Автоматизация процессов управления многорежимными импульсными системами электрического и электромеханического преобразования энергии

• Автор: Косчинский, Станислав Леонидович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Орел
• Количество страниц: 274 с. : ил.

Содержание

1. Введение.

2. Спецификация задач управления унифицированной ИСПЭ в составе АСУ ТП

2.1. Анализ типовых структур и принципов построения АСУ ИСПЭ в составе АСУТП

2.1.1. АСУ насосной станции

2.1.2. АСУ маршрутного электротранспорта.

2.2. Концептуальная модель процессов управления АСУ ИСПЭ в составе АСУ ТП.

2.3. Основные результаты главы 2.

2.4. Выводы по главе 2.

3. Разработка принципов управления ИСПЭ в квазистационарных режимах.

3.1. Систематизация режимов АСУ ИСПЭ в составе АСУ ТП

3.2. Разработка принципов реализации квазистационарных режимов АСУ ИСПЭ.
3.2.1. Общие положения.
3.2.2. Режим сохранения основного движения удержание двигателя исполнительного механизма
3.2.3. Режим повторного пуска подхват вращающегося двигателя
3.3. Основные результаты главы 3.
3.4. Выводы по главе 3.
4. Формирование методологии моделирования динамики АСУ ИСПЭ
4.1. Кусочносшитые математические модели АСУ ИСПЭ.
4.2. Локальная устойчивость периодических процессов. Гладкие и негладкие бифуркации.
4.3. Глобальная устойчивость стационарных процессов. Область конвергентности. Бифуркационные диаграммы
4.4. Аспекты практической реализации математических моделей АСУ ИСПЭ.
4.5. Результаты главы
4.6. Выводы по главе 4.
5. Моделирование динамики многорежимных АСУ ИСПЭ.
5.1. Бифуркационное поведение АСУ ИСПЭ, обусловленное родом модуляции сигнала рассогласования
5.1.1. АСУ с ШИМ 1го и 2городов
5.1.2. АСУ с релейноимпульсной модуляцией.
5.1.3. Экспериментальная верификация степени достоверности полученных теоретических результатов.
5.1.3.1. Описание установки
5.1.3.2. Идентификация параметров экспериментальной установки
5.1.3.3. Количественная оценка соответствия теоретических и экспериментальных результатов моделирования динамики АСУ ИСПЭ.
5.2. Динамика автоматизированных электроприводов с импульсными системами регулирования тока двигателя в различных эксплуатационных режимах.
5.2.1. Динамика импульсного электропривода постоянного тока
5.2.1.1. Режим пуска с полным полем
5.2.1.2. Режимы электрического торможения с полным полем
5.2.1.3. Режимы пуска и торможения с ослаблением поля двигателя.
5.2.2. Динамика асинхронного электропривода с векторным управлением. .
5.2.2.1. Влияние наблюдателя потокосцепления на динамику асинхронного электропривода.
5.2.2.2. Механизмы потери устойчивости стационарными процессами асинхронного электропривода с векторным управлением.
5.3. Основные результаты главы
5.4. Выводы по главе
6. Оптимизация параметров АСУ ИСПЭ
6.1. Постановка задачи оптимизации АСУ ИСПЭ. Критерии оптимальности.
6.2. Разработка метода аналитической оптимизации регуляторов нижнего уровня АСУ ИСПЭ с использованием функциональных ограничений на область устойчивости
6.2.1. Усредненные малосигнальные модели АСУ ИСПЭ.
6.2.2. Оптимизация глобальной составляющей переходного процесса АСУ ИСПЭ
6.2.3. Оптимизация локальной составляющей переходного процесса АСУ ИСПЭ
6.3. Оценка эффективности разработанного метода аналитической оптимизации АСУ ИСПЭ
6.4. Основные результаты главы
6.5. Выводы по главе
7. Адаптация процессов управления многорежимных АСУ ИСПЭ
7.1. Адаптивные регуляторы на основе нечеткой логики АСУ ИСПЭ
7.1.1. Типовая структура нечеткой системы.
7.1.2. Принципы построения нечетких регуляторов АСУ ИСПЭ
7.1.3. Синтез нечетких регуляторов АСУ ИСПЭ. Оценка эффективности разработанного подхода
7.1.4. Аспекты формирования таблицы правил нечеткого регулятора
7.2. Адаптация гистерезисных РИ регуляторов.
7.3. Основные результаты главы
7.4. Выводы по главе
8. Автоматизация процессов управления асинхронного ЭП с векторным управлением на базе многоуровневого преобразователя частоты КАСКАДкВ1МВт
8.1. Общее описание АЭП КАСКАД
8.2. Логическая структура АСУ АЭП КАСКАД5. Формализация алгоритма
модуляции потока энергии
8.3. Оценка эффективности АСУ АЭП КАСКАД5 в квазистационарных
режимах
8.3.1. Экспериментальные исследования динамики АСУ АЭП КАСКАД5 в
квазистационарных режимах.
8.4. Основные результаты главы
8.5. Выводы по главе
9. Заключение.
. Литература
Список используемых сокращений
АД асинхронный двигатель
АСУ автоматизированная система управления
АСУ ТП АСУ технологического процесса
АЭП асинхронный электропривод
ВПП вырожденный периодический процесс
дпт двигатель постоянного тока
ико интеграл от квадрата ошибки
ивмо интеграл от взвешенного модуля ошибки
им исполнительный механизм
испэ импульсная система преобразования энергии
ов обмотка возбуждения
пч преобразователь частоты
РИ релейноимпульсная модуляция
ТП технологический процесс
УВХ устройство выборкихранения
УПП устройство плавного пуска
шим широтноимпульсная модуляция
эп электропривод
эп пт ЭП постоянного тока.
1. Введение
Актуальность


