«НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ОТЧЕТ о выполнении 1 этапа Государственного контракта № 14.740.11.1105 от 24 мая 2011 г. Исполнитель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального ...»

В [85] описано эффективное применение электропривода с ПЧ – АД для шахтных электровозов, а в [86] приведен положительный опыт внедрения таких электроприводов для шахтных водоотливных установок. Указанные работы проводились в рамках темы «Энергосберегающие технологии в электроприводе шахтных машин и установок» выполняемой коллективом научной школы ЮРГТУ (НПИ), г. Новочеркасск.

Достаточно большой объем работ по внедрению регулируемых электроприводов ГМ, проводится научной школой КузГТУ (ранее КузПИ), г. Кемерово. В него входит совершенствование электроприводов скребковых конвейеров [42 – 46, 55, 56], карьерных экскаваторов [53, 57, 58, 245], буровых станков [59, 60] и других типов ГМ, и включает в себя решение вопросов, связанных с защитой от экстренных стопорений [43, 54, 61 – 64], охлаждением силовых полупроводниковых элементов во взрывозащищенной оболочке [76 – 79], оптимизацией режимов работы ГМ [41 – 43, 54, 63, 65 – 75], диагностикой электроприводов ГМ [52, – 83] и другими актуальными задачами.

Большинство этих работ построено на использовании частотно-регулируемого асинхронного электропривода и включает как создание общих методов оптимального управления асинхронным электроприводом [51, 54, 66, 67, 70, 75], так и подходов к управлению конкретными типами ГМ. Например, в [43, 55, 63] представлены варианты управления электроприводом ГМ с цепным тяговым органом, таких как очистные комбайны, струги, скребковые конвейеры, а в [40 – 42] решены вопросы по внедрению частотно-регулируемого асинхронного электропривода для очистных комбайнов.

Также большое внимание в работах уделялось процессам, протекающим в электроприводе ГМ при пуске асинхронного электродвигателя [56, 72 – 74]. В этих работах в первую очередь решаются технологические задачи и вопросы надежности, однако отмечается, что плавность пуска АД повышает энергоэффективность ГМ, особенно при циклической работе.

Современное развитие научной школы КузГТУ ведется в направлениях диагностики и идентификации электроприводов ГМ [170 – 180] и синтеза нелинейных систем управления для двигателей переменного тока, в том числе в составе электроприводов ГМ [108 – 128].

Подвоя итог анализу многочисленных разработок по внедрению для ГМ частотно-регулируемых электроприводов на базе АД КЗ можно отметить, что в каждой из них достигается уникальное решение поставленных авторами задач. Однако задача обеспечения энергоэффективности совместно с решением технологических вопросов улучшения эксплуатационных показателей и повышения надежности электропривода, что является критичным для ГМ, в явном виде практически не ставится.

Конечно, в ряде описанных выше исследований отмечается снижение уровня энергопотребления или повышение энергетических свойств, таких как, коэффициент полезного действия и cos, однако данный результат в существенной мере является следствием рациональной организации работы электропривода в конкретных технологических условиях. Несмотря на то, что экономия энергии в таком случае может даже превосходить энергопотребление электропривода, резерв экономии исчерпывается далеко не полностью, и для освоения этого ресурса энергосбережения необходим более детальный подход к построению СУ электроприводом ГМ.

Как отмечается в [33, 242], наиболее эффективное управление электроприводом ГМ может быть получено при решении вопросов оптимизации режимов его работы с использованием нелинейных методов управления, досконально учитывающий особенности электропривода ГМ как объекта управления.

Среди таких особенностей наиболее важными являются: наличие упругих элементов с переменной жесткостью в механической части, резкопеременная нагрузка на исполнительном органе, повторно-кратковременный режим работы и специфика систем электроснабжения. При этом для достижения оптимизации по энергетическим критериям важно учитывать существенную нелинейность преобразователя частоты, обеспечивающего питание АД, а также свойства самого двигателя, традиционно включаемые в допущения при построении математического описания, такие как, например, нелинейность кривой намагничивания АД.

Учитывая недостаточно глубокую проработку вопроса по созданию специально для ГМ энергоэффективных систем управления электроприводов, обеспечивающих энергосбережение за счет использования резервов самого двигателя, необходимо детально изучить опыт создания аналогичных систем для электроприводов общепромышленного назначения.

Основные подходы для энергосбережения средствами электропривода и энергосбережения собственно в электроприводе достаточно четко сформулированы в [152], обобщая в рамках пяти направлений все возможные разработки в этой области. Как показал литературный обзор, способов энергосбережения, выходящих за рамки данных направлений, для электропривода в его сегодняшнем представлении объективно не существует.

Первое направление энергосбережения предполагает рациональное проведение процедуры выбора мощности двигателя для конкретной установки. Энергоэффективность данного средства объясняется тем, что зачастую с целью обеспечения надежности функционирования (что в том числе весьма характерно для горных машин) для электропривода выбирается двигатель завышенной мощности. При нерациональной мощности двигателя и отсутствии регулирования, он выполняет электромеханическое преобразование энергии с высокими удельными потерями, обусловленными низким КПД и cos при нагрузке, меньшей номинальной.

Необходимо отметить, что совершенствование процедур выбора двигателей для различных технологических установок производится непрерывно по мере накопления опыта их эксплуатации, однако для ГМ, учитывая резкопеременную нагрузку, которую преодолевают их электроприводы, этого подхода недостаточно.

Второе направление заключается в повышении экономичности электропривода за счет использования электродвигателя специальной конструкции, изначально обладающего повышенными энергетическими характеристиками.

Энергетические характеристики двигателя определяются уровнем его потерь при электромеханическом преобразовании энергии, среди которых можно выделить магнитные потери (потери в стали), электрические (потери в меди), механические и добавочные. Значение каждой из составляющих потерь в АД зависит от режима его работы [162, 184]. При частотном регулировании АД в общие потери электропривода добавляются также потери в ПЧ, сетевых фильтрах и питающих двигатель кабелях, которые зависят от величины нагрузки двигателя, режима его работы и требуемой угловой скорости.

Для двигателей общепромышленного исполнения традиционной конструкции потери в стали могут составлять более 20 % полных потерь номинального режима и более 50 % полных потерь холостого хода [153, 162], а питание таких двигателей от ПЧ увеличивает магнитные потери еще на 5-6 % [160, 161].

Учитывая конечную емкость конденсаторов на входе автономного инвертора напряжения и ограничения по скважности широтно-импульсного модулятора ПЧ, растет потребляемый ток двигателя и снижается его КПД. Это приводит к снижению фактической мощности двигателя вплоть до 10 % от номинальной [161]. А для двигателей средней мощности (10-100 к Вт) потери в инверторе носят существенное значение [189].

С учетом описанных факторов наиболее простым решением в рамках данного подхода является увеличение массы активных материалов (стали и меди), а также использование конструкционных материалов с улучшенными свойствами. Этот способ активно предлагается к внедрению зарубежными производителями АД, например Siemens, однако его эффект при переменной нагрузке снижается, кроме того такой АД имеет большую стоимость.

Другой способ, применяемый в рамках данного направления это разработка специальных конструкций для АД и методик его оптимального проектирования.

При этом задача оптимального проектирования в каком-то смысле наиболее приоритетная, поскольку позволяет изначально добиться применения такого электропривода, в котором при эксплуатации возможно отыскание глобального минимума по потерям для конкретных условий работы.

Так, например, существуют разработки [10, 11], в которых оптимизация работы электропривода достигается применением асинхронных электродвигателей особой конструкции. К сожалению, эту конструкцию невозможно применить для электроприводов ГМ.

В [19 – 22] рассматривается вопрос энергосбережения в АД с применением индивидуальной компенсации реактивной мощности, для чего традиционная конструкция двигателя подвергается модернизации. Применение данного подхода в электроприводах ГМ может оказаться вполне обоснованным, однако задача исследования электропривода с индивидуальной компенсацией реактивной мощности в условиях резкопеременной нагрузки авторами не ставилась.

