Быстродействующая система управления тяговым электроприводом для улучшения сцепных свойств электроподвижного состава с асинхронными тяговыми двигателями

• Автор: Петров, Петр Юрьевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 166 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ПОВЫШЕНИЕ ТЯГОВЫХ СВОЙСТВ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА: АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ, ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
1.1. Мероприятия, повышающие тяговые свойства локомотивов
1.2. Влияние динамических свойств привода на тяговые свойства локомотива
1.3. Постановка задачи
Выводы по первой главе
2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СПОСОБОВ УПРАВЛЕНИЯ НА ДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
2.1. Математическая модель АД
2.2. Структурные схемы ЭМП при различных способах управления
2.3. Результаты моделирования
Выводы по второй главе
3. САР ТЯГОВОГО ПРИВОДА ЭЛЕКТРОВОЗА ПОСТОЯННОГО ТОКА С АТД
3.1. Структура тягового привода и общие принципы регулирования
3.2. Математическое описание САР. Разработка алгоритма и функциональной схемы
3.3. Синтез САР
3.3.1. Синтез регулятора тока
3.3.2. Синтез регулятора скольжения
3.3.3. Синтез регулятора потока
3.4. Математическое моделирование асинхронного тягового привода
3.5. Снижение пульсаций вращающего момента АД
при его питании от АИТ
Выводы по третьей главе
4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ
4.1. Описание САР
4.2. Описание натурного стенда испытаний тягового электропривода
4.3. Экспериментальные исследования
Выводы по четвертой главе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
Список литературы
Приложения
ВВЕДЕНИЕ

Повышение производительности грузовых перевозок напрямую связано с повышением тяговых свойств электровозов. Если в недалеком прошлом поиск решения этой проблемы осуществлялся в основном на путях экстенсивного развития тягового электропривода, а именно путем повышения его единичной мощности, то сегодня, когда мощность тяговых двигателей превысила 1000 кВт и достигла 1200-1400 кВт, дальнейшее ее повышение при жестких требованиях к массо-габаритным показателям электрооборудования подвижного состава крайне затруднено, и, более того, мало эффективно вследствие ограничений со стороны нагрузки на ось, а именно в связи с проблемами сцепления колеса с рельсом. Поэтому дальнейшее повышение тяговых свойств локомотивов следует продолжать на путях интенсивного развития -улучшения технико-экономических показателей тяговых установок, с одной стороны, и улучшения использования сцепного веса электровоза, с другой.
Проблема реализации сил тяги и улучшения использования потенциальных условий сцепления колеса с рельсом посвятили свои труды видные отечественные ученые и специалисты, такие как Д.К.Минов, И.П.Исаев,
Н.Н.Сидоров, Н.Н.Меншутин, В.Н.Лисунов, А.Л.Голубенко и др.
Ручное регулирование сил тяги и торможения по их предельным значениям практически невозможно, вследствие наличия возмущений случайного характера как со стороны контактной сети, так и со стороны нагрузки тягового привода. Поэтому для реализации максимально возможных в данных условиях сил тяги и торможения необходима автоматизация их регулирования. При этом автоматизация систем регулирования тяговых электроприводов вносит свои специфические особенности в законы реализации сил сцепления, расширяя возможности использования условий сцепления за счет формирования тяговых характеристик с регулируемой жесткостью.

Любой электродвигатель представляет собой электромагнитную систему, в которой осуществляется силовое взаимодействие магнитного поля и проводника с током. Инвариантность такой системы обеспечивается контролем за этими величинами, а также заданием пространственного положения проводника в магнитном поле. В асинхронных электродвигателях магнитное поле машины характеризуется величиной магнитного потокосцепления, причем различают потокосцепление в воздушном зазоре (главное потокосцепле-ние), потокосцепления статора и ротора. Проводниками с током являются проводники обмотки ротора, однако так как двигатель является ни чем иным как вращающимся трансформатором, то для удобства рассмотрения принято рассматривать процессы, приведенные с статорной обмотке, т.е. второй задаваемой величиной является величина тока статора. Пространственное взаи-моположение поля и проводника характеризуется углом нагрузки - углом между обобщенными векторами потокосцепления и тока статора. Т.о. для регулирования АД необходимо задание трех величин: потокосцепления, тока статора и угла нагрузки.
В [46] отмечается значительное влияние способов задания и регулирования указанных величин на характеристики двигателей. С учетом особенностей работы асинхронных тяговых двигателей, а именно, широкий диапазон изменения нагрузок (тока статора); широкий диапазон изменения частоты тока статора; широкий диапазон изменения рабочих температур; работа в условиях постоянных возмущений как со стороны контактной сети, так и со стороны нагрузки, - классифицируем рассмотренные способы управления по признакам:
1. степень учета нелинейности характеристики намагничивания;
2. степень учета активного сопротивления ротора;
3. степень учета температурной нелинейности сопротивления ротора;