Разработка и исследование электропривода поворота одноковшового экскаватора по системе "Транзисторный непосредственный преобразователь частоты - асинхронный двигатель"

• Автор: Бессонов, Василий Григорьевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Магнитогорск
• Количество страниц: 195 с. : ил.

Содержание
Введение
Г лава 1 Современное состояние и перспективы развития экскаваторного
электропривода
1.1 Характеристики основных механизмов экскаваторов
1.2 Требования, предъявляемые к экскаваторному электроприводу
1.3 Анализ существующих и перспективных систем электроприводов экскаваторов
1.4 Разработки и исследования частотно-регулируемых асинхронных электроприводов
1.5 Задачи работы
Глава 2 Разработка и исследование релейно-векторной системы управления электроприводом на базе транзисторного НПЧ
2.1 Векторное управление электроприводом с ориентацией по
потокосцеплению ротора
2.2 Расчет регуляторов векторной системы управления с ориентацией по потокосцеплению ротора
2.3 Разработка и исследование математической модели векторной
системы управления с ориентацией по потокосцеплению ротора
2.4 Практическая реализация релейно-векторного управления АД на
макетном образце системы «Транзисторный НПЧ - АД». Методика расчета цифровой системы управления
2.5 Выводы по главе
Г лава 3. Разработка и исследование электропривода поворота одноковшового экскаватора по системе "ПЧ-АД"
3.1 Электропривод поворота экскаватора ЭШ 6/
3.2 Разработка математических моделей электропривода поворота
экскаватора ЭШ 6/
3.3 Исследование моделей электропривода поворота при независи-

мом и параллельном подключении асинхронных двигателей
3.4 Вывод по главе
Глава 4 Разработка и исследование транзисторного непосредственного преобразователя частоты. Варианты построения преобразователя. Моделирование НПЧ
4.1 Алгоритм релейного формирования тока нагрузки
4.2 Разработка макетного образца транзисторного НПЧ
4.3 Экспериментальное исследование транзисторного непосредственного преобразователя частоты с релейно-токовым управлением
4.4 Разработка математических моделей транзисторного НПЧ. Доказательство адекватности результатов моделирования
4.5 Исследование цифрового релейного регулятора тока с упреждающей коррекцией
4.6 Практическая реализация трехфазно-трехфазного транзисторного НПЧ
4.7 Выводы по главе
Заключение
Список использованных источников
Приложение А. (Демпфирование упругих колебаний)
Приложение Б. (Блок-схема и краткое описание алгоритма программного обеспечения моноблока транзисторного НПЧ при релейном формировании тока)
Приложение В. (Свидетельства и акты внедрения)

Введение
Актуальность темы. Добычу полезных ископаемых можно производить несколькими способами: открытым, шахтным и скважинным. Самым распространенным в России является открытый способ добычи полезных ископаемых. Основным средством выемочно-погрузочных работ является экскаватор.
На сегодняшний день самой распространенной системой электропривода (ЭП) основных механизмов экскаватора остается система «генератор-двигатель» (Г-Д). Большинство используемых экскаваторов по системе Г-Д на крупных горнодобывающих предприятиях СНГ (Михайловский ГОК, Лебединский ГОК, Стойленский ГОК, «Оренбургасбест», Оленегорский ГОК, «Карельский окатыш», Соколовско-Сорбайский ГОК, Ковдорский ГОК, Полтавский ГОК, «Кустанайасбест») имеют морально и физически устаревшую систему «магнитный усилитель - генератор - двигатель» (МУ-Г-Д) и требуют модернизации /1,2/.
Модернизация может быть направлена на улучшения следующих показателей электропривода:
- повышение надежности электропривода (разработка моноблочных конструкций преобразовательных устройств в составе ЭП, применение электродвигателей переменного тока, использование микропроцессорных систем управления и т. д.);
- улучшение динамического показателя (быстродействия);
- улучшение энергетических показателей (улучшение форм потребляемых токов системой ЭП, повышение КПД, единичный (или регулируемый) коэффициент мощности).
На сегодняшний день возможны три пути модернизации экскаваторного электрооборудования /2/:
1) все электропривода основных механизмов заменяются на электропривода переменного тока по системе «преобразователь частоты - асинхронный двигатель» (ПЧ-АД);
2) на экскаваторе остаются штатные двигатели постоянного тока, штат-

Исследованием векторных систем посвящены работы Виноградова
А.Б. /24, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48/. В их числе адаптивные и бездатчиковые структуры управления АД. Им предложена цифровая релейно-векторная система управления асинхронным электроприводом с улучшенными динамическими характеристиками. Исследовались способы по управлению матричными преобразователями частоты.
В работах Шрейнера Р. Т. /3, 49, 50, 51/ предложена концепция по построению и управлению двухзвенными непосредственными преобразователями частоты для электроприводов переменного тока.
Работа Гаврилова М.П. /52/ показала, что для качественного формирования динамических процессов необходимо корректировать фазу тока статора по отношению к сформированному напряжению. Для исследования этого вопроса была разработана математическая модель. Корректировать фазу тока предполагалось с помощью добавочной положительной связи по ЭДС, подаваемой внутрь каждого из трех выходных токовых контуров /4/.
Фираго Б.И. /53/, /54/ исследовал методами математического анализа маловентильные системы НПЧ (однопульсные, трехпульсные и эквивалентно шестипульсные). Им были определены основные зависимости между токами, напряжениями, формой задающего напряжения в случае питания АД от тиристорных НПЧ. Проводились исследования НПЧ, где в качестве силовых элементов использовались симисторы /4/.
Сарваров A.C. /55/ исследовал возможности программного воспроизведения режимов работы в механизмах со спокойной нагрузкой (вентиляторах). Для решения проблем энергосбережения использовал тиристорные НПЧ со ступенчатым регулированием выходной частоты. В этих системах углы управления силовыми ключами определены заранее по приведенной методике для обеспечения наилучшей энергетики /4/.
С начала 80-х годов научная группа экскаваторного электропривода кафедры АЭП МЭИ ведет работы по созданию частотно-регулируемых приводов для экскаваторов. В работе, выполненной Кадыровым И.Ш. в 1983 го-