Причем указанные изменения в режиме должны выполняться так, чтобы, с одной стороны, поддерживались требуемые значения технологических параметров напоров станции в целом, а, с другой, обеспечивалось ее минимально возможное энергопотребление , . Стабилизация давления насосной станции осуществляется трехуровневой АСУ. На верхнем уровне иерархии управления АСУ реализуется регулятор давления РД, в котором на основании разности между значением давления в диктующей точке или напорной части водопровода, поступающего от датчика давления Р, и уставкой давления, задаваемой с терминала Т пульта диспетчерского управления ПДУ, формируется заданная характеристика насосной установки иили трубопровода рис. Причем, как правило, РД реализует релейный закон регулирования с задаваемым гистерезисом регулируемой величины давления напора , . Формирование заданной характеристики насосной установки иили трубопровода осуществляется регулятором режима АСУ, определяющего количество включенных насосных установок моменты времени и параметры включенияотключения приводных двигателей насосных установок и задвижек угол открытия задвижек и пр. Традиционный способ регулирования давления АСУ насосной станции заключается в изменении характеристики трубопровода с помощью задвижки дросселирование при снижении расхода воды относительно номинального значения рис. Пусть в начальный момент времени насосная установка работает при номинальном расходе воды 3,М, создавая номинальный напор Нном точка А на рис. Номинальный напор складывается из заданного напора Нзад и динамических потерь напора в трубопроводе до диктующей точки ДНдии1. Уменьшение расхода воды приводит к увеличению напора насосной установки, который компенсируется увеличением сопротивления трубопровода за счет поворота задвижки характеристика 1Б, точка В на рис. В этом случае напор, создаваемый насосной установкой, складывается из трех составляющих заданного напора Нзал, динамических потерь ДНЛШ,2 и потерь на дросселирование ДН. Наличие потерь ДН снижает к. Кроме того, работа насоса на номинальной частоте с расходом воды меньше номинального значения обуславливает снижение к. По различным оценкам суммарные потери энергии в насосной станции при регулировании давления напора дросселированием могут достигать ,, . Широко используемой альтернативой регулированию давления дросселированием является использование повторнократковременного режима эксплуатации насосных установок , , 4. Использование регулирования давления чередованием пусков и остановов ЭП насосной установки практикуется в АСУ водоотведения, очистки канализационных стоков и пр. Техническая реализация повторнократковременного режима эксплуатации насосных установок, как правило, предполагает использование устройства плавного пуска УПП электродвигателей, представляющего собой ведомый сетью выпрямитель с импульснофазовым управлением. Повторнократковременный режим эксплуатации может быть реализован для произвольного числа насосных установок, работающих параллельно . В частности, в схеме рис. К двигателю одного из работающих насосов подключено УПП, а двигатель второго насоса либо постоянно подключен непосредственно на питающую сеть либо находится в выключенном состоянии. Основными недостатками использования повторнократковременного режима эксплуатации насосных установок являются, в первую очередь, наличие значительных потерь насосов в переходных процессах, а, вовторых, указанный режим не может быть реализован в АСУ станций с коротким трубопроводом с незначительными динамическими потерями напора, например, в АСУ станций подкачки воды . Наиболее эффективным способом управления насосными установками является частотное регулирование. Частотное регулирование насосной установки обеспечивает изменение напорной характеристики насоса при снижении расхода воды относительно его номинального значения рис. Переход от номинального режима 3Н0М, Нном точка А, характеристика 2А на рис. Б, точка С на рис. При этом напор, создаваемый насосной установкой не содержит потерь на дросселирование АН,, . Кроме того, изменение частоты насоса при снижении расхода воды увеличивает к.