датчики.

2.7.3.3. Многоканальные импульсные датчики.

2.7.4. Интерфейс с синусно-косинусными датчиками положения.

2.8. ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.

3. РАЗРАБОТКА СЕРИИ МИКРОКОНТРОЛЛЕРНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ.

3.1. КОНЦЕПЦИЯ ПОСТРОЕНИЯ АППАРАТНОЙ ЧАСТИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

3.1.1. Модульное построение системы управления.

3.1.2. Унифицированная архитектура контроллера привода.137 '

3.1.3. Совместимость контроллеров серии.

3.1.4. Использование модулей расширения для удешевления системы.

3.1.5. Поддержка встроенного управления технологической автоматикой.

3.1.6. Возможность наращивания числа каналов дискретного и аналогового ввода/вывода.

3.1.7. Поддержка сетевых технологий распределенного управления.

3.1.8. Унифицированный доступ к параметрам и переменным привода.

3.1.9. Адаптация модулей системы управления к условиям эксплуатации в России.

3.1.10. Электромагнитная совместимость модулей системы управления с силовым оборудованием.

3.1.11. Средства адаптации систем управления к области применения.

3.2. РАЗРАБОТКА АРХИТЕКТУРЫ УНИВЕРСАЛЬНЫХ КОНТРОЛЛЕРОВ ПРИВОДА

3.3. СОСТАВ СЕРИИ КОНТРОЛЛЕРОВ ЭЛЕКТРОПРИВОДА- ОБЛАСТИ ПРЕИМУЩЕСТВЕННОГО ПРИМЕНЕНИЯ.

3.3.1. Контроллеры МК7.1/2/3.

3.3.2. Контроллеры МК8.1 и МК9.1.

3.3.3. Контроллеры МК10.1/2.

3.3.4. Контроллеры МК10.3/4/5.

3.3.5. Контроллеры МК11.3.

3.3.6. Контроллеры МК12.1/2.

3.3.7. Контроллеры МК14.2/3.

3.3.8. Контроллеры МК15.1.

3.3.9. Контроллеры МК16.1/2.

3.3.10. Контроллеры МК13.1 и 17.1/2/3.

1.4. РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ ВЫХОДНОГО КОНТРОЛЯ МОДУЛЕЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ.

1.5. ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.

4.3. СИСТЕМА ВЕКТОРНОГО ДАТЧИКОВОГО УПРАВЛЕНИЯ АД

4.3.1. Выбор оптимальной системы координат.

СВУ АД в координатах ia.ß).

СВУ АД в координатах (d,q).

СВУ АД в координатах (х,\).

4.3.2. Оптимизация алгоритмов управления инвертором.

4.3.3. Стратегия векторного управления АД при недостатке напряжения и в зоне ослабления поля.

4.4. СИСТЕМА ВЕКТОРНОГО БЕЗДАТЧИКОВОГО УПРАВЛЕНИЯ.

4.5. УПРАВЛЕНИЕ ГРУППОВЫМИ НАСОСНЫМИ СТАНЦИЯМИ.

4.6. АДАПТАЦИЯ ПЧ К ЗАДАЧАМ КОМПЛЕКСНОЙ АВТОМАТИЗАЦИИ

ПРОИЗВОДСТВА.

4.8. ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.

5. РАЗРАБОТКА СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМИ ИНДУКТОРНЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ.

5.1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.

5.2. РАЗРАБОТКА СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМИ ИНДУКТОРНЫМИ ДИГАТЕЛЯМИ С САМОВОЗБУЖДЕНИЕМ.

5.3. Разработка основ теории двухзонного векторного управления вентильными индукторными двигателями с независимым возбуждением.

5.3.1. Базовая конструкция двухпакетного вентильного индукторного двигателя.

5.3.2. Перспективные конструкции многосекционных ВИД с HB.

5.3.3. Математические модели многосекционных вентильных индукторных двигателей с независимым возбуждением.

5.3.3.1. Модель в физических координатах.

5.3.3.2. Модель в координатах a,ß.

5.3.3.3. Модель в координатах d,q. Принцип векторного управления.

5.3.4. Механические характеристики ВИД с HB в режиме вентильного двигателя.

5.3.5. Предельные механические характеристики ВИД с HB.

5.3.6. Граничные механические характеристики ВИД с HB. Стратегия векторного управления в зоне ослабления поля.

5.3.7. Разработка структуры системы векторного двухзонного управления ВИД с HB

5.4. Экспериментальные исследования опытных образцов электроприводов на базе ВИД с HB.

5.4.1. Опытные образцы ВИД с HB.

5.4.2. Специализированный преобразователь частоты «Универсал» для управления ВИД с HB.

5.4.3. Экспериментальный стенд.

5.4.4. Результаты экспериментальных исследований.

5.5. Разработка систем управления мощными многосекционными ВИД с HB для районный тепловых станций.

5.6. Выводы по главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Создание серии высокопроизводительных встраиваемых микроконтроллерных систем управления для современного комплектного электропривода»

Последнее десятилетие XX и начало XXI века в развитых странах, в том числе и в России, ознаменовалось массовым переходом от нерегулируемого электропривода к регулируемому во всех значимых промышленных технологиях. Ведущие производители преобразовательной техники для целей управления двигателями (Siemens, ABB, Hitachi, Schneider Electric, Control Techdiques и др.) перешли на более совершенную и надежную элементную базу - интеллектуальные силовые ключи и модули, высокопроизводительную процессорную технику. В производстве комплектных электроприводов полностью завершился этап перехода от аналоговых систем управления к цифровым. На порядок возросли функциональные и сервисные возможности привода, упростилась его наладка и интеграция в систему комплексной автоматизации производства. Комплектные привода стали интеллектуальными, с функцией интерактивной настойки оператором или по сети от внешнего компьютера, с развитыми средствами диагностики состояния оборудования и раннего предупреждения аварий.