Создаются методики проектирования АД с учетом его работы в условиях частотно-регулируемого электропривода [24, 31, 95]. Они позволяют проектировать АД без существенного увеличения габаритных размеров, но обеспечивают энергоэффективную работу двигателя с ПЧ без завышения магнитных потерь.

Помимо описанных выше, как отечественными, так и зарубежными исследователями разработано большое количество методик оптимального проектирования энергоэффективных АД, применяющих и традиционные подходы к проектированию и нелинейные и интеллектуальные математические методы. С некоторыми из них можно познакомиться по [182]. Недооценивать полученные результаты нельзя, однако, в случаях электропривода ГМ двигатель, как правило, выступает в роли неизменных начальных условий, а внедрение новых типов двигателей сдерживается ограничением на габаритные размеры в условиях необходимости обеспечивать взрывозащиту, и материалы и конструкции, допускаемые требованиями нормативной документации.

Третье направление предполагает использование специальных устройств, включаемых между сетью и статором двигателя, которые осуществляют управление режимами пуска и торможения АД, одновременно выполняя функцию энергосбережения.

Например, в [181] решается проблема минимизации потерь в переходных процессах пуска АД, а в качестве решения выбрано использование инвертора тока в сочетании с применением АД с удлиненными лобовыми частями. В некоторой степени представленное решение является комбинацией второго и третьего направлений.

В чистом виде третье направление повышения энергоэффективности описывается в [12], где для управления пуском и остановом высоковольтных электроприводов установок металлургического производства применен АД с ТРН.

В [56, 72 – 74] детально проанализированы как схемные решения, так и варианты управления ТРН для асинхронных электроприводов ГМ. Однако, как отмечалось выше, применения тиристорных регуляторов, решающих задачи пуска и останова, недостаточно, чтобы для ГМ в полном объеме обеспечить качество выполнения технологических операций, надежность и энергосбережение.

Четвертое направление включает в себя переход от нерегулируемого электропривода к регулируемому. Следует отметить, что расширяющееся применение регулируемых асинхронных электроприводов для достижения новых качественных результатов в технологии, а также замена нерегулируемых электроприводов регулируемыми в энергоемком оборудовании с целью энергосбережения являются основными направлениями развития автоматизированных электроприводов различных технологических процессов [91].

Отдельное место в регулируемом асинхронном электроприводе занимают системы, построенные на базе АД ФР. В них встречается применение синхронизированных асинхронных машин, машин двойного питания, асинхронно-вентильных каскадов. Например, в [5] описывается система управления двухдвигательным АД ФР электропривода крана с применением тиристорных преобразователей в цепи ротора с целью согласования угловых скоростей двигателя. Работа интересна, учитывая, что электроприводы ГМ часто выполняются по многодвигательной схеме. В [28, 29] рассматривается АД ФР с импульсно-векторным управлением и обращается внимание на его благоприятные эксплуатационные и энергетические характеристики, особенно для приводов вентиляторных установок большой мощности.

Однако подавляющее большинство регулируемых асинхронных электроприводов не предполагают управления двигателем со стороны ротора и строятся, как правило, на базе АД КЗ с применением ПЧ. Положительные эффекты от внедрения систем ПЧ – АД в электроприводы общепромышленного назначения отмечаются, например, в [3]. Эта тенденция подтверждается примерами применения частотно регулируемых асинхронных электроприводов во всех отраслях промышленности: в металлургии [12], для подъемных машин [38], запорной арматуры [14], вентиляторных установок [32] и многие другие.

По своей структуре системы ПЧ – АД могут существенно отличаться в зависимости от того, какой принцип управления заложен в их СУ. Принципы управления достаточно точно можно разделить на скалярные, например [17, 123, 146, 147], и векторные.

Скалярные СУ асинхронным ЭП построены на принципе однозначной линейной зависимости между угловой скоростью идеального холостого двигателя и частотой подводимого напряжения. Учитывая высокую жесткость механических характеристик в пределах диапазона допустимых нагрузок, изменения частоты подводимого напряжения приводят к соответствующему изменению скорости. При этом для обеспечения рационального энергетического режима работы и поддержания в допустимых пределах перегрузочной способности двигателя, одновременно с частотой по определенному закону изменяют также амплитуду подводимого к двигателю напряжения (реже амплитуду тока, протекающего по цепи статора). От выбранного закона во многом зависят как статические, так и динамические показатели качества работы электропривода, однако, большинство скалярных СУ в сравнении уступают векторным.

Векторные СУ характеризуются тем, что управляют взаимным пространственным положением векторов переменных состояния АД с целью регулирования электромагнитных переменных двигателя (потокосцеплений), его электромагнитного момента, а также угловой скорости или других механических координат электропривода.

Наиболее известной разновидностью векторных СУ является полеориентированное управление (field oriented control), часто именуемое в литературе векторным управлением [131, 133, 136 – 139, 143, 165]. Такие СУ строятся на основании математического описания АД в пространстве состояний с использованием линейных преобразований к системе координат, направленной вдоль одного из векторов состояния [132, 134 – 136, 140 – 142]. При помощи перехода к новой системе координат организовать управление АД можно по аналогии с двигателями постоянного тока, разделяя управляющие воздействия для электромагнитных переменных и электромагнитного момента. Это позволяет применять для регулируемого асинхронного электропривода опыт построения систем управления, накопленный для электроприводов постоянного тока, в том числе проводить оптимизацию работы по различным критериям.

Другой разновидностью векторных СУ является прямое управление моментом (direct torque control), различные варианты которого представлены в [93, 98 – 105, 205 – 207]. Данные СУ обладают наибольшим быстродействием среди всех способов управления АД, поскольку их принцип работы построен на разрывном управлении ключами инвертора напряжения ПЧ. Однако в силу этой же особенности для АД характерны высокие пульсации электромагнитного момента, что влияет на статическую точность и диапазон регулирования. Для исключения данного недостатка существуют модификации систем прямого управления моментом [97, 100 –102, 247], предлагающие осуществлять управление АИН с использованием широтноимпульсной модуляции.

Следует отметить, что большой вклад в развитие как систем полеориентированного управления, так и систем прямого управления моментом сделан научной школой НГТУ, г. Новосибирск.

Помимо перечисленных разновидностей векторных СУ, существуют разработки, в которых управление АД организуется на основе алгоритмов синтезированных с использованием методов нелинейной теории автоматического управления. Так, достаточно высокие результаты демонстрирует градиентное управление [108, 109, 111, 112, 117, 125, 127, 128], синтезированное на базе метода скоростного градиента, разработанного А.Л. Фрадковым, и управление с использованием принципа максимума Л.С. Понтрягина [154 – 159]. Обе приведенные разновидности векторных СУ проанализированы на предмет работы в условиях резкопеременных нагрузок.

Важно учитывать, что сравнение различных типов асинхронных электроприводов, как со скалярными, так и с векторными СУ, затрудняется с одной стороны принципиальными различиями в структуре, а с другой – их различным назначением и, как следствие, получаемыми в итоге показателям качества. Например, в [243] предлагаются следующие критерии для сравнения:

- диапазон регулирования скорости;

- точность отработки программных значений скорости;

- работоспособность при малых скоростях;

- время переходного процесса при подаче ступенчатого задающего воздействия;

- робастность (нечувствительность) но отношению к неопределенностям параметров и внешних воздействий;

- минимизация электропотребления как в переходных, так и в установившихся режимах при различных нагрузках;

- минимальное влияние на точность наброса и сброса нагрузки, как при больших, так и при малых скоростях;

- быстрота готовности к работе после включения двигателя;

- минимальное количество датчиков;

- минимальность объема вычислений;

- способность восстанавливать свою работоспособность после сбоев в системе или прекращения подачи питания без повторного перезапуска системы после остановки ротора.

Очевидно, что добиться наивысших показателей по всем перечисленным критериям одновременно не может ни одна существующая система асинхронного электропривода, а выбор критерия, по которому производится максимизация свойств, обусловлен решением конкретной технологической задачи.

Например, в качестве задачи может выступать улучшение динамики изменения механических координат, как в [17], где предлагается нечеткий регулятор угловой скорости АД, формирующий значение амплитуды и частоты напряжения подводимого к двигателю, управляемому по скалярному принципу.

