Особенности управления автономным инвертором напряжения на IGBT-транзисторах для тягового асинхронного привода

• Автор: Лычагин, Антон Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 207 с. : ил.

Введение Глава
Развитие асинхронного тягового привода на отечественных и зарубежных железных дорогах
1.1. Развитие силовых преобразователей для асинхронного тягового привода
1.2. Развитие систем управления асинхронным тяговым приводом
1.3. Применение ЮВТ-транзисторов на отечественном подвижном составе
1.4. Постановка цели и задач работы
Глава
Математическое моделирование частотно - управляемого асинхронного тягового привода с ЮВТ-транзисторами
2.1. Средства математического моделирования процессов в электротехнических комплексах и системах
2.2. Математическая модель асинхронного тягового привода с ЮВТ-транзисторами
2.2.1 Модель ЮВТ-транзистора в ОгСАЕ) и проверка ее адекватности
2.2.2 Модели алгоритмов управления асинхронным тяговым приводом
2.2.3 Модели асинхронного двигателя и автономного инвертора напряжения на ЮВТ-транзисторах
2.3. Анализ работы асинхронного тягового привода при различных алгоритмах управления АИН
2.3.1 Моделирование частотного регулирования при синусоидальном напряжении питания АТД
2.3.2 Анализ влияния формы напряжения на АТД
2.3.3 Анализ влияния характеристик полупроводниковых приборов на результаты моделирования
2.4. Оценка потерь в преобразователе на ЮВТ-транзисторах при различных алгоритмах управления
2.5. Анализ особенностей широтно-импульсной модуляции
2.6. Выводы по главе

Глава
Согласование системы управления с силовой частью.
Программные средства МПСУ
3.1. Варианты структуры систем управления асинхронным тяговым
приводом
3.2. Микропроцессорная система управления
3.3. Программные средства управления МПСУ и сопряжения ее с
системой управления верхнего уровня
3.4. Сопряжение микропроцессорных систем управления с силовым
преобразователем на ЮВТ-транзисторах
3.4.1 Плата сопряжения микропроцессорного контроллера с
силовой частью - драйвер и его настройка
3.4.2. Плата сопряжения микропроцессорного контроллера с
силовой частью - формирователь импульсов
3.4.3 Методика наладки формирователей импульсов
3.5. Программная реализация алгоритмов управления АТП
3.5.1 Алгоритм управления с углом проводимости 180°
3.5.2 Алгоритм управления - четный ШИМ
3.5.3 Алгоритм управления - нечетный ШИМ
3.5.4 Блок-схема программы выполнения алгоритма
управления ШИМ
3.6. Выводы по главе
Глава 4
Экспериментальные исследования
4.1. Экспериментальные установки
4.2. Процесс изменения напряжения на переходе коллектор-эмиттер
при отпирании и запирании ЮВТ-транзистора
4.3. Перенапряжения на обмотках асинхронного тягового двигателя
при работе АИН с алгоритмом ШИМ
4.4. Зависимость напряжения от коэффициента модуляции
4.5. Выводы по главе
Заключение
Литература
Приложения

С появлением электрических машин большой мощности начался процесс внедрения электрического подвижного состава (ЭПС) на Железных дорогах мира. С момента создания первого электровоза основное направления развития ЭПС - улучшение тягово-энергетических свойств.
Современный электроподвижной состав, проектируемый для высоких скоростей движения, нуждается в тяговых двигателях мощностью 1500квт и более. Мощность коллекторных тяговых двигателей при индивидуальном приводе, для магистральных локомотивов не превышает ЮООквт. Дальнейшее увеличение мощности тяговых двигателей постоянного тока ограничивается механической и коммутационной напряженностью коллектора. Эти ограничения отпадают при переходе на асинхронные тяговые двигатели.
Таким образом, одним из наиболее важных направлений развития тягового привода электрического подвижного состава, является применение асинхронного тягового двигателя. Как известно, применение последнего, дает ощутимые преимущества перед коллекторными двигателями постоянного тока, такие как:
■ уменьшение массогабаритных показателей, при одинаковой с коллекторными машинами, мощности;
■ снижение расходов связанных с созданием и эксплуатацией тяговых двигателей;
■ повышение коэффициента использования сцепного веса;
■ увеличение мощности одного двигателя и как следствие повышение мощности ЭПС в целом.
Первые опыты по применению асинхронного двигателя в качестве тягового были предприняты еще в 1930 году при создании венгерского электровоза, на котором были применены электромашинные преобразователи. Позднее подобный асинхронный тяговый привод (АТП)

ALGORITM

la1 • 132 ф lam ф Val • 11 •
f1 = 0.0279 Ом
11 = 0.000509 Гн
rp2 = 0.0207 Ом
Ip2 = 0.000458 Гн mi = 1e-6 Ом
lm = 0.01668 Гн
n2 * 1481 об/мин P
Рис. 2.2.21 Модель асинхронного тягового привода в системе моделирования
Cadence OrCAD
На рис. 2.2.22-2.2.24 приведены осциллограммы фазных токов, напряжений и электромагнитного момента в установившихся режимах при моделировании асинхронного тягового привода с тремя основными алгоритмами управления (ШИМ, ШИР и 180°).
По результатам моделирования (рис. 2.2.22-2.2.24) можно сделать вывод об адекватности разработанной модели асинхронного тягового привода. Полученные значения номинального момента и частоты вращения отличаются от паспортных данных асинхронного двигателя на 2-8% при использовании различных алгоритмов управления (таблица 2.2.2.).