Несмотря на значительные успехи в теории электропривода, достигнутые советскими и российскими учеными, в том числе, в области регулирования координат двигателей переменного тока [5,10,12,20,26,28,29,101,110,119, 130], отечественная электротехническая промышленность с 1990 г. попала в состояние длительного кризиса. Он связан как с отсутствием на российском рынке качественных электронных комплектующих собственного производства (IGBT-транзисторов, интеллектуальных модулей, специализированных процессоров), так и опыта комплексного проектирования двигателей вместе с электронными преобразователями. Большинство российских заводов, производящих электрические двигатели, таких как ОАО «Сафоновский машиностроительный завод», ОАО «Ярославский машиностроительный завод» и др., не имеют необходимых кадров и условий для разработки и производства силовых преобразователей в комплекте с двигателями. Только сейчас, после укрупнения предприятий, в частности, создания концерна «РУСЭЛПРОМ», проблема производства комплектного отечественного электропривода начинает осознаваться и решаться. Эта проблема является особенно острой применительно к новым типам привода с вентильными и вентильно-индукторными двигателями, где выпуск электрической машины без электронного блока управления вообще лишен смысла.

Сегодня в России нет ни одного крупного производителя комплектных электроприводов, а на рынке преобразовательной техники для управления двигателями работают более трех десятков зарубежных фирм и лишь несколько отечественных предприятий [16, 76, 95, 97]: ОАО «ЧЭАЗ», г. Чебоксары; ООО «Энергосбережение», г. Пущино; ООО «ЦИКЛ+», г. Москва; ОАО «Ижевский радиозавод»; ЗАО «Ирис», г. Новочеркасск; НИИЭМ, г. Истра; ЗАО «ЭлеСИ», г. Москва; ЗАО «ЭЛСИЭЛ», г. Москва; ЗАО «Электротекс», г. Орел; ФГУП НПП ВНИИЭМ, г. Москва; АО «ЭРАСИБ», г. Новосибирск и некоторые другие. Такое положение нельзя признать удовлетворительным, так как потенциал отечественной школы электропривода, признанной во всем мире, используется не в полной мере. Более того, столь явная зависимость от зарубежного производителя, особенно в области мощных комплектных электроприводов, подрывает стратегическую безопасность страны.

Мы уверены, что из этого положения есть достойный выход:

1) Использовать в полной мере положительный отечественный опыт проектирования и производства, в том числе на экспорт, собственно электромеханических преобразователей.

2) При разработке электронных блоков управления для комплектных электроприводов воспользоваться открытостью современного мирового рынка электронных комплектующих, сделав ставку на самые перспективные, надежные и высоко интегрированные силовые и управляющие компоненты.

3) Объединить достижения лучшей в мире электроники с достижениями отечественной теории управления электромеханическими преобразователями.

Современная микропроцессорная техника для целей встроенного управления оборудованием стала узко-специализированной - появились микроконтроллеры, ориентированные на использование в технике связи, аудио-видеотехнике, в автомобильной промышленности, в системах управления силовыми преобразователями и двигателями [18,31,32,39,42,44, 54, 55]. Это связано с тем, что каждая область применения имеет свой собственный набор типовых задач управления, облегчить решение которых можно с помощью специального набора встроенных на кристалл процессора периферийных устройств, специализированной архитектуры и системы команд процессора.

Новая элементная база открывает возможности создания и организации промышленного производства высокопроизводительных, унифицированных, модульных цифровых систем управления для отечественных комплектных электроприводов с исполнительными двигателями любых типов, снабженных модульным математическим, алгоритмическим и программным обеспечением поддержки наиболее перспективных структур управления, что и является основной целью диссертационной работы.

Тема диссертации «Создание серии высокопроизводительных встраиваемых микроконтроллерных систем управления для современного комплектного электропривода» полностью отвечает этой задаче и является актуальной.

Научная часть диссертации выполнена в лаборатории «Микропроцессорных систем управления приводами» кафедры Автоматизированного электропривода МЭИ и в Учебно-научно-консультационном центре «Texas Instruments-МЭИ», а опытно-конструкторские работы и запуск серии систем управления в производство - в Научно-производственной фирме «Вектор», г. Москва. Разработка систем управления и комплектного алгоритмического и программного обеспечения велась по заказам и в сотрудничестве с отечественными производителями преобразовательной техники и комплектных электроприводов: ООО «ЦИКЛ+»; ООО «Энергосбережение» и ИБП РАН, г. Пущино; ЗАО «Ирис», г. Новочеркасск; ОАО «Ижевский радиозавод»; ФГУП Hi 111 ВНИИ-ЭМ, г. Москва; ФГУП ВНИКТИ, г. Коломна; ООО «Электротранссервис», г. Москва; «ЭЗАН», г. Черноголовка.

Работа является продолжением и развитием исследований, выполненных в докторской диссертации Острирова В.Н. «Создание гаммы электронных преобразователей для электроприводов на современной элементной базе» [98], где обосновывается модульная структура построения силовой части перспективных электроприводов переменного тока и предлагается методика ее проектирования. Диссертация развивает эти разработки и исследования в части создания модульных систем управления, комплектного алгоритмического и программного обеспечения.

