Диссертация (Энергоэффективное прямое управление моментом асинхронных тяговых электродвигателей), страница 17

Поскольку припроведении опыта изменение задания потокосцепления статора производилосьступенчато, после выхода двигателя на очередной установившейся режим, то Uобразная кривая принимает ступенчатый характер и неудобна для сопоставления срассчитанными в ходе определения оптимальной зависимости потокосцеплениядвигателя АО2–42-4У3 от момента аналитическими U-образными кривыми видарисунка 2.6.Значительно удобнее сопоставлять расчётные и экспериментальные точкиоптимальной зависимости потокосцепления асинхронного электродвигателя АО2–42-4У3 от момента, что и выполнено на рисунке 4.19 в относительных единицах.Результатыэкспериментаэкспериментальныханалитическихданныхположенийпоказалиитемивысокуюсходимостьсамымподтвердиливыбранныхпринциповрасчетныхиправильностьпостроенияэнергоэффективной системы электропривода с прямым управлением моментомАД, оптимизированной по критерию минимума тока статора.Рисунок 4.16 Область минимума тока статора и оптимального потокосцепления при Мнагр = 0,25Мном117Рисунок 4.17 Область минимума тока статора и оптимального потокосцепления при Мнагр = 0,5Мном118Рисунок 4.18 Область минимума тока статора и оптимального потокосцепления при Мнагр = 0,7Мном119Рисунок 4.19 Расчётная зависимость задания потокосцепления статора от электромагнитного момента асинхронногодвигателя АО2–42-4У3, совмещенная с экспериментальными данными120121Выводы1.

Разработаныкомпьютерныемоделиасинхронноготяговогоэлектропривода тепловозов с предложенной энергоэффективной системойуправления и различной степенью детализации механической части.2. Выполнено моделирование статических и динамических режимов тяговогоэлектропривода тепловозов. Полученные результаты подтвердили эффективностьразработанного способа и алгоритмов управления: так в режимах малых нагрузоки скоростях двигателя, близких к номинальной скорости вращения, достигаетсяснижение тока статора до 46 % от значения тока при том же режиме движения иотсутствии энергосберегающего управления (при данном проценте снижении токанагрузка двигателя составляет 0,1Мн), к.п.д.

двигателя возрастает при этом на 12%.3. Правильность аналитических положений и выбранных принциповпостроения энергосберегающей системы электропривода с прямым управлениеммоментом была успешно подтверждена экспериментом на лабораторном стендекафедры «Электронные радиоэлектронные и электротехнические системы».Снятыеэкспериментальныеточкиоптимальнойзависимостизаданияпотокосцепления статора от момента практически совпали со значениями,рассчитанными по графоаналитической методике.122ЗАКЛЮЧЕНИЕПодводяитогпроведенномуисследованию,можноконстатироватьвыполнение поставленной актуальной задачи по созданию энергоэффективнойсистемы управления электроприводом с прямым управлением моментомасинхронных тяговых двигателей.Основные результаты и выводы:1.Разработанамоментомтяговогоэнергоэффективнаяэлектроприводасистемаспрямогоасинхроннымиуправлениядвигателями,оптимизированная по критерию минимума тока статора.2.Разработана методика расчета оптимальных значений заданияпотокосцепления статора по критерию минимума тока статора и угла междумоментообразующими векторами в зависимости от задания момента АТД всистеме прямого управления моментом.3.Рассчитаны оптимальные зависимости задания потокосцеплениястатора и угла между моментообразующими векторами тока и потокосцеплениястатора от задания момента тягового электродвигателя тепловозов ТЭМ9H и2ТЭ25А для реализации энергоэффективного регулирования по критериюминимума тока статора в системе прямого управления моментом.4.Полученыоптимальныеаналитическиезависимостивыражения,потокосцепленияаппроксимирующиестатораиугламеждумоментообразующими векторами тока и потокосцепления статора от моментадвигателя для АТД тепловозов.5.Разработаныалгоритмыфункционированияблокалогикипереключений системы прямого управления моментом на энергоэффективныйалгоритм формирования задания потокосцепления для тягового электроприводалокомотивовсучётомконтролятекущегорежимаиусловийработыэлектропривода.6.Разработанаматематическаяикомпьютернаямодельэнергоэффективной системы ТЭП локомотива с прямым управлением моментом123асинхронных электродвигателей, позволяющая исследовать как статические, так идинамические режимы работы ТЭП для оценки его функционирования в различныхрежимах движения локомотива и различных условиях сцепления.7.При пониженных нагрузках электропривода энергосбережение впредложенной системе достигается за счёт снижения задания потокосцеплениястатора по рассчитанной оптимальной зависимости и соответствующегоуменьшения реактивной составляющей тока статора асинхронного двигателя, атакже магнитных и электрических потерь.8.Приповышенныхнагрузкахэлектроприводаэнергосбережениедостигается за счёт повышения задания потокосцепления статора по рассчитаннойоптимальной зависимости преимущественно за счёт уменьшения скольжения иснижения активной составляющей тока статора и электрических потерь; при этомповышение потокосцепления более чем на 20% нецелесообразно из-за ростанасыщения магнитной цепи и тока намагничивания.9.Наибольшийэнергосберегающийэффектвсистеметяговогоэлектропривода тепловозов достигается при пониженных нагрузках и движении вдиапазоне скоростей, соответствующих 0,8 – 1,2 номинальной скорости вращенияАТД: так при моменте нагрузки АТД 0,1 от номинального значения (М=0,1Мн)снижение тока статора составляет до 46% от значения тока при том же режимедвижения и отсутствии энергоэффективного управления; к.п.д.