В [97, 106, 107] рассматривается решение задачи обеспечения близкого к предельному быстродействия системы управления моментом при ограниченном ресурсе инвертора напряжения с ШИМ, питающего обмотку статора двигателя, необходимое, например, для систем воспроизведения движений.

Часто рассматриваются задачи повышения надежности, как в [18], где предлагаются принципы построения трехфазного частотно-регулируемого асинхронного электропривода, позволяющего при отказе одной из трех фаз обеспечить работу в двухфазном режиме с сохранением кругового вращающегося поля за счет активизации алгоритма восстановления в управляющем микроконтроллере.

Встречаются варианты решения задачи компенсации реактивной мощности.

Так, в [90] рассмотрена модернизация существующих схем транзисторных преобразователей частотно-регулируемых электроприводов с узлом динамического торможения путем дополнения вариантами схем с силовыми активными фильтрами – компенсаторами реактивной мощности и мощности искажений, что увеличивает энергетические показатели электропривода.

Однако, зачастую, перед электроприводами не ставится отдельной задачи энергосбережения, а полученная от внедрения системы ПЧ – АД экономия энергии достигается за счет того процесса, для которого данный электропривод применяется.

Данная особенность, наряду с общепромышленными механизмами, отмечалась выше и для механизмов горных машин.

Пятое направление энергосбережения средствами электропривода как раз и заключается в учете помимо прочих еще и энергетических критериев оценки его качества. Сложность применения данного подхода заключается в необходимости помимо управления выходными технологическими переменными соответствующим образом воздействовать и на электромагнитные переменные, определяющие режим работы двигателя и, как следствие, его потери. Учитывая сложное нелинейное математическое описание АД даже в статических режимах его работы, для оптимизации по энергетическим показателям требовалось применение нелинейных методов теории автоматического управления. В свою очередь, эти методы получили широкое распространение на практике только несколько последних десятилетий в связи с прорывом в области вычислительной техники.

Отдельно следует отметить, что, для получения эффекта энергосбережения от управления асинхронным электроприводом, как и для организации качественной работы с точки зрения технологии, часто необходимо иметь информацию о механических координатах электропривода, таких как угловая скорость двигателя и электромагнитный момент, что требует применения дополнительных датчиков. Установка же лишних датчиков зачастую затруднительна, а в условиях работы ГМ может быть вообще недопустима.

Современные электроприводы этот вопрос решают путем оценки требуемых величин. На данный момент существует огромное количество работ, выполненных в этом направлении. Например, в [16] с применением алгоритма беспоисковой градиентной идентификации составлена цифровая модель инверсного идентификатора для электропривода, работающего в условиях влияния дестабилизирующих факторов, позволяющая производить оценку состояния АД.

В [38] предлагается применять классические средства оценки для бездатчикового векторного управления, однако разработаны варианты решения присущих им проблем. Так, для исключения непосредственного интегрирования предлагается введение дополнительной обратной связи, содержащей ПИ-регулятор, что придает системе асимптотическую устойчивость, а для решения вопросов с изменяющимися параметрами в работе предлагаются адаптивные алгоритмы, построенные на базе теории функций А.М. Ляпунова.

В [8] на основе прямого метода А.М. Ляпунова предложен адаптивный скользящий наблюдатель угловой скорости двигателя, а в [93] рассмотрен вопрос синтеза наблюдателя вектора потокосцепления статора асинхронного двигателя на основе нейронной сети для системы прямого управления моментом.

Достаточно широкий спектр работ проведен в [172, 174, 176, 180], где рассматривается оценка как электромагнитных, так и механических переменных асинхронного электропривода применительно к ГМ.

Не стоит забывать, однако, что оценка состояния АД хоть и необходима для организации энергоэффективного управления асинхронным электроприводом, в том числе и ГМ, но только ее применения недостаточно, чтобы обеспечить оптимизацию по потерям.

Задача оптимизации асинхронного электропривода по потерям может рассматриваться по отношению к двигателю, к ПЧ и к электроприводу в целом [162]. Создание оптимального управления по минимуму потерь двигателя важно в первую очередь для обеспечения надежной работы АД, поскольку вызванное дополнительными потерями повышение температуры обмоток двигателя приводит к ускорению процесса старения изоляции и сокращению срока его службы. Этот критерий особенно актуален для электроприводов ГМ. Оптимизация управления электроприводом по критерию потерь мощности в преобразователе целесообразна только с позиции обеспечения безаварийной работы ПЧ. В свою очередь оптимизация режимов электропривода по минимуму суммарных потерь в системе ПЧ – АД в целом имеет практическое значение именно для экономии электроэнергии. Однако минимизация суммарных потерь в частотно-регулируемом электроприводе выбирается в качестве критерия оптимальности не во всех разработках.

Решение задачи оптимизации по потерям регулируемого асинхронного электропривода варьируется в зависимости от выбранных методов и от типа самого двигателя. Так, для АД ФР предлагается использовать синхронизированный АД ФР с использованием ПЧ в цепи статора [37, 96]. При таком подходе достигаются характерные синхронным двигателям высокие энергетические показатели, даже в диапазонах номинальной нагрузки и угловой скорости двигателя, в дополнении к чему авторами разработана структура СУ, с которой статические режимы ЭП оптимизированы по минимуму тока статора.

Применение синхронизированной асинхронной машины предлагается также в [167], при этом, поскольку управление ведется одновременно как со стороны статора, так и со стороны ротора, предоставляется более широкие возможности оптимизации. В работе проводится сравнительная оценка эффективности различных законов управления таким электроприводом по критерию минимума электромагнитных потерь в статических режимах работы и показаны преимущества оптимального закона по [148].

В [88] так же оптимизация производится средствами одновременного воздействия, как со стороны статора, так и со стороны ротора АД. Однако в данной работе предлагается использование машины двойного питания с целью обеспечения высоких энергетических характеристик. Автором разработаны система двухзонного регулирования машины двойного питания, обеспечивающая сохранение высокого значения выходной мощности, способ управления частотой тока статора, обеспечивающий возможность рекуперативного торможения через роторную цепь, а также алгоритмы управления, обеспечивающие за счет распределения намагничивающих токов между обмотками статора и ротора оптимизацию по критерию минимума суммарных электрических и магнитных потерь. Проработана применимость разработанных теоретических решений к реальному технологическому механизму моталки стальной полосы и доказана их эффективность.

Приведенные выше результаты, несмотря на их эффективность, затруднительно распространить на электроприводы ГМ, поскольку для них в подавляющем большинстве случаев используется АД КЗ. При этом варианты построения оптимальных по потерям частотно-регулируемых электроприводов на базе именно этого типа двигателя представлены в гораздо большем объеме.

Энергооптимальные системы частотно-регулируемого электропривода По принципу управления СУ для энергооптимального частотного электропривода могут быть поисковыми и беспоисковыми [182, 238], причем беспоисковые имеют преимущество в быстродействии, поскольку оптимальное управляющее воздействие формируется на основе аналитических зависимостей и не создает расчетных задержек, значимых в масштабах времени протекания электромагнитных процессов АД. В свою очередь поисковые энергооптимальные СУ не требуют знания параметров двигателя, так как в них проводится поиск по текущим энергетическим показателям, которые определяют регулярным измерением общей входной мощности двигателя или токов, протекающих по статорной цепи. С этой позиции рассматриваемые СУ разделим на системы с аналитическими регуляторами, с интеллектуальными регуляторами и с поисковыми регуляторами.

По структуре СУ для энергооптимального частотного электропривода, также как и для традиционного электропривода по системе ПЧ – АД, могут относиться к скалярным и векторным. Хотя в некоторых случаях строгую границу меду этими способами можно провести достаточно условно, обе разновидности представлены достаточно широко.

Скалярные СУ энергооптимального электропривода построены на определении рациональных соотношений между частотой и амплитудой подводимого напряжения. Данное соотношение определяет энергетические показатели работы ЭП, поскольку от него, а также от параметров двигателя, зависит его магнитное состояние [144, 148, 183]. Таким образом, для конкретной рабочей точки, характеризующейся установившимся значением угловой скорости и электромагнитного момента двигателя, может быть найдено оптимальное соотношение u/f, при котором на формирование электромагнитных переменных двигателя будет расходоваться минимум общих потерь.

