Преобразователи энергии для систем сепарации сыпучих материалов

• Автор: Саубанов, Вадим Сафуанович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 150 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
1. Анализ преобразователей для электронно-ионной технологии
1.1. Общая характеристика электротехнологических нагрузок
1.2. Требования, предъявляемые к источнику
1.3. Критерии синтеза преобразователей энергии
1.4. Сравнительный анализ машинных методов исследования
2. Математическая модель управляемого преобразования энергии для электротехнологических нагрузок
2.1. Модели импульсных нагрузок
2.2. Коллективные процессы в поле коронного разряда
Выводы по II главе
3. Синтез источников питания
3.1 Обоснование критерия синтеза
3.2 Структурный синтез силовых модулей
3.3 Параметрический синтез силовых модулей
Выводы по III главе
4. Практическая реализация системы «Модуль — СУ — нагрузка»
4.1. Формирование управляющих сигналов (системы управления)
4.2. Влияние системы управления на выходные характеристики силового модуля
4.3. Описание экспериментальной установки
4.4. Анализ теоретических и экспериментальных характеристик
Выводы IV главе
Заключение
Список литературы
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность. Одним из наиболее перспективных видов технологий воздействия силовых полей на материал являются электронно-ионные технологии. К таким технологиям относят: ионное азотирование, плазменную и лазерную обработки, обработку коронным разрядом и др. Коронный разряд нашел широкое применение в различных технологических процессах и, в частности, для электросепарации сыпучих веществ. Основными достоинствами таких электротехнологий являются высокая эффективность и технологичность, а также высокий КПД и отсутствие экологических загрязнений в результате производства.
Электротехнологические процессы характеризуются как энерго- и ресурсосберегающие технологии, охватывающие широкий спектр использования различных форм газового разряда в качестве инструмента воздействия на обрабатываемый материал.
Особенностью газового разряда, как нагрузки управляемых преобразователей электроэнергии (ПЭ), является отсутствие накопления в нем электроэнергии при различных режимах работы. При этом ПЭ должен обеспечивать лишь одностороннюю передачу энергии из первичной сети в нагрузку.
ПЭ находят широкое применение в различных электротехнологических установках. Они отличаются высокой надежностью, большим быстродействием, малой энергией, затрачиваемой на управление. В системах регулирования и управления технологическими процессами они используются для согласования параметров сети и нагрузки, обеспечения стабильности преобразования энергии и характеристик коронирующих нагрузок, резко изменяющихся в процессе всего цикла работы. Но в течение рабочего периода сам ПЭ является источником помех и дополнительных потерь для сети.
Конструктивно силовые модули ПЭ для электротехнологических нагрузок выполняются на основе входных фильтров, выпрямителей, преобразователей частоты, высоковольтных трансформаторов и систем управления.
Несмотря на широкую известность таких схем и достаточно развитую теорию их расчета и проектирования, эти методы не могут обеспечить создания адекватных моделей ПЭ показателям качества электроэнергии.
На современном этапе технического развития общества в индустриально развитых странах остро встала проблема электромагнитной совместимости (ЭМС) технических средств (ТС). В России принят ряд законов (в частности, Закон РФ от 01.12.1999 г. «О государственном регулировании в области обеспечения электромагнитной совместимости технических средств»), в которых отмечается необходимость в проведении научных и опытноконструкторских работ по ЭМС. Но в силу сложившейся экономической ситуации, работы в этой области ведутся не достаточно. Стремление РФ войти в ЕС и ВТО требуют безотлагательного решения проблем ЭМС, поскольку без этого товарам российского производства путь на международные рынки закрыт. Отставание уже наносит экономике огромные потери, которые будут еще больше, когда РФ выйдет на мировой рынок с наукоемкой продукцией.
Из анализа отечественной и зарубежной литературы выявлено, что значительная часть работ российских ученых касается пассивных цепей и может быть использована только для синтеза отдельных узлов ПЭ, таких как фильтры, фазопреобразующие и уравновешивающие цепи. Достаточно полно проработаны методы оптимизации уже известных схем преобразователей, однако эти методы не дают новых структурных решений. Различные аспекты теории и практики формализованного синтеза схем ВП с заданными свойствами нашли отражение в трудах М.Е. Артеменко, Н.В. Гельмана, С.П., Голембиовского Ю.М., Денисюка, В.Е. Тонкаля и др. ученых. В качестве инструмента синтеза ими использован граф изменения состояния (ГИС) и
динамики системы, входящие в ограничения, Ф(х, А) С где А - вектор параметров оператора управления, записывается в операционной форме, а далее совершается переход от операционных изображений (по Лапласу-Карсону) к частотным характеристикам или характеристикам мнимых частот.
При синтезе систем по заданным показателям качества предполагается, что структура системы выбрана, а варьируемые параметры оператора управления (одного или нескольких звеньев) подлежат определению из условия наилучшего приближения к желаемой переходной характеристике с заданными показателями качества - быстродействием, колебательностью и максимальным отклонением в переходном режиме при безусловном обеспечении абсолютной устойчивости системы и приближенном обеспечении заданной точности в стационарных режимах.
Синтез и оптимизация систем методом ортогональных проекций (Рис. 1.15-9) решается в следующей постановке. Предполагается, что часть параметров нелинейной САУ, содержащей один или несколько нелинейных элементов, известна, а остальные параметры, относящиеся к одному или нескольким звеньям, структура которых задана в общем виде (в частности, это могут быть регулятор, корректирующие устройства), подлежат определению из условия приближенного обеспечения заданных показателей качества (быстродействия, перерегулирования и колебательности). При этом должна обеспечиваться абсолютная устойчивость и грубость системы по варьируемым параметрам.
Синтез с помощью генетических алгоритмов по критерию форм выходного напряжения [45, 46] заключается в следующем (Рис.1.15-3). Генетические алгоритмы оперируют с множеством потенциальных решений определенной проблемы. Предполагается, что существует наилучшее решение проблемы и используется принцип выбора проектных решений в зависимости от того, насколько они близки к этому решению, для производства все лучших и лучших решений. В каждом новом поколении получается новое множество