В теоретической части диссертации ставятся и решаются следующие задачи:

1. Выделение типовых функций прямого цифрового управления элементами силового канала и прямого сопряжения с датчиками для наиболее перспективных структур комплектных электроприводов с перспективными типами исполнительных двигателей - от асинхронного до вентильно-индукторного. Обоснование основных путей улучшения показателей качества комплектных электроприводов за счет применения модульных микроконтроллерных систем управления.

2. Выбор процессорной элементной базы для максимально полной аппаратной поддержки решения типовых задач управления за счет интегрированных на кристалл микроконтроллера специализированных периферийных устройств и высокопроизводительной архитектуры центрального процессора.

3. Разработка математического, алгоритмического и программного обеспечения решения типовых задач управления элементами комплектных электроприводов - от одиночного силового ключа до трехуровневого инвертора напряжения. Создание банка типовых алгоритмов и программных модулей.

4. Разработка новых алгоритмов широтно-импулъсной модуляции базовых векторов повышенной точности и алгоритмов прямого токового управления трехфазными инверторами для перспективных систем векторного управления приводами переменного тока.

5. Разработка новых, быстродействующих алгоритмов программной реализации дискретных автоматов для управления режимами работы силовых преобразователей и станций группового управления оборудованием.

6. Разработка концепции модульного построения аппаратной части систем управления комплектных электроприводов и архитектуры унифицированных контроллеров привода на основе специализированных процессоров для управления двигателями с развитым набором встроенных периферийных устройств.

7. Разработка теории векторного управления много-секционными вентильно-индукторными двигателями с независимым возбуждением, экспериментальная проверка теории на опытно-промышленных образцах ВИП.

В практической части диссертации ставятся и решаются задачи:

1. Организация проектных и конструкторских работ по созданию и освоению в промышленном производстве серии микроконтроллерных систем управления с наращиваемыми функциональными возможностями и производительностью.

2. Разработка свободно-конфигурируемой пользователем архитектуры систем управления отечественных ПЧ «Универсал», максимально адаптированной для условий применения в России, с расширенным набором функций, в том числе, для управления групповыми насосными станциями.

3. Разработка комплектного алгоритмического и программного обеспечения отечественных ПЧ, включая поддержку скалярного, векторного датчиково-го и векторного бездатчикового управления.

4. Разработка мульти-микропроцессорных систем управления мощными вен-тильно-индукторными приводами районных тепловых станций повышенной надежности и степени резервирования. и

Заключение диссертации по теме «Электротехнические комплексы и системы», Козаченко, Владимир Филиппович

5.6. Выводы по главе

1. Разработана теория цифрового векторного четырехквадрантного двухзонно-го управления скоростью и моментом для вентильно-индукторных двигателей с независимым возбуждением, в том числе многосекционных.

2. Созданы и доведены до опытно-промышленного производства элементы систем управления ВИД с НВ, разработано комплектное модульное программное обеспечение.

3. Концепция и алгоритмы векторного управления многосекционными вен-тильно-индукторными двигателями с расширенными функциями резервирования аппробированы в условиях опытно-промышленной эксплуатации комплектного привода сетевого насоса мощностью 630 кВт на РТС «Коломенская» г. Москвы.

268

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные положения диссертации на тему: «Создание серии высокопроизводительных встраиваемых микроконтроллерных систем управления для современного комплектного электропривода»:

1. На основе анализа структур электропривода с перспективными типами исполнительных двигателей и выделения типовых функций прямого цифрового управления элементами силового канала и сопряжения с датчиками обоснована возможность создания модульных встраиваемых систем управления комплектных электроприводов с наращиваемыми функциональными возможностями и производительностью на базе специализированных микроконтроллеров управления двигателями, что позволило унифицировать системы управления, сократить время от начала разработки привода до выхода на рынок, повысить уровень интеграции и надежность устройств.

2. Предложена концепция модульного построения аппаратной части системы управления современного комплектного электропривода и программного обеспечения, обеспечивающая инвариантность к типу исполнительного двигателя, системе питания и мощности:

• Разработана блочно-модульная архитектура универсального контроллера привода и системы управления в целом. Определены функции, выполняемые отдельными модулями системы управления, унифицированы межмодульные интерфейсы. Создан комплекс средств расширения функциональных возможностей и адаптации системы управления к конкретному типу электропривода и области применения.

• Разработан набор эффективных методов, алгоритмов и программ поддержки широкого спектра типовых функций управления элементами силового канала для современных электроприводов переменного тока и функций сопряжения с перспективными типами датчиков электрических и механических координат электропривода, основанный на комплексном и максимально полном использовании аппаратных возможностей встроенных периферийных устройств специализированных микроконтроллеров.

3. Развиты методы управления трехфазными инверторами напряжения для двигателей переменного тока, обеспечивающие минимизацию динамических потерь в ключах, максимальную степень использования напряжения в звене постоянного тока, минимизацию фазовых и амплитудных искажений при формировании вектора напряжения, удобную интеграцию в перспективные структуры векторного управления: метод 12-секторной широтно-импулъсной модуляции базовых векторов с программной компенсацией «мертвого времени»', метод 24-секторной широтно-импулъсной модуляции базовых векторов для трехуровневых инверторов напряжения мощных систем электропривода с повышенным напряжением питания; метод прямого цифрового управления вектором тока трехфазных инверторов, отличающийся предельным быстродействием и расширяющий зону устойчивой работы систем векторного управления асинхронными и вентильно-индукторными электроприводами по скорости вдвое.

