Артем МЕЛИХОВ
Диссертационная работа
ИССЛЕДОВАНИЯ
- Публикации
- Конференции
- Диссертация
СПЕЦИАЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ
ПЕРСОНАЛЬНЫЕ СТРАНИЦЫ
ОБО МНЕ
на соискание ученой степени кандидата технических наук
Тема: "Автоматизация процессов управления плавным пуском асинхронных двигателей насосной станции системы водоснабжения".
Специальность 05.13.06 – Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность).
Объект исследования: процесс электромеханического преобразования энергии в устройстве плавного пуска асинхронных двигателей насосной станции системы водоснабжения.
Предмет исследования: процесс управления преобразованием энергии в устройстве плавного пуска (УПП), построенном на базе разомкнутой по скорости существенно-нелинейной системы импульсно-фазового управления (СИФУ) тиристорным преобразователем напряжения (ТПН) асинхронного двигателя (АД).
Цель диссертационной работы: сокращение потерь электрической энергии в обмотках асинхронных двигателей насосной станции системы водоснабжения при управляемом формировании пуско-тормозных траекторий.
Для достижения указанной цели были решены следующие задачи:
- сформулировать ограничения и определить критерий эффективности процессов электромеханического преобразования энергии в устройстве плавного пуска АД насосной станции;
разработать математическую модель и методику моделирования процесса преобразования электромеханической энергии в насосной станции системы водоснабжения; - разработать алгоритм управления плавным пуском асинхронных двигателей, позволяющий сократить потери электрической энергии в их обмотках при удовлетворении ограничений, накладываемых на показатели переходных процессов преобразования электромеханической энергии в АЭП насосной станции системы водоснабжения;
- провести экспериментальное исследование адекватности математической модели системы «электрическая сеть – устройство плавного пуска – асинхронный двигатель – насос – трубопровод».
- адаптивный алгоритм управления плавным пуском асинхронных двигателей, позволяющий сократить потери электрической энергии в обмотках АД, посредством расчета уставки максимального переходного тока с учетом ограничений, накладываемых требованиями безопасности, и текущего состояния процесса электромеханического преобразования энергии в системе «электрическая сеть – устройство плавного пуска – асинхронный двигатель – насос – трубопровод»;
- комплекс математических моделей и методика моделирования процессов электромеханического преобразования энергии в УПП АД типовой насосной станции системы водоснабжения при неустановившемся движении жидкости в трубопроводе произвольной конфигурации, позволяющие воспроизводить и исследовать условия протекания переходных процессов в системе «электрическая сеть – УПП – АД – насос – трубопровод» с минимальными затратами машинного времени.
- Разработан адаптивный алгоритм управления плавным пуском асинхронных двигателей, основанный на формировании программы пуска последовательно для каждого асинхронного двигателя насосной станции с учетом текущего значения переменных состояния системы импульсно-фазового управления тиристорным преобразователем напряжения АД и гидравлической подсистемы насосной станции, реализованных в виде математических моделей, встроенных в алгоритм.
- Разработан оптимальный (по критерию затрат машинного времени) алгоритм численного интегрирования математической модели системы импульсно-фазового управления тиристорным преобразователем напряжения (СИФУ–ТПН) асинхронного двигателя, основанный на адаптации разностного метода интегрирования к текущему состоянию модели.
- Разработана методика моделирования плавного пуска АД насосной станции системы водоснабжения, включающая в свой состав адаптивный алгоритм управления плавным пуском АД и оптимальный алгоритм интегрирования модели СИФУ–ТПН–АД, и, позволяющая с минимальными затратами машинного времени проводить исследования переходных процессов электромеханического преобразования энергии в системе «электрическая сеть – УПП – АД – насос – трубопровод» при неустановившемся движении жидкости в трубопроводе произвольной конфигурации.
Практическая значимость. Программная реализация предложенной математической модели, методики моделирования и адаптивного алгоритма управления плавным пуском АД позволяет сократить потери энергии в обмотках двигателей в переходных режимах путем внедрения и использования разработанного программного обеспечения на автоматизированном рабочем месте диспетчера насосной станции.
Методы исследования. При проведении исследования использовались методы теоретической электротехники, электромеханики, теории импульсных систем автоматического управления, теории устойчивости, теоретической и прикладной гидродинамики, численные методы интегрирования дифференциальных уравнений.Реализация работы. Математические модели, методика моделирования и адаптивный алгоритм управления плавным пуском АД, предложенные в диссертационной работе, составляют основу пакета прикладных программ, предназначенных для интерактивного управления, мониторинга и диагностики автоматизированной системы управления плавным пуском асинхронных двигателей типовой насосной станции системы водоснабжения.
Апробация работы. Изложенные в настоящей диссертационной работе материалы докладывались на: третьем международном семинаре «Компьютерное моделирование электромагнитных процессов в физических, химических и технических системах» в 2004 г., всероссийской конференции «Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве» в 2004 г., международной научно-технической конференции «Информационные технологии в науке, образовании и производстве» в 2004 г. и 2006 г., десятой и одиннадцатой международных студенческих олимпиадах по автоматическому управлению (Балтийская олимпиада – BOAC–2004, BOAC–2006) в 2004 г. и 2006 г. соответственно, всероссийской научной конференции «Методы прикладной математики и компьютерной обработки данных в технике, экономике и экологии» в 2004 г., всероссийской научной конференции «Управление и информационные технологии» (УИТ–2005) в 2005 г., международной конференции «Высокие технологии энергосбережения» в 2005 г., третьей международной научной конференции по физике и управлению (The 3rd International IEEE Scientific Conference on Physics and Control – PhysCon 2007) в 2007 г., третьем международном семинаре «Периодические системы управления» (3rd IFAC Workshop Periodic Control Systems (PSYCO'07)) в 2007 г.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 180 страницах и включает в свой состав оглавление, введение, четыре главы собственных исследований, заключение, список литературы из 152 наименований и 4 приложения. Работа проиллюстрирована 54 рисунками и содержит 7 таблиц.