Основополагающая работа в области энергооптимального скалярного управления была выполнена еще в 1925 г. М.П. Костенко [144]. На ее основе неоднократно обращались к вопросу энергетической оптимизации статических режимов работы частотно-регулируемых ЭП многие как отечественные [145 – 150, 152, 164], так и зарубежные [186, 190 – 200] исследователи. Рассмотрим некоторые из них.

1. Аналитические регуляторы.

В [189] говорится, что для получения максимальной энергоэффективности, без учета потерь в инверторе, парамертированием соотношения u/f должна быть задана определенная амплитуда вектора основного магнитного потока. Однако для мощных двигателей эффективность способа снижается, особенно с учетом потерь в инверторе.

В работах [184, 185] детально проанализированы потери, возникающие в двигателе в различных режимах, и представлен регулятор, оптимальный по суммарным потерям АД. При этом авторами утверждается, что магнитный поток в воздушном зазоре всегда должен иметь значение, превышающее 0,3 от номинального, независимо от сигналов, формируемых регулятором, объясняя это тем, что на низких потоках для формирования требуемого электромагнитного момента создаются токи большей величины, поэтому результирующие общие потери будут больше. При этом работа с номинальным потоком обеспечивает более высокое качество механических переходных процессов.

В [246] для частотно-регулируемого электропривода решается задача определения частоты скольжения, обеспечивающей получение требуемого электромагнитного момента при заданной угловой скорости АД с минимальными потерями мощности в инверторе и электродвигателе. Описывается экспериментальная установка, технология проведения эксперимента и компьютерной обработки его результатов.

Приводятся семейства оптимальных зависимостей частоты скольжения от момента и угловой скорости. В [187, 164] также описывается подход, в котором оптимальное по потерям управление достигается поддержанием требуемого значения скольжения двигателя. В [234], как и в предыдущих, осуществляется управление оптимальным скольжением, однако критерием здесь выступает обеспечение максимального электромагнитного момента при текущем токе статора. Особенностью этого способа является то, что он может применяться к уже существующим традиционным электроприводам со скалярным управлением.

В работе [188] достигается более высокая эффективность оптимизации. За счет учета насыщения магнитопровода, нелинейности питающего напряжения и эффекта вытеснения токов, разработанное скалярное управление по утверждениям авторов на 10-15 % эффективнее при нагрузках порядка 0,4 от номинальной.

В [166] проводится сравнительная оценка эффективности закона частотного управления u/f=const и законов скалярного частотного управления с постоянством модуля вектора потокосцепления статора и ротора по отношению к оптимальному по минимуму полных потерь АД закону частотного управления из [148] в системах однозонного регулировании угловой скорости АД и доказано его преимущество.

В работах [34, 91, 241] проведены исследования процессов электромеханического преобразования энергии, в ходе которых обоснованы критерии оценки динамических и энергетических свойств электропривода, а также эффективности использования напряжения, подводимого к обмоткам двигателя. Разработаны способы управления, обеспечивающие многокритериальную оптимизацию работы двигателя, включающую минимизацию электрических потерь, и апробированы на системах скалярного частотно-токового управления АД.

2. Интеллектуальные регуляторы.

Многие разработчики скалярных СУ применяют интеллектуальные методы управления, например, предложенные в [201], для отыскания глобального оптимума энергоэффективности.

Так, в [202] рассматривается влияние текущего значения параметров двигателя на величину суммарных потерь, и используются генетические алгоритмы для уточнения параметров модели потерь. Уточненные параметры используются в СУ. На их основе из таблицы расчетных оптимальных значений выбираются величины амплитуды и частоты напряжения, подводимого к двигателю.

В [203] для организации оптимальной скалярной СУ используются искусственные нейронные сети, на вход которым подаются измеренный электромагнитный момент, угловая скорость и активное сопротивление ротора, а на выходе формируется значение оптимального потокосцепления ротора, на основании которого настраивается соотношения u/f. В [204] так же используются ИНС. Этот подход позволяет отыскивать оптимальное значение амплитуды подводимого к двигателю напряжения достаточно быстро (за два периода широтно-импульсной модуляции) исходя из желаемой угловой скорости или электромагнитного момента, независимо от нагрузки.

В [208, 209] для создания энергооптимальной скалярной СУ используется метод роя частиц. С его помощью отыскивается оптимальное по минимуму потерь двигателя скольжение, поддерживаемое изменением величин амплитуды и частоты подводимого напряжения. Этот метод используется также в [196] для настройки ПИД регулятора скорости, а [211] для отыскания оптимального скольжения используется метод дифференциальной эволюции.

3. Поисковые регуляторы.

В [224] поисковым способом изменяется подводимое напряжение, а в качестве переменной, по которой производится оптимизация, выбран ток статора, исходя из предположения, что минимальному току статора соответствуют минимальные суммарные потери электропривода. Аналогичный подход используется и в [225], где помимо этого экспериментально показано, что при минимуме тока статора входная мощность также меньше, чем в других случаях.

В [226] значение подводимого напряжения корректируется в зависимости от величины мощности в звене постоянного тока преобразователя. Дополнительно в систему управления вводится регулятор, корректирующий частоту подводимого напряжения, чтобы исключить ошибки регулирования скорости, вызванные изменяющимся напряжением.

Векторные СУ энергооптимального электропривода строятся исходя из принципов обеспечения возможности раздельного регулирования электромагнитного момента АД и его потокосцеплений. Такой принцип позволяет более глубоко, по сравнению со скалярными СУ использовать резерв энергосбережения, заложенный в двигатель.

Обзор показал, что в подавляющем большинстве случаев энергооптимальные векторные СУ представлены вариантами полеориентированного управления, однако другие разновидности векторных СУ также заслуживают внимания, как, например, [210] в которой на основе метода роя частиц определяется ширина зоны гистерезиса и значение потокосцепления, обеспечивающие минимизацию потерь, для электропривода с прямым управлением моментом.

Также интересна работа [151], в которой рассматривается применение принципов и методов синергетической теории управления для решения задач энергосбережения. Изложены процедуры синергетического синтеза законов управления АД, обеспечивающих выполнение как технологических задач, так и минимизацию энергетических потерь. Наиболее ценным, по нашему мнению, результатом является аналитическая зависимость статической оптимизации, показывающая каким образом должна изменяться амплитуда вектора потокосцепление ротора при изменении электромагнитного момента для минимизации потерь с учетом преодолеваемой двигателем нагрузки.

1. Аналитические регуляторы.

Существуют работы, в которых оптимизация системы полеориентированного управления достигается не модификацией ее структуры или введением дополнительных алгоритмов, а рациональной настройкой традиционных регуляторов. Так, в работе [153] выполнено исследование зависимостей потерь энергии в переходных режимах асинхронного электропривода от типа и параметров регуляторов угловой скорости. По результатам моделирования авторами сделаны выводы, что в системе с пропорционально-интегральным регулятором энергетические характеристики имеют высокую чувствительность к вариациям коэффициента передачи, а энергия, потребляемая из сети за время переходного процесса, практически прямо пропорциональна этому коэффициенту. При этом зависимости количества потребляемой энергии и КПД электропривода от параметров настройки регуляторов имеют монотонный характер и при неверном выборе коэффициентов регуляторов энергетические характеристики векторной СУ могут оказаться даже хуже, чем у скалярной.

В[94] представлена система асинхронного электропривода с адаптивновекторным управлением. Рассмотрены алгоритмы компенсации динамических неидеальностей инвертора напряжения, автонастройки параметров системы управления на параметры силового канала привода, адаптации характеристик привода к изменениям постоянной времени роторной цепи и параметров механической части привода, в том числе для обеспечения энергоэффективности.

В работах [36, 129, 130] проводится синтез оптимальных по быстродействию систем полеориентированного управления АД на основе метода непрерывной иерархии. Предложены алгоритмы управления, обеспечивающих ограничение вектора токов статора по модулю с целью повышения энергоэффективности.