4. Разработаны адаптированные для задач цифрового управления электроприводами и сопутствующей технологической автоматикой методы программной реализации дискретных управляющих автоматов, обеспечивающие предельное быстродействие и минимизацию затрат на разработку, сопровождение и модернизацию программного продукта.

5. Для обеспечения серийного производства отечественных серий преобразователей частоты разработана свободно-конфигурируемая в реальном времени структура системы управления преобразователями частоты с расширенными по сравнению с зарубежными преобразователями функциями, обеспечивающая минимизацию затрат конечного потребителя на комплекты энергосберегающего оборудования на базе преобразователей частоты. Создано модульное математическое, алгоритмическое и программное обеспечение:

• скалярного, векторного датчикового и векторного бездатчикового управления асинхронными двигателями с высокими показателями качества при максимальном диапазоне регулирования скорости;

• технологических регуляторов и дискретных автоматов управления групповыми насосными станциями.

6. Разработана и экспериментально проверена на опытно-промышленных образцах привода теория цифрового векторного четырехквадрантного двух-зонного управления скоростью и моментом вентильно-индукторных двигателей с независимым возбуждением, в том числе многосекционных, обеспечивающая общий диапазон регулирования скорости до нескольких тысяч к одному, диапазон регулирования скорости в зоне ослабления поля до 8:1 и диапазон регулирования момента до 100:1.

7. Разработана концепция построения мулъти-микропроцессорной системы управления мощными (до 1-2 МВт) многосекционными вентилъно-индукторными двигателями повышенной надежности с расширенными функциями резервирования по питанию, основанная на использовании по-мехозащищенных сетевых протоколов высокого уровня CANopen и оригинальной технологии «безмастерного» управления.

Основные практические результаты работы:

1. Выполнены проектные, опытно-конструкторские работы и работы по запуску в производство серии микроконтроллерных систем управления МК7-МК17 с производительностью от 2 млн.оп./с до 150 млн.оп./с.

2. Серия контроллеров МК7-МК17 стала базовой для производства ряда комплектных отечественных электроприводов и силовых преобразователей, в том числе преобразователей частоты «Универсал». Годовой выпуск систем управления в составе контроллер привода, модуль пульта оперативного управления, один или два модуля дискретного ввода/вывода, модуль расширения (при необходимости), достиг 2000 комплектов в год.

3. Разработанные системы управления, включая структуры, алгоритмы и программы использованы при создании отечественной серии вентильно-индукторных комплектных электроприводов компрессорных установок мощностью от 0,5 до 32,5 кВт.

4. Модульное алгоритмическое и программное обеспечение систем управления перспективных комплектных электроприводов с асинхронными и вентиль-но-индукторными двигателями оформлено в виде банка алгоритмов и библиотеки программных модулей для обеспечения быстрой разработки, модификации и сопровождения поставок систем управления.

5. Инженерные методики расчета механических характеристик вентильно-индукторных двигателей с независимым возбуждением в режиме вентильного двигателя при управлении напряжением, углом коммутации и током возбуждения, граничных и предельных механических характеристик в структурах векторного двухзонного управления скоростью и моментом включены в практику проектирования электроприводов нового типа.

6. Созданные модульные системы управления имеют встроенную аппаратную и программную поддержку перспективных промышленных сетей МСЮВШ и САИореп, что обеспечивает быструю интеграцию электропривода в систему комплексной автоматизации производства и поддержку современных технологий распределенного управления оборудованием, включая интерактивное параметрирование и конфигурирование.

7. Комплектный электропривод сетевого насоса мощностью 630 кВт на базе четырехсекционного вентильно-индукторного двигателя с распределенной мультимикропроцессорной системой векторного управления введен в опытно-промышленную эксплуатацию на РТС «Коломенская» г. Москвы.

272

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Козаченко, Владимир Филиппович, 2007 год

1. Анучин A.C., Козаченко В.Ф. Архитектура, система команд, технология проектирования и отладки специализированных сигнальных микроконтроллеров для управления двигателями. Лабораторный практикум. - М.: Изд-во МЭИ, 2001.-96 с.

2. Анучин A.C., Козаченко В.Ф. Архитектура и программирование DSP-микроконтроллеров TMS320x24xx для управления двигателями в среде Code Composer: Лабораторный практикум. М.: Издательство МЭИ, 2003. -96 с.

3. Анучин A.C., Козаченко В.Ф., Дианов А.Н., Кайо Ю.Э. Стенд для автоматизированного тестирования контроллеров МК11.x // Электропривод и системы управления. -М., Моск. энерг.ин-т, 2002. Вып. 678. -С. 33-41

4. Анучин A.C., Козаченко В.Ф. Программирование встроенной Flash-памяти микроконтроллеров TMS320xx24xx // Инженерная микроэлектроника. CHIP NEWS. №10(73), -2002. -С. 26-28

5. Аракелян А.К., Афанасьев A.A. Вентильные электрические машины и регулируемый электропривод: В 2 кн. Кн. 2: Регулируемый электропривод с вентильным двигателем. М.: Энергоатомиздат, 1997. - 498 с.

6. Бабков Ю.В., Кайо Ю.Э., Козаченко В.Ф., Киржнер Д.Л., Перфирьев К.С., Обухов H.A. Прямое микроконтроллерное управление трехуровневыми инверторами напряжения для мощных электроприводов // Привод и управление. -№1(17),-2003.-С. 17-22

7. Балковой А.П., Козаченко В.Ф., Кудряшов А.Л. Малогабаритная система управления шаговыми двигателями от персонального компьютера // Электротехника. -1994. -№ 7. С.53-54.