повышается приэнергоэффективном управлении в данном режиме на 12%.10.Разработанные математические и компьютерные модели тяговогоэлектропривода локомотива с прямым управлением моментом асинхронныхдвигателей могут использоваться на стадии проектирования для отработкиэнергоэффективных алгоритмов управления.124БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК1. Браславский, И.Я.

Энергосберегающий асинхронный электропривод / И.Я.Браславский, З.Ш. Ишматов, В.Н. Поляков. - М.: Издательский центр«Академия». - 2004. - 256 с.2. Козярук А.Е., Рудаков В.В. Системы прямого управления моментом в частотнорегулируемых электроприводах переменного тока/под ред. Народицкого А.Г.–СПб.: Санкт-Петербургская электротехническая компания, 2005.3. Козярук А.Е., Рудаков В.В. Современное и перспективное алгоритмическоеобеспечение частотно-регулируемых электроприводов. − СПб.: СанктПетербургская электротехническая компания, 2004.4. Калачев Ю.Н. Векторное регулирование [Текст]: методическое пособие / Ю.Н.Калачев.

– М.: ЭФО, 2013. – 63 с.5. Ротанов Н.А., Курбасов А.С., Быков Ю.Г., Литовченко В.В. Электроподвижнойсостав с асинхронными тяговыми двигателями/ под ред. Н.А. Ротанова. - М.:Транспорт, 1991. - 336 с.6. Виноградов, А.Б. Векторное управление электроприводами переменного тока /А.Б. Виноградов.– ГОУВПО «Ивановский государственный энергетическийуниверситет имени В.И.Ленина».– Иваново, 2008.– 298 с.7. Герман-Галкин, С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковыхсистем. Matlab 6.0.- Санкт-Петербург: Корона принт, 2001.-320 с.8. Герман-Галкин С.Г. «Matlab & Simulink. Проектирование мехатронных системна ПК», Корона-Век, Санкт- Петербург, (2008).9.

Перельмутер, В.М. Прямое управление моментом и током двигателейпеременного тока [Текст] / В.М. Перельмутер. – Харьков: Основа, 2004. – 210с.10. Ключев, В.И. Теория электропривода / В.И. Ключев. –М.:Энергоатомиздат, 2001.– 704 с.11. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования.М.: Наука, 1966.12512.

Копылов, И.П. Математическое моделирование электрических машин /И.П.Копылов.– М. : Высш. шк., 2001.– 328 с.13. Москаленко, В.В. Электрический привод [Текст]: учеб. пособие для сред. проф.образования / В.В. Москаленко. – М.: Издательский центр «Акаде-мия», 2004.– 368 с.14. Вольдек, А. И. Электрические машины [Текст]: учебник для студентов высш.техн. заведений / А.

И. Вольдек. – Л.: Энергия, 1978. – 832 с.15. Костенко, М.П. Работа многофазного асинхронного двигателя при переменномчисле периодов // Электричество. – 1925. – № 2. – С. 85-95.16. Костенко,М.П.Электрическиемашины.Специальнаячасть.-Л.:Госэнергоиздат, 1949. - 708 с.17.

Терехов, В.М. Системы управления электроприводов / В.М. Терехов, О.И.Осипов. Под. ред. В.М. Терехова.– М. : Издательский центр «Академия», 2005.–304 с.18. Онищенко, Г.Б. Электрический привод [Текст]: учебник для вузов / Г.Б.Онищенко. – М.: РАСХН, 2003. – 320 с.19. Усольцев, А.А. Частотное управление асинхронными двигателями [Текст]:учебн. пособие / А.А.

Усольцев. – СПб: СПбГУ ИТМО, 2006. – 94 c.20. Черных, И.В. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB,SimPowerSystems и Simulink [Текст] / И.В. Черных. – СПб.: ДМК Пресс, Питер,2008. – 288 с.21. Черных, И.В. Simulink: Инструмент моделирования динамических сис-тем[Текст] / И.В. Черных. – М.: Диалог-МИФИ, 2003. – 252 с.22. Дартау, В.А. Асинхронные электроприводы с векторным управлением / В.А.Дартау, В.В. Рудаков, И.М. Стляров, под. ред. В.В.

Рудакова.–Л:Энергоатомиздат, 1987.– 136 с.23. Дартау В.А., Павлов Ю.П., Рудаков В.В. и др. Теоретические основыпостроения частотных электроприводов