Авторами [35] разрабатывается вариант векторной СУ, в которой производится полеориентирование относительно вектора тока намагничивания. Оптимизация работы АД проводится по минимуму тока статора с использованием инструментария векторных диаграмм. В [92] также описан способ, предусматривающий полеориентирование по вектору тока намагничивания и минимизацию тока статора.

Также заслуживают внимания работы [137, 165], в которых рассматриваются вопросы математического моделирования и оптимизации установившихся и переходных режимов с учетом нелинейности реальной характеристики намагничивания.

Комплексная оптимизация осуществляется в рамках полеориентированного управления. В статике используются различные технико-энергетические критерии, а в динамике – критерий метода непрерывной иерархии каналов регулирования, ориентированный на повышение быстродействия «в большом».

В работе [162] проведено всестороннее исследование энергетических свойств АД и описаны как способы оптимизации скалярных СУ по статическим характеристикам, так и разработанная векторная СУ. Предложенная авторами система управления отражает все наиболее важные при решении задачи оптимизации явления в силовой части и главные особенности структурного построения полеориентированной системы управления асинхронным электроприводом. В ней на входе регулятора момента обеспечиваются типовые переходные процессы, а синтез оптимального управления по совокупному энергетическому критерию ведется при заданной форме кривой скорости.

В [169] формулируется задача оптимального управления токами АД по минимуму удельной мощности потерь, однако в работе принимаются допущения об отсутствии насыщения магнитной системы и потерь в стали. При синтезе системы полеориентированного управления предполагается, что механические процессы протекают более медленно, чем электромагнитные, и имеет место квазистационарный режим протекания токов.

В [212] управление, учитывающее насыщение магнитопровода, строится на основе математической модели обобщенной электрической машины в осях координат d,q. На основе этой модели определялся оптимальная величина амплитуды вектора тока намагничивания, реализуемая в СУ. Решение предлагается для всех основных типов двигателей, включая АД.

В работе [214] рассматривается влияние изменяющихся параметров на минимизацию общих потерь АД. На основе данного анализа выбираются требуемый магнитный поток, обеспечивающий минимизацию электромагнитных потерь в системе полеориентированного управления.

В [215] исследуются установившиеся значения векторов токов и потокосцеплений при различных прикладываемых нагрузках, а для минимизации потерь организуется статическая система с обратными связями на основе функций А.М. Ляпунова.

Система отличается низкими потерями при хорошей точности поддержания электромагнитного момента в статике.

В [216] производится упрощение алгоритма оптимизации по потерям путем учета особенностей преобразователя. При выборе требуемого потокосцепления ротора учитывались ограничения, накладываемые преобразователем на значения максимального напряжения и тока статора двигателя. Аналогичный подход применялся в работе [218].

В [217] оптимизация по потерям производилась с учетом коммутационных потерь в инверторе. Эти потери учитывались в виде эквивалентного сопротивления в схеме замещения и оказывали влияние на значение параметров регуляторов, входящих в состав СУ.

Подход, изложенный в [239, 240] предлагает получение оптимального по потерям электропривода за счет учета сопротивлений рассеяния и насыщения магнитопровода для поиска оптимального потокосцепления ротора, а регулятор в СУ строится при помощи декомпозиции и применения линеаризации вход-выход.

2. Интеллектуальные регуляторы.

Данный класс векторных СУ представлен менее широко. В [219] предлагается гибридный подход, включающий генетические алгоритмы и метод роя частиц, которые используются одновременно и для управления электромагнитным моментом в системе полеориентированного управления, и для минимизации потерь. Генетический алгоритм применяется для минимизации потерь также в [220], а в [221] он используется для оценки постоянной времени ротора, на основе которой корректируются параметры регуляторов системы энергооптимальной системы векторного управления.

В [222, 223] энергоэффективность достигается за счет выбора правильного реактивного тока (тока по оси d), определяемого при помощи нейронных сетей.

3. Поисковые системы.

Пошаговое изменение потокосцепления намагничивания на входе системы полеориентированного управления для минимизации входной мощности предлагается в [227]. Эффективность подхода доказана экспериментально. С аналогичной целью предлагается регулировать потокосцепление ротора в [228]. Особенностью данного способа является то, что в регуляторе учитывается величина сопротивления ротора и ее изменение в процессе работы.

В [213] предложено изменять реактивный ток с целью минимизации входной мощности двигателя. Причем вместо ступенчатого изменения при поиске предлагается применять гладкое непрерывное изменение реактивного тока. Чтобы избежать ухудшения качества регулирования электромагнитного момента, в системе полеориентированного управления совместно с реактивным током должен меняться активный ток двигателя (ток по оси q).

В [229] рассматриваются три системы оптимального поискового управления с косвенным полеориентированием, где в качестве опорного вектора выступает потокосцепление статора, потокосцепление ротора и потокосцепление намагничивания.

В результате их сравнения делается вывод о большей эффективности по потерям системы с полеориентированием по ротору.

В [230, 231, 232, 233] для организации поискового регулятора с минимизацией потерь дополнительно применяется аппарат нечеткой логики. В [231] напряжение выступает как контролируемая величина. В [230] рассматривается минимизация потерь в переходных режимах за счет корректировки уровня потокосцепления, а в [232] обеспечивается минимизация потерь как в установившихся, так и в переходных режимах. Вывод о энергооптимальности в переходных режимах сделан исходя из того, что регулятор с нечеткой логикой работает постоянно и не зависит от поиска по мощности. В работе [233] кроме изменения потокосцепления, нечеткий регулятор используется для изменения сигналов задания угловой скорости или электромагнитного момента.

В работе [163] представлено решение задачи эксртемальнго управления, обеспечивающего наилучшее сочетание энергетических свойств и эффективности использования напряжения посредством соответствующих оценок. Оно позволяет определить алгоритм управления, обеспечивающий минимизацию потерь в условиях ограничения напряжения. Предложенный подход к решению задач экстремального управления дает возможность посредством параметра времени, характеризующего интенсивность процессов электромеханического преобразования энергии, оценить динамические свойства электропривода при минимизации потерь в условиях ограничения напряжения.

В работах [235, 236] рассматриваются комбинации поисковых алгоритмов с системами оптимального управления. Регулятор, разработанный в [235] обеспечивает сохранение достоинств обоих подходов. В нем входная мощность двигателя используется для идентификации в режиме реального времени параметров функции потерь, на основе которой рассчитывается требуемое потокосцепление. Однако этому способу свойственно относительно низкое быстродействие оптимизации, вызванное проведением поиска, и некоторая чувствительность к параметрам.

В [236] комбинированный подход позволил добиться высоких результатов оптимального регулирования, даже при условии приблизительной информации о параметрах двигателя.

В [237, 238] проводится сравнение оптимальных и поисковых методов и делается вывод, что комбинированные системы могут принести хорошие результаты, но в случае полеориентированного управления предпочтительнее аналитические оптимальны методы, поскольку нагрузка может интенсивно изменяться, вследствие чего поисковые методы могут спровоцировать колебательные переходные процессы электромагнитного момента.

Проведенный анализ показал многообразие систем управления, применяемых в энергооптимальных частотно-регулируемых асинхронных электроприводах Данное многообразие, по нашему мнению, вызвано следующими основными факторами:

1) структура непосредственно СУ может принципиально отличаться в зависимости от того, какой тип управления – скалярный или векторный – выбран для ее построения;

2) с учетом нелинейности и многомерности АД как объекта управления, даже в рамках одного типа СУ в зависимости от координат, выбранных для регулирования, структура и типы регуляторов будут отличаться;

3) существует большое многообразие методов автоматического управления, которые могут применяться для оптимизации асинхронного электропривода 4) результат, полученный в ходе оптимизации, даже с применением одинаковых подходов, может значительно варьироваться при выборе различных критериев оценки энергоэффективности.