8. Ю.Батоврин A.A. и др. Цифровые системы управления электроприводами. -JL: Энергия, 1977. 256 с.11 .Боярченков A.M., Козаченко В.Ф., Ильяшенко JI.A. и др. Применение микропроцессоров в автоматизированном электроприводе. М: Моск. энерг. инт, 1986.- 102 с.

9. Бродовский В.Н., Иванов Е.С. Приводы с частотно-токовым управлением / Под ред. В.Н. Бродовского. -М.: Энергия, 1974. 168 с.

10. З.Бычков М.Г. Основы теории, управление и проектирование вентильно-индукторного электропривода: Дисс. докт. тех. наук: 05.09.03/ Моск. энерг. ин-т.-М., 1999.-354 с.

11. Бычков М.Г., Миронов JI.M., Козаченко В.Ф., Остриров В.Н., Садовский J1.A. Новые направления развития регулируемых электроприводов// Приводная техника. 1997. - №5. - С. 5-9

12. Бычкова Е.В. Обзор современного российского рынка преобразователей частоты для электропривода // Живая электроника России. Том 2. -2001. С. 118-125

13. Веселов М.В., Козаченко В.Ф., Соловьев А.Н. Семейство DSP-микроконтроллеров фирмы Analog Devices для встроенных систем управления двигателями// Новости о микросхемах. CHIP NEWS. -1999. №1 (34), -С. 17-24

14. Грибачев С.А., Козаченко В.Ф., Новые микроконтроллеры фирмы Texas Instruments TMS320x24x для высокопроизводительных систем встроенногоуправления электроприводами// Новости о микросхемах. CHIP NEWS. -1998. -№11-12(32-33), -С. 2-6

15. Гумен В.Ф., Калининская Т.В. Следящий шаговый электропривод. Д.: Энергия., 1980.-168 с.

16. Дискретный электропривод с шаговыми двигателями. Под общ. ред. М.Г. Чиликина. М., Энергия, 1971. 624 с.

17. Ивоботенко Б.А., Козаченко В.Ф. Шаговый электропривод в робототехнике. М.: Моск. энерг. ин-т, 1984. - 100 с.

18. Ивоботенко Б.А., Козаченко В.Ф. Системы управления шаговыми электроприводами. М.: Моск. энерг. ин-т, 1984. - 32 с.

19. Ивоботенко Б.А., Козаченко В.Ф. Проектирование шагового электропривода. М.: Моск. энерг. ин-т., 1985. - 100 с.

20. Ивоботенко Б.А., Козаченко В.Ф. Современный шаговый электропривод// Электротехника. -1995. № 9. - С. 29-33

21. Изерман Р. Цифровые системы управления: Пер. с англ. -М.: Мир, 1984. -541 с.

22. Ильинский Н.Ф., Козаченко В.Ф. Общий курс электропривода: Учебник для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1992. - 544 е.: ил.

23. Кенио Т. Шаговые двигатели и их микропроцессорные системы управления: Пер. с англ. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 200 с.

24. Ключев В.И. Теория электропривода: Учеб. для вузов. -М.: Энергоатомиздат, 1998.-704с.

25. Ковчин С.А., Сабинин Ю.А. Теория электропривода: Учеб. для вузов. -СПб.: Энергоатомиздат, 1994.-496 с.

26. Козаченко В.Ф., Кудряшов A.JL, Миколаенко В.П. Микроконтроллерная система управления преобразователями частоты для объектно-ориентированных электроприводов насосов и вентиляторов // Электротехника. -1995. -№ 7. С.29-33

27. Козаченко В.Ф., Миронов JT.M., Фельдман Ю.И. и др. Состояние и перспективы развития автоматизированных электроприводов с преобразователями частоты для крановых и судовых подъемных механизмов // Электротехника. -1995.-№ 10.-С. 2-6

28. Козаченко В.Ф., Обухов H.A., Миколаенко В.П., Кудряшов A.J1. Универсальный микропроцессорный контроллер для управления приводами переменного тока // Труды Моск. энерг. ин-та. -1996, Вып. 674, -С. 19-31

29. Козаченко В.Ф., Балковой А.П., Сливинская Г.А., Шаркин A.M., Шкунов Н.В. Лазерный технологический комплекс для обработки алмазов // Вестник МЭИ. -№4,-1996, -С. 55-62

30. Козаченко В.Ф., Остриров В.Н., Носач C.B. Преобразователи для асинхронных частотно-регулируемых электроприводов широкого применения // Приводная техника. 1997. №4. - С. 15-18

31. Козаченко В.Ф., Соловьев А.Н. Новые микросхемы прямого цифрового управления двигателями фирмы Analog Devices // Приложение к журналу Электронные компоненты. Новые компоненты. -1998. -№2(5), С. 23-25

32. Козаченко В.Ф., Соловьев А.Н. Новые DSP-микроконтроллеры фирмы Analog Devices ADMC300/330 для высокопроизводительных систем векторногоуправления электроприводами переменного тока // Новости о микросхемах. CHIP NEWS. -1998. №5(26), -С.16-21

33. Козаченко В.Ф., Остриров В.Н., Кудряшов В.К., Усов H.H. Опыт внедрения и перспективы производства отечественных преобразователей частоты // Приводная техника. №4, -1998, -С. 23-28

34. Козаченко В.Ф. Основные тенденции развития встроенных систем управления двигателями и требования к микроконтроллерам // Новости о микросхемах. CHIP NEWS. -1999. №1 (34), -С. 2-10

35. Козаченко В.Ф., Грибачев С.А. Перспективная серия микроконтроллеров фирмы Texas Instrumetns '240х для систем цифрового управления двигателями // Новости о микросхемах. CHIP NEWS. №9 (42), -1999. - С. 7-15.

