Обоснование выбора параметров тягового преобразователя перспективных тепловозов с электрической передачей переменного тока

• Автор: Перфильев, Константин Степанович
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 167 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ТЯГОВОГО АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА СОВРЕМЕННЫХ ЛОКОМОТИВОВ
1.1. Применение асинхронного тягового электропривода на отечественных локомотивах и локомотивах ведущих мировых фирм
1.2. Преимущества тягового асинхронного электропривода и экономическая целесообразность его внедрения на локомотивах

1.3. Обзор схем тяговых преобразователей частоты и систем управления

1.4. Постановка задачи и методика исследований

2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА И РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ

2.1. Модель тягового электродвигателя

2.2. Модель преобразователя частоты

2.3. Структурная схема системы управления

2.4. Параметрический синтез регуляторов системы управлния
2.5. Методика расчета рабочих характеристик асинхронных тяговых двигателей с учетом насыщения магнитной системы
2.6.Исследование работы привода на различных режимах работы тепловоза методом математического моделирования
2.7 Методика расчета тепловых потерь в тяговом преобразователе
2.8. Выводы по главе
3. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ АСИНХРОННЫХ 2 ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
3.1. Задачи и способы идентификации
3.2. Алгоритм идентификации на кривой тока статора
3.3. Компьютерное моделирование процесса идентификации 1 параметров асинхронных двигателей
3.4. Выводы по главе 3
4. КОНСТРУКЦИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ И СТРУКТУРА 8 ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
4.1. Силовая часть
4.2. Система управления
4.3. Прикладное программное обеспечение
4.4. Выводы по главе 4
5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЯГОВОГО 0 ЭЛЕКТРОПРИВОДА
5.1. Цель экспериментальных исследований
5.2. Исследование электрических процессов в силовых 1 элементах преобразователя
5.3. Трогание локомотива с места, работа в режиме тяги и 6 электрического реостатного торможения
5.4. Гармонический анализ фазных токов и электромагнитного 9 момента
5.5. Проблема длинного кабеля при использовании преоб 0 разователя частоты
5.6. Экспериментальное определение тепловых потерь в сило 1 вых ключах инвертора
5.7. Выводы по главе 5.

А
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Особенностям применения асинхронного привода в электропоездах метрополитена посвящены работы Д. Л.Киржнера [], на электровозах A. C. Курбасова [], Л. Н. Сорина [, ], П. Г. Колпахчьяна [] и др. В части разработки алгоритмов управления преобразователями для электроприводов переменного тока на современной элементной базе в последнее время выделяются работы коллектива МЭИ под руководством В. Ф. Козаченко [, , ], разработки теории ШИМ на основе пространственновекторной модуляции базовых векторов - труды Н. Л. Архангельского, А. Б. Виноградова, JI. X. Дацковского [, , , , , ], теории построения систем управления для управления асинхронными приводами, малочувствительных к изменениям параметров - труды В. В. Панкратова [, ], О. В. Нос [] и др. На испытаниях опытных образцов тепловозов всегда отмечались хорошие тяговые качества, приемлемая энергетика. Но из-за низкой надёжности преобразовательных устройств создать тепловозы с асинхронным электроприводом для эксплуатационной работы так и не удалось. Из-за отставания электронной промышленности страны в создании запираемых тиристоров высокой мощности такая задача оказалась - годы трудно разрешимой. Этот опыт в настоящее время должен стать отправной точкой для дальнейшей работы. Этапы развития тепловозов с асинхронным тяговым приводом в СССР и России приведены в таблице 1. Таблица 1. Год Тип Мощ. Вт) Кол-во Изгот. ВМЭ-1 № 4 1 (макет. ТЭ0 1 (макет. ТЭ7 2x 1(опыт. Лугансктеп- ловоз. ТЭМ2-№ 2 1(опыт. ТЭМ-№ 1 1(опыт. В Европе и Америке в деле внедрения асинхронного электропривода действовали более планомерно. Первые сообщения о разработке асинхронного тягового привода отмечены в году. В -е годы швейцарская фирма "ВВС" приступила к стендовым испытаниям асинхронного тягового привода, который затем был установлен на макетном тепловозе. После этого привод прошел всесторонние испытания, и лишь затем постепенно началось его внедрение на тепловозах. Этапы развития тепловозов с асинхронным тяговом приводом в мире приведены в таблице 1. Первой железной дорогой США, начавшей массовое внедрение таких тепловозов стала BN, которая в г. General Motors (GM) 0 грузовых шестиосных тепловозов с асинхронным тяговым приводом SDMAC мощностью кВт. К концу г. Таблица 1. Г од изготовления Серия тепловоза Изготови- тель Мощн. Таблица 1. При этом кратность тяговых единиц при вождении тяжеловесных поездов уменьшилась с пяти тепловозов, применявшихся ранее, до трех. В г. GM создан еще более мощный (мощностью л. SDMAC. Сила тяги при трогании доведена до 0 кН. Один тепловоз SDMAC на площадке вел поезд массой 0 т со скоростью км/ч, для чего ранее нужны были четыре тепловоза SD-2. Первоначально электрическая передача была реализована с групповым регулированием тяговых двигателей, но потом перешли к индивидуальному, убедившись в его неоспоримых преимуществах. Фирма General Electric (GE) в - г. CSX Transportation (CSXT) шестиосных тепловозов АС CW мощностью кВт и АС CW мощностью кВт. К концу г. GE получила заказ от CSXT на 7 тепловозов типа АС CW и на тепловоза типа АС CW []. Кроме этого, фирма GE получила заказы на 7 тепловозов АС CW и от других железных дорог США. На рубеже XXI века в определенной степени прояснилось, какие тенденции будут определять развитие тягового электропривода тепловозного парка железных дорог мира на ближайшую перспективу. Наиболее характерными в этом отношении являются магистральные тепловозы АС компании General Electric (GE), SDMAC отделения Electro Motive компании General Motors (EMD GM), универсальный тепловоз Blue Tiger компаний Adtranz и GE [], а также последняя разработка компании Siemens-грузопассажирские тепловозы серии (Hercules) с АТД для немецких ж. Словении []. Для тепловозов нового семейства разработана электрическая передача переменного тока с асинхронными тяговыми двигателями типа GEBA4, что позволило увеличить на % силу тяги и на % силу динамического торможения по сравнению с передачей постоянного тока при прочих неизменных параметрах. Коэффициент сцепления в расчетном режиме повышен до %. Каждый тяговый двигатель питается от отдельного инверторного преобразователя.