Рассматривая полученные результаты с точки зрения применения таких подходов для организации энергооптимального управления электроприводами ГМ можно отметить следующие основные моменты:

1) скалярные СУ, независимо от применяемых в них регуляторов, осуществляют энергетическую оптимизацию в недостаточной мере для ГМ, поскольку не обеспечивают полного контроля за переменными состояния АД, а в силу невысоких динамических показателей регулирования механических координат, условия резкопеременных нагрузок исключают их применение;

2) среди векторных СУ предпочтение следует отдавать тем, которые не имеют в своем составе поисковых регуляторов, поскольку поисковый подход изначально предполагает инерционность управления, что в условиях резкопеременных нагрузок недопустимо;

3) векторные СУ с аналитическими или интеллектуальными регуляторами для обеспечения эффективности функционирования в условиях работы ГМ должны учитывать нелинейный характер магнитной цепи АД, обеспечивать минимизацию суммарных потерь, как в электродвигателе, так и в ПЧ, и иметь быстродействие, позволяющее оптимизировать работу электропривода в условиях резкопеременных нагрузок.

К сожалению, среди рассмотренных работ нет ни одной в полной мере удовлетворяющей перечисленным условиям. Несмотря на распространенность решения задачи оптимизации с учетом нелинейных свойств АД, вопрос минимизации потерь в переходных процессах с обеспечением требуемого быстродействия в настоящий момент исследован недостаточно. Исходя из этого, поиск способов управления, обеспечивающих повышение эффективности асинхронных электроприводов горных машин, представляет собой важную задачу, особенно, учитывая наблюдаемую интенсификацию процесса внедрения частотно-регулируемых электроприводов в машины горнодобывающего производства.

Обзор имеющихся технологических решений в области средств повышения энергоэффективности асинхронных электроприводов горных машин выполнен в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96. Система разработки и постановки продукции на производство. Патентные исследования. Содержание и порядок проведения. Регламент патентного поиска приведен в приложении А, результаты патентного поиска – в приложении Б.

Согласно регламенту все результаты поиска были распределены на пять категорий. Результаты {1} представляют собой совокупность найденных технологических решений относящихся непосредственно к управлению ГМ с точки зрения технологии горнодобывающего производства.

В {2} отнесены результаты, касающиеся регулируемых электроприводов непосредственно ГМ, как явно обозначенные в названии, так и те изобретения, для которых авторами в области применения указывалось, что изобретение «может быть использовано в электроприводах горных машин».

В группу {3} объединены заявки и патенты на изобретении и полезные модели, качающиеся управления электроприводом на базе асинхронного двигателя, но не предполагающие частотное регулирование. Результаты, относящиеся к частотнорегулируемым асинхронным электроприводам, но не предусматривающие оптимизацию режима работы по энергоэффективности, обобщены в {4}.

Совокупность результатов, описывающих способы и устройства повышения энергоэффективности в электроприводе в целом, обобщена в {5}, причем в эту совокупность не вносились результаты, относящиеся к оптимизации СУ частотнорегулируемых ЭП. Последние обобщены в {6}.

Учитывая представительный суммарный объем обработанных патентных документов (всего 162), их высокую ретроспективность (24 года), наличие достаточного объема документов в рамках каждой из пяти категорий согласно регламенту, можно сделать вывод, что выполненные патентных исследования соответствуют заданию на их проведение, а полученные результаты являются достоверными.

Анализируя качественный состав выделенных групп объектов интеллектуальной собственности необходимо отметить, что общие тенденции развития регулируемого асинхронного электропривода горных машин, а также энергосбережения в области асинхронных электроприводов, которые были определены в ходе патентного поиска, повторяют по своей сути результаты анализа научных информационных источников.

Так в {1} практически половина результатов для повышения надежности функционирования ГМ (например, горного комбайна) содержит частотно-регулируемый асинхронный привод. Непосредственно регулирование электропривода ГМ с применением ПЧ, согласно {2}, используется в 80 % результатов.

Варианты асинхронного электропривода представлены в {3} в полном объеме.

Здесь встречается электропривод с ТРН для осуществления пуска; электроприводы с бесконтактными симисторными пускателями для осуществления пуска, торможения и реверса; электропривод с дополнительными конденсаторами для осуществления торможения; асинхронные электроприводы с фазным ротором и прямым включением в сеть статора; различного принципа действия устройства управления и защиты, применяемые в асинхронных электроприводах. Характерно, что последние занимают порядка 40 % всех найденных результатов, таким образом, задачи управления режимами работы асинхронного электропривода без применения ПЧ решаются немногим более чем в половине работ этой группы, хотя суммарный объем найденных результатов по группе {4} на 15 % превосходит {3}.

Качественный состав {4} показывает большую распространенность частотнорегулируемых электроприводов имеющих векторные СУ. Среди основных решаемых задач преобладают задачи повышения быстродействия регулирования и исключения из структуры СУ датчиков электромагнитных или механических координат.

Учитывая актуальность применения мер по энергосбережению для всего промышленного комплекса в целом, включая энергосбережение средствами электропривода, группа {5} представлена так же широко, как группа {3}, и сопоставима по объему с {4}. В нее входят результаты, представляющие устройства, замещающие собой средства регулирования электропривода имеющие завышенное энергопотребление (например, резисторы); варианты конструкций двигателя, обеспечивающие большую энергоэффективность в широком диапазоне нагрузок; устройства, обеспечивающие компенсацию реактивной мощности; конструкции электрических преобразователей, обеспечивающие подачу на статор двигателя нелинейных сигналов, форма которых способствует улучшению гармонического состава и снижению потерь двигателя.

В силу неполной насыщенности производства частотно-регулируемыми электроприводами традиционного исполнения, которые позволяют реализовать экономию электроэнергии по причине рационализации технологических режимов, группа {6} количественно уступает {5} в четыре раза. По качественному составу в {6} практически в равных долях представлены результаты предполагающие энергетическую оптимизацию частотно-регулируемых электроприводов, как применением скалярных СУ, так и векторных.

Поводя общий итог можно сделать следующие выводы:

- применение частотно-регулируемых асинхронных двигателей горных машин относится к категории интеллектуально значимых результатов;

- среди разновидностей частотно-регулируемых электроприводов преимуществами обладают электроприводы с векторными СУ;

- энергетическая оптимизация частотно-регулируемых асинхронных электроприводов с векторными СУ с высокой вероятностью даст охраноспособный Результаты, отобранные в ходе патентных исследований, могут быть использованы при выполнении последующих этапов по проекту «Разработка энергоэффективных средств управления электроприводами горных машин с учетом особенностей динамических режимов их работы в рамках создания энергосберегающих систем распределения и потребления электроэнергии» в области устройств защиты и устройств компенсации реактивной мощности.

В целом ни один из найденных патентных документов не ограничивает разработку энергооптимального частотно-регулируемого асинхронного ЭП для горных машин. В связи с чем, разработка способов и создание устройств для такого ЭП послужит результатом, обладающим энергоэффективностью и конкурентоспособностью в области электроприводов ГМ.

Научно-технический отчет представляет собой результаты обзора научных информационных источников и имеющихся технологических решений в области проекта «Разработка энергоэффективных средств управления электроприводами горных машин с учетом особенностей динамических режимов их работы в рамках создания энергосберегающих систем распределения и потребления электроэнергии».

По результатам анализа указанных информационных источников можно сформулировать следующие основные выводы:

1. Вопросы создания энергоэффективных систем управления электроприводов, обеспечивающих энергосбережение за счет использования резервов самого двигателя, применительно к ГМ проработаны недостаточно 2. Решение данного вопроса лежит в области применения нелинейных систем управления частотно-регулируемым асинхронным двигателем.

3. Для СУ частотно-регулируемым электроприводом должна проводиться энергетическая оптимизация с использованием векторного подхода.

1. Бабокин Г.И. Частотно-регулируемый электропривод механизмов подачи очистных комбайнов / Г.И. Бабокин, Е.Б. Колесников // Горный информационноаналитический бюллетень (научно-технический журнал). – 2004. – №3. – С. 330-331.

2. Довгань С.М. Улучшение динамических характеристик скиповых подъемных установок средствами электропривода / С.М. Довгань, А.А. Самойленко // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). – 2004. – № 10. – С. 290-293.

3. Волошин С. Электропривод – просто, как «раз, два, три». Часть 2. Асинхронный электропривод // Компоненты и технологии – 2004. – № 6. – С. 120-126.

4. Сташинов Ю.П. Адаптивный привод шахтных электровозов // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). – 2004. – № 10.