36. Козаченко В.Ф. Новые образовательные технологии при подготовке специалистов в области разработки цифровых систем встроенного управления двигателями // «Электротехника». №2, -2000. -С. 12-16.

37. Козаченко В.Ф., Обухов H.A., Веселов М.В. Новый контроллер для встроенных применений в системах управления приводами переменного тока // «Электротехника». №2, -2000. -С. 41-47.

38. Козаченко В.Ф., Анучин A.C., Обухов H.A. Высокопроизводительный контроллер для управления двигателями на базе TMS320F241 для массовых применений // Компоненты и технологии. -№8(9), -2000. С. 38-40

39. Козаченко В.Ф., Обухов H.A., Горбунов В.Г., П.В.Чуев, Анучин A.C. Высокопроизводительные встраиваемые системы управления двигателями на базе сигнального микроконтроллера TMS320F241 // Новости о микросхемах. CHIP NEWS. №5(48), -2000. -С. 28-33

40. Козаченко В.Ф., Чуев П.В. Уменьшение искажений выходного напряжения инвертора с векторной широтно-импульсной модуляцией // Вестник МЭИ. №4, -2002, -С. 43-48.

41. Козаченко В.Ф., Темирев А.П., Обухов Н.А, Анучин A.C. и др. Контроллеры МК11.3 для высокопроизводительных систем прямого цифрового управления двигателями // Инженерная микроэлектроника. CHIP NEWS. -№4(67), -2002. -С. 24-30

42. Козаченко В.Ф., Обухов H.A., Трофимов С.А., Чуев П.В. Применение DSP-микроконтроллеров фирмы «Texas Instruments» в преобразователях частоты «Универсал» с системой векторного управления // Электронные компоненты. №4, - 2002, -С. 61-64

43. Козаченко В.Ф., Ремизевич Т.В. Микроконтроллеры для встраиваемых систем управления электроприводом. Обзор спектра элементрой базы. Восьмиразрядные «Motor Control» // Электронные компоненты. №7, -2002. -С. 8388

44. Козаченко В.Ф., Грибачев С.А. Перспективы применения специализированных сигнальных микроконтроллеров фирмы Texas Instruments 'F28x в системах управления реального времени // Инженерная микроэлектроника. CHIP NEWS. N10(73), -2002. -С. 5-14.

45. Козаченко В.Ф. Метод программной реализации дискретных управляющих автоматов во встроенных системах управления. Электричество. -№8, -2003. -с. 56-67

46. Козаченко В.Ф., Резвин С.Б. Разработка перспективных средств и структур комплексной автоматизации кабельных линий на базе преобразователей частоты // Электропривод и системы управления: Труды МЭИ(ТУ). Вып. 680. -М.: Издательство МЭИ, -2004. -С. 4-10.

47. Козаченко В.Ф., Анучин A.C., Дроздов A.B. Сигнальные микроконтроллеры Texas Instruments для управления двигателями и автоматизации промышленности // «Электронные компоненты». №7, -2004. -С. 91-95.

48. Козаченко В.Ф., Анучин A.C., Жарков A.A., Дроздов A.B. Цифровое векторное управление вентильно-индукторными двигателями с независимым возбуждением // «Компоненты и технологии», №8, -2004. -С. 166-172.

49. Козаченко В.Ф., Дианов А.Н., Анучин A.C. Определение начального положения ротора для синхронных машин с постоянными магнитами // Труды международной конференции ЕРЕ-РЕМС 2004. -Рига, 2004. -С.237-244 (на англ. языке).

50. Козаченко В.Ф., Дианов А.Н., Анучин A.C. Эффективное управление вен-тильно-индукторными приводами с DC/DC регуляторами // Труды международной конференции ЕРЕ-РЕМС 2004. -Рига, 2004. -С.284-290 (на англ. языке).

51. Козаченко В.Ф. Заказные разработки микропроцессорных контроллеров управления комплектными электроприводами и преобразователями энергии // «Электронные компоненты». №3, -2005. -С.144-147.

52. Козаченко В.Ф., Корпусов Д.В., Остриров В.Н., Русаков A.M. Электропривод на базе вентильных индукторных машин с электромагнитным возбуждением // «Электронные компоненты». №6, -2005. -С. 60-64.

53. Козаченко В.Ф., Балковой А.П. Система управления шаговыми двигателями// Материалы семинара «Применение в промышленности электроприводов на современной элементной базе». Москва, -1992. С.31-35

54. Козаченко В.Ф., Русаков A.M., Остриров В.Н., Гедеонов A.B. Регулируемый электропривод на базе индукторного вентильного двигателя// Тезисы докладов на 1-й Международной конференции по электромеханике и электротехнологии. Суздаль, -1994. С. 27-35

55. Козаченко В.Ф., Остриров В.Н., Сарач М.Б., Ионов A.A. Управление групповыми рабочими станциями средствами преобразователя частоты «Универсал» // МЭИ (ТУ). -М.-2002. -14с. Деп. в Информэлектро 31.05.2002, N3-эт2002.

56. Куо Б. Теория и проектирование цифровых систем управления: Пер. с англ. -М.: Машиностроение, 1986. -448 с.

57. Куприянов М.С., Матюшин Б.Д. Цифровая обработка сигналов: процессоры, алгоритмы, средства проектирования. СПб: Политехника, 1998. - 592 с.

58. Лазарев В.Г., Пийль Е.И. Синтез управляющих автоматов. -М.: Энергия, 1978.-408 с.

59. Лебедев A.M. и др. Следящие электроприводы станков с ЧПУ / A.M. Лебедев, Р.Т. Орлова, A.B. Пальцев. -М.: Энергоатомиздат, 1988. -233с.

60. Марков С. Цифровые сигнальные процессоры. М.: МИКРОАРТ, 1996. -144с.

61. Микроконтроллеры фирмы Моторола в электроприводе // Доклады научно-практического семинара. -М.: Изд.-во МЭИ, 1999. 104 с.

62. Микропроцессорные системы: Учебное пособие для вузов / Е.К. Александрова, Р.И. Грушвицкий и др.; Под общ. ред. Д.В. Пузанкова. -СПб: Политехника, 2002. 935 с.

63. Микропроцессорные системы и их применение при обработке сигналов: Пер. с англ. / Ч. Юэн, К. Бичем и др. -М.: Радио и связь, 1986. 296 с.

64. Моделирование электромеханической системы электровоза с асинхронным тяговым приводом / Ю.А. Бахвалов, A.A. Зарифьян и др.; Под ред. Е.М. Пло-хова. М.: Транспорт, 2001. - 286 с.

65. Остриров В.Н., Корпусов Д.Е., Козаченко В.Ф., Русаков A.M. Вентильно-индукторный электропривод. Патент на полезную модель №53515. Заявка №2005140026. Приоритет от 22 декабря 2005 г. Зарегистрировано 10 мая 2006 г. -5 с.

66. Поздеев А.Д. Электромагнитные и электромеханические процессы в частотно-регулируемых асинхронных электроприводах. Чебоксары: Изд-во Чувашского университета, 1998. - 172 с.

67. Постников С.Г. Разработка и исследования электропривода на базе индукторного двигателя с независимым возбуждением. Автореф. дис. канд. тех. наук. М., 2002. - 20с.

68. Предко М. Руководство по микроконтроллерам. Том I. Москва: Постмар-кет, 2001.-416 с.

69. Применение программируемых контроллеров в промышленных установках // Доклады научно-практического семинара. -М.: Изд-во МЭИ, 2001. -97 с.

70. Проектирование электротехнических устройств / Анисимов В.А., Горнов А.О., Остриров В.Н. и др. М.: Издательство МЭИ, 2001. - 128 с.

71. Ремизевич T.B. Микроконтроллеры для встраиваемых приложений: от общих подходов к семействам НС05 и НС08 фирмы Motorola / Под.ред. Ки-рюхина И.С. -М.: ДОДЭКА, 2000. 272 с.

72. Розанов Ю.К. Основы силовой электроники. М.: Энергоатомиздат, 1992. - 296 с.

73. Рожнов Н.М., Русаков A.M., Сугробов A.M., Тыричев П.А. Вентильные генераторы автономных систем электроснабжения. -М.: Издательство МЭИ, 1996.-280 с.

74. Сандлер A.C., Сарбатов P.C. Автоматическое частотное управление асинхронными двигателями. -М.: Энергия, 1974. -328 с.

75. Синтез электромеханических приводов с цифровым управлением / Вейц B.JL, Верборовой П.Ф. и др.; Отв. ред. Войтех A.A. АН Украины. Ин-т электродинамики. Киев: Наук, думка, 1991. 232 с.

76. Системы программного управления промышленными установками и ро-бототехническими комплексами: Учебное пособие для вузов / Б.Г. Коровин, Г.И. Прокофьев, JT.H. Рассудов. JL: Энергоатомиздат, 1990. -352с.

77. Соколов М.М., Рубцов В.П. Дискретный электропривод механизмов электротермических установок. -М.: Энергоатомиздат, 1986. 120 с.

78. Солодунов A.M., Иньков Ю.М., Коваливкер Г.Н., Литовченко В.В. Преобразовательные устройства электропоездов с асинхронными тяговыми двигателями. Рига. Зинатие., 1991.-351 с.

79. Сташин В.В. Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 224 с.

80. Темирев А.П. Разработка и создание элементов интегрированных корабельных электротехнических систем. Ростов н/Д: Изд-во Рост, ун-та, 2005 г. - 546 с.

81. Терехов В.М., Осипов О.И. Системы управления электроприводов: Учебник для студ.высш. уч. заведений. -М.: Издательский центр «Академия», 2005.-304 с.

82. Файнштейн В.Г., Файнштейн Э.Г. Микропроцессорные системы управления тиристорными электроприводами / Под ред. О.В. Слежановского. -М.: Энергоатомиздат, 1986.-240с.

83. Фритч В. Применение микропроцессоров в системах управления: Пер. с нем. -М.: Мир, 1984, 464 с.

84. Фисенко В.Г., Попов А.Н. Проектирование вентильных индукторных двигателей: методическое пособие. -М.: Издательство МЭИ, 2005. -56 с.

85. Цифровые электроприводы с транзисторными преобразователями / С.Г. Герман-Галкин, В.Д. Лебедев и др. -Л.: Энергоатомиздат, Лен. отд.-е., 1968. -248 с.