– С. 294-296.

5. Утегулов Б.Б. Разработка устройства автоматического регулирования двухдвигательным асинхронным электроприводом с применением двунаправленных регистров сдвига / Б.Б. Утегулов, В.П. Марковский, С.С. Исенов // Вестник ЮУрГУ. – 2009. – № 34. – С. 73-77.

6. Брейдо И.В. Карагандинская научная школа радиотелеуправляемого тиристорного электропривода горных подземных машин / Автоматика. Информатика. – 2000.

– Т. 1-2. – С. 35-38.

7. Бабокин Г.И. Автоматизированный электропривод конвейеров / Г.И. Бабокин, В.И. Шуцкий, Т.В. Насонова // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). – 2003. – № 10. – С. 240-241.

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

9. Аникин А.С. Внедрение частотно-регулируемого асинхронного электропривода на шахтный самоходный вагон В15К // Вестник ЮУрГУ. – 2009. – № 15. – С. 67-71.

10. Космодамианский А.С. Асинхронный электропривод с поворотным статором для вспомогательных механизмов локомотивов // А.С. Космодамианский, В.И. Воробьев, А.А. Пугачев, А.Д. Хохлов // Наука и техника транспорта. – 2008. – № 4. – С.

82-86.

11. Космодамианский А.С. Дифференциальные уравнения динамики электромагнитных процессов в регулируемом асинхронном электроприводе с поворотным статором // А.С. Космодамианский, В.И. Воробьев, А.А. Пугачев // Наука и техника транспорта. – 2008. – № 3. – С. 50-54.

12. Селиванов И.А. Инновационные разработки ГОУ ВПО «МГТУ» в области создания высокодинамичных и энергосберегающих электроприводов / И.А. Селиванов, С.И. Лукьянов, А.С. Карандаев, А.С. Сарваров // Вестник МГТУ им. Г. И. Носова. – 2009. – № 2. – С. 42-48.

13. Малиновский А.К. Исследование режима одновременного действия электрического и механического тормозов при аварийной остановке шахтной подъмной машины / А.К. Малиновский, А.Т. Мазлум // Горный информационноаналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2006. – № 3. – С. 66-70.

14. Смирнов А.О. Исследование статических режимов работы частотноуправляемого асинхронного электропривода в условиях низких температур / А.О.

Смирнов, С.В. Ланграф, В.С. Казаков, Р.Ф. Бекишев // Известия Томского политехнического университета. 2009. Т. 315. № 4 С. 61-64.

15. Малиновский А.К. К вопросу повышения эффективности аварийного торможения шахтных подъмных машин / А.К. Малиновский, А.Т. Мазлум // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал) Mining informational and analytical bulletin (scientific and technical journal). 2009. Т. 8. № 12.

С. 122-130.

16. Малв Н.А. Контроль качества функционирования электроприводов с цифроаналоговым управлением / Н.А. Малв, О.В. Погодицкий, Н.К. Андреев // Проблемы энергетики. – 2006. – № 1-2. – С. 60-64.

17. 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.

18. Однокопылов Г.И. Повышение живучести частотно-регулируемого асинхронного электропривода / Г.И. Однокопылов, И.Г. Однокопылов // Известия Томского политехнического университета. – 2005. – Т. 308. – № 7. – С. 143-148.

19. Мугалимов Р.Г. Концепция повышения энергоэффективности асинхронных двигателей и электроприводов на их основе // Вестник МГТУ им. Г. И. Носова. 2011.

№ 1. С. 59-63.

20. Губайдуллин А.Р. Разработка электроприводов волочильных станов на основе энергосберегающих асинхронных двигателей: автореф. дис.... канд. техн. наук. – Магнитогорск, 2009. – 20 с.

21. Мугалимова А.Р. Электропривод насосного агрегата на основе энергосберегающего асинхронного двигателя: автореф. дис.... канд. техн. наук. – Магнитогорск, 2010. – 20 с.

22. Мугалимов Р.Г. Энергосберегающий электропривод на основе асинхронного двигателя с индивидуальной компенсацией реактивной мощности: автореф. дис....

д-ра техн. наук. – Магнитогорск, 2011. – 40 с.

23. Ребенков Е.С. Система управления электроприводом конвейера / Е.С. Ребенков, Г.И. Бабокин // Горный информационно-аналитический бюллетень (научнотехнический журнал). – 2009. – Т. 8. – № 12. – С. 327-329.

24. Муравлева О.О.Совершенствование асинхронных двигателей для регулируемого электропривода / О.О. Муравлева, П.В. Тютева // Известия Томского политехнического университета. – 2007. – Т. 310. – № 2. – С. 177-181.

25. Жидков А.М. Электропривод барабанных шахтных подъемных машин / А.М. Жидков, О.И. Осипов // Вестник Южно-Уральского государственного университета. – 2008. – № 11. – С. 48-51.

26. Дацковский Л.Х. Совершенствование электропривода шахтных подъемных машин / Л.Х. Дацковский, А.М. Жидков, И.А. Кузьмин, А.Э. Любимов, Б.М. Распопов // Горный журнал. – 2008. – № 10. – С. 73-77.

27. Малиновский А.К. Электропривод горных машин с высокоэкономичным тормозным режимом / А.К. Малиновский, П.И. Шелков // Горный информационноаналитический бюллетень (научно-технический журнал). – 1998. – № 1. – С. 77-78.

28. Валов А.В. Энергетические показатели импульсно-векторного управления асинхронным электроприводом с фазным ротором // Вестник Южно-Уральского государственного университета. – 2008. – № 11. – С. 57-59.

29. Усынин Ю.С. Асинхронный электропривод с импульсно векторным управлением / Ю.С. Усынин, А.В. Валов, Т.А. Козина // Электротехника. – 2011. – № 3. – С.

15-19.

30. Соболев В.В. Энергосбережение электроприводов главного проветривания горнодобывающих предприятий // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). – 2007. –№ 7. – С. 391-395.

31. Муравлева О.О. Энергоэффективные асинхронные двигатели для регулируемого электропривода // Известия Томского политехнического университета. – 2005.

– Т. 308. – № 7. – С. 135-139.

32. Сарваров А.С. Энергосберегающий электропривод вентиляторных механизмов по системе НПЧ-АД с программным формированием напряжения: автореф. дис....

д-ра техн. наук. – Челябинск, 2002. – 36 с.

33. Бабокин Г.И. Развитие теории, методы и средства управления и защиты электромеханических систем горных машин с преобразователями частоты: автореф. дис.

... д-ра техн. наук. – М., 1996. – 35 с.

34. Филюшов Ю.П. Многокритериальная оптимизация работы электропривода переменного тока: автореф. дис.... канд. техн. наук. – Новосибирск, 2007. – 18 с.

35. Корчагина В. А. Разработка и исследование частотного асинхронного электропривода с системой управления углом между векторами тока статора и тока намагничивания: автореф. дис.... канд. техн. наук. – Липецк, 2009. – 18 с.

36. Нос О.В. Разработка и оптимизация алгоритмов управления асинхронным электроприводом на основе метода непрерывной иерархии: автореф. дис. ... канд.

техн. наук. – Новосибирск, 1999. – 19 с.

37. Соломатин А.А. Синхронизированный асинхронный электропривод с частотным управлением: автореф. дис.... канд. техн. наук. – Липецк, 2006. – 18 с.

38. Котин Д.А. Адаптивные алгоритмы бездатчикового векторного управления синхронными электроприводами подъемно-транспортных механизмов: автореф.

дис.... канд. техн. наук. – Новосибирск, 2010. – 20 с.

39. Малиновский А. К. Развитие теории, методов и средств управления электроприводом переменного тока с противо-ЭДС в цепи ротора: автореф. дис. ... д-ра техн. наук. – М., 2001. – 35 с.

40. Граев В.А. Исследование и разработка системы управления электроприводом исполнительного органа выемочного комбайна с частотно-регулируемым асинхронным вигателм: автореф. дис.... канд. техн. наук. – Кемерово, 1975. – 25 с.