86. Цифровые электромеханические системы / В.Г. Каган, Ю.Д. Бери, Б.И. Акимов, A.A. Хрычев. -М.: Энергоатомиздат, 1985. -208 с.

87. Чуев П.В. Преобразователи частоты «Универсал» с двухзонной системой векторного управления асинхронными двигателями // Электротехника. -2002.-№11.-С. 7-10.

88. Чуев П.В. Разработка систем векторного управления асинхронными приводами на базе специализированных сигнальных микроконтроллеров: Дисс. канд. тех. наук: 05.09.03 / Научный руководитель Козаченко В.Ф. // Моск. энерг. ин.-т. -М., 2002. 254 с.

89. Шалыто A.A. SWITCH-технология. Алгоритмизация и программирование задач логического управления. -СПб: Наука, 1998. 628 с.

90. Шалыто A.A. Реализация алгоритмов логического управления программами на языке функциональных блоков. Промышленные АСУ и контроллеры. -№4, -2000. -с. 45-50

91. Шевкопляс Б.В. Микропроцессорные структуры. Инженерные решения: Справочник. М.: Радио и связь, 1990. -512 с.

92. Шрейнер Р.Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты. Екатеринбург. УРО РАН, 2000. 654 с.

93. Электропривод постоянного тока. Состояние и тенденции // Доклады научно-практического семинара. -М.: Издательство МЭИ, 2002. 72 с.

94. Электротехнический справочник: В 4 т. Т4. Использование электрической энергии / Под общ. ред. профессоров МЭИ В.Г. Герасимова и др. 8-е изд., М.: Издательство МЭИ, 2002. - 696 с.

95. Attaianese С., Tomasso G. Predictive Compensation of Dead Time Effects in VSI feeding Induction Motors. IEEE IAS. 2000.

96. Blaschke F. Das Prinzip der Feldorientierung, die Grundlage fuer die Transvektor-Regelung von Drehfeldmaschinen. Siemens Zeitschrift, n.45, h.10, 1971.

97. Chung D., Sul S. Minimum-Loss Strategy for Three-Phase PWM Rectifier. IEEE Trans, on Ind. Electon. Vol.46, pp.517-526

98. Clarke & Park Transforms on the TMS320C2xx. Application Report. Literature Numger: BRPA048. Texas Instruments Inc., 1996.

99. Digital signal processing applications using the ADSP-2100 family. Using the ADSP-2100 Family. -1992. Analog Divices, Inc., Norwood, MA 02062. 592

100. DSP Solution for AC Inducion Motor. Application Note. Literature Numger: BPRA043. Texas Instruments Inc., 1996.

101. Fahimi В., Suresh G., Ehsnni M. Review of Sensorless Control Methods in Switched Reluctance Motor. IEEE IAS. 2000.

102. Field Orientated Control of 3-Phase AC-Motors. Application Report. Literature Numger: BRPA073. Texas Instruments Europe, 1998.

103. Habetler T.G. Space Vector-Based Rectififier Regulator for AC/DC/AC Converters. IEEE Transactions on Power Electronics. -1993, vol.8, Nol.

104. Implementation of a Speed Field Orientated Control of 3-phase AC Induction Motor usin TMS320F240 DSP. Application Report. Literature Numger: BRPA076. Texas Instruments Europe, 1998.

105. Intel 8xC196MC User's Manual. Intel Corp., 1992

106. International Rectifier: интернет-документ. http//www.irf.com, -2003

107. Kim H., Lee H. A new PWM Strategy for Common Mode Voltage Reduction in Neutral-point Clamped Inverter-fed Ac Motor Drives. IEEE IAS. 2000.

108. Leggate D. Kerfman R.J. Pulse-based dead-time compensator for PWM voltage inverters. IEEE Transactions on Industrial Electronics. Vol.442,1997, pp. 191197.

109. Meyer M. Leistungselektronik. Einfuerung. Grundlagen. Ueberblick. SpringerVerlag. Berlin.-1990.-350 s.

110. Moynihan J.F., Egan M.G. Theoretical Spectra of Space Vector Modulated Waveforms. IEE Proc. Electr. Power Appl. Vol.145,1998, pp. 17-24

111. Schoenfeld R. Digitale Regelung elektrischer Antriebe. Berlin: Verl. Technik, 1987.-240 s.

112. Siemens: интернет-документ. http//www.siemens.de/semiconductor, - 2003

113. Sommer R. New Medium Voltage Drive Systems Using Three-level Neutral Point Clamped Inverter with High Voltage IGBT. IEEE IAS. 1999. -pp.15131519

114. ST Microelectronics: интернет-документ. http//www.st.com, - 2003

115. Texas Instruments: интернет-документ. http//www.ti.com, -2003

116. TMS320C24x DSP Controllers. Reference Set. Volume 1 : CPU, System, and Instruction Set. Literature Numger: SPRU160B. Dallas. -Texas Instruments Inc., -1997.-450c.

117. TMS320C24x DSP Controllers. Reference Set. Volume 2: Peripheral Library and Specific Devices. Literature Numger: SPRU161A. Dallas. -Texas Instruments Inc.,-1997.-390 c.

118. Wang F., Memger S. Sine-Triangle vs. Space Vector Modulation for Three-Level PWM Voltage Source Inverters. IEEE IAS. 2000.

119. П1. Направления совершенствования микроконтроллеров для встроенных систем управления

120. Фронтовая ШИМ Центрированная ШИМ Векторная ШИМ1. ШИМ-генератор1. Т,СрУ