41. Грасс В. А. Развитие и разработка системы управления электроприводом исполнительного органа выемочного комбайна с частотно-регулируемым асинхронным двигателем: автореф. дис. … канд. техн. наук. – Кемерово, 1975. – 24 с.

42. Иванов В. Л. Исследование и разработка частотноуправляемого электропривода забойных машин: автореф. дис. … канд. техн. наук. – Кемерово, 1974. – 28 с.

43. Ещин Е. К. Исследование условий эффективного использования частотноуправляемого электропривода забойных машин с целью улучшения их динамики:

автореф. дис. … канд. техн. наук. – Кемерово, 1975. – 19 с.

44. Гаврилов П. Д. Динамика тягового органа скребкового конвейера со случайным возмущением на стыках / П. Д. Гаврилов, Г. И. Перминов, Н. Р. Масленников // Автоматизация и электрифика-ция в горной промышленности: межвуз. сб. науч. тр.

– Кемерово: КузПИ, 1973. – С. 178-185.

45. Гаврилов П. Д. Влияние запаздывания гистерезисного характера сил сопротивления движению на возникновение автоколебаний в тяговом органе конвейера / П. Д. Гаврилов, Г. И. Перминов, Н. Р. Масленников // Автоматизация и электрификация в горной промышленности: межвуз. сб. науч. тр. – Кемерово: КузПИ, 1973. – С. 185-190.

46. Перминов Г. И. Влияние характеристик привода на возникнове-ние и амплитуду автоколебаний в тяговом органе конвейера / Г. И. Перминов, Б. А. Лабковский, П. Д. Гаврилов, Н. Р. Масленников // Автоматизация и электрификация в горной промыш-ленности: межвуз. сб. науч. тр. – Кемерово: КузПИ, 1973. – С. 190-195.

47. Микитченко А. Я. Энергетическая эффективность регулирования в тиристорных и транзисторных электроприводах экскаваторов / А. Я. Микитченко, А. Н.

Шевченко, Ю. А. Бирюков, П. Р. Шестаков // Горное оборудование и электромеханика. – 2008. – № 5. – С. 24-31.

48. Портной Т. З. Современное состояние и направления развития электротехнических комплексов однокавшовых экскаваторов / Т. З. Портной, Б. М. Парфенов, А.

И. Коган. – М.: Знак, 2002. – 114 с.

49. Микитченко А. Я. Трудности перехода систем управления одноковшовых экскаваторов на переменный ток / А. Я. Микитченко, А. Н. Шевченко, Д. Е. Насырев // Автоматизированный электропривод и промышленная электроника в металлургической и горно-топливной отраслях: Труды третьей Всероссийской научнопрактической конференции, 16 18 мая 2006. – Новокузнецк: СибГИУ, 2006. – С. 57Вареник Е. А. Перспективы развития электропривода и электроснабжения для угольных шахт и рудников / Е. А. Вареник и др. // Электротехника. – 2004. – № 12. – С. 46-51.

51. Брейдо И. В. Перспективы развития автоматизированного элек-тропривода машин и установок угольных шахт // Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири. Сибресурс 2004: Материалы X Международной научно-практической конференции, 23-24 но-яб. 2004. – Кемерово: КузГТУ, 2004. – С. 237-239.

52. Каширских В. Г. Устройство автоматической защиты и диагностики электроприводов экскаваторов / В. Г. Каширских, П. Д. Гаврилов, А. Е. Медведев // Горные машины и автоматика. – 2002. – № 9. – С. 40-43.

53. Филимонов С. Г. Управление ресурсом горных машин // Совре-менные пути развития машиностроения и автотранспорта Кузбас-са: Труды I Всероссийской научно-технической конференции, 24-25 октября 2007. – Кемерово: ГУ КузГТУ, 2007. – С. 376-380.

54. Гаврилов П. Д. Автоматизированный электропривод горных машин: уч. пособие. – Кемерово: КузПИ, 1983. – 72 с.

55. Гаврилов П. Д. Снижение уровня динамической нагруженности скребкового конвейера при помощи асинхронного электропривода / П. Д. Гаврилов, Е. К. Ещин // Изв. вузов. Горный журнал. – 1978. – № 11. – С. 99-105.

56. Каширских В. Г. Управление пуском одноприводного скребкового конвейера / В. Г. Каширских, С. С. Переверзев // Вестн. Куз-ГТУ. – 2005. – № 5. – С. 79-82.

57. Ещин Е. К. О приводе поворота экскаватора-драглайна ЭШ-10/70 / Е. К. Ещин, В. И. Янцен, Ю. Г. Кузечев, Б. С. Никешин // Управление электромеханическими объектами в горной промыш-ленности: сб. науч. тр. – Кемерово: КузГТУ, 1982. – С.

112-118.

58. Филимонов С.Г. Ограничение нагрузок электромеханических систем экскаватора по критерию ресурсоемкости функционирования: дис. … канд. техн. наук. – Кемерово, 1986. – 143 с.

59. Терехов Н. И. Математическое моделирование и исследование буровой установки и процесса бурения как объекта управления / Н. И. Терехов, И. С. Аврамов, П.

Д. Гаврилов // Электропривод и автоматизация производственных процессов в горной промышленности: сб. науч. тр. – Кемерово: КузПИ, 1974. – С. 114-122.

60. Терехов Н. И. Регулирование и управление режимами бурения взрывных скважин / Н. И. Терехов, И. С. Авраамов, П. Д. Гаврилов, П. Н. Кунинин. – Л.:

Недра, 1980. – 223 с.

61. Гаврилов П. Д. К вопросу защиты добычных комбайнов от экс-тренных перегрузок / П. Д. Гаврилов, В. А. Грасс, Г. И. Ивонин, Е. К. Ещин // Автоматизация и электрификация в горной про-мышленности: межвуз. сб. науч. тр. – Кемерово: КузПИ, 1973. – С. 211-219.

62. Гаврилов П. Д. Релейное устройство защиты горных машин от динамических перегрузок / П. Д. Гаврилов, В. А. Грасс, Е. К. Ещин, Г. И. Ивонин Е. К. Ещин // Электропривод и автоматиза-ция производственных процессов в горной промышленности: сб. науч. тр. – Кемерово: КузПИ, 1974. – С. 26-31.

63. Гаврилов П. Д. Автоматизированный электропривод горных и транспортных машин. Специальные главы. Кемерово: КузПИ, 1976. – 63 с.

64. Гаврилов П. Д. Эффективность защиты горных машин от экс-тренных перегрузок с помощью электрического торможения ро-тора / П. Д. Гаврилов, Е. К. Ещин, В. И. Янцен // Управление электромеханическими объектами в горной промышленности: межвуз. сб. науч. тр. – Кемерово: КузПИ, 1980. – С. 100-112.

65. Гаврилов П. Д. О стабилизации регулируемого параметра при переменных возмущениях / П. Д. Гаврилов, Е. К. Ещин // Автоматизация и электрификация в горной промышленности: межвуз. сб. науч. тр. – Кемерово: КузПИ, 1973. – С. 202Ещин Е. К. Динамические процессы электромеханических систем горных машин в режимах пуска и стопорения: автореф. дис. … докт. техн. наук. – Екатеринбург, 1996. – 36 с.

67. Ещин Е. К. Теория предельных режимов работы горных машин. – Томск: ТГУ, 1995. – 232 с.

68. Гаврилов П. Д. Управление частотно-регулируемым асинхронным электроприводом машин с пульсирующей нагрузкой / П. Д. Гаврилов, Е. К. Ещин // Электротехника. – 1976. – № 2. – С. 58-59.

69. Гаврилов П. Д. Частотное управление асинхронным электродвигателем / П. Д.

Гаврилов, Е. К. Ещин // Электротехника. – 1978. – № 7. – С. 20-23.

70. Гаврилов П. Д. Общая задача оптимизации частотного управления асинхронным электродвигателем / П. Д. Гаврилов, Е. К. Ещин // Изв. вузов. Электромеханика.

– 1979. – № 6. – С. 541-545.

71. 1Ещин Е. К. Управляемый электропривод горных машин // Управление электромеханическими объектами в горной промышленности: сб. науч. тр. – Кемерово:

КузПИ, 1984 – С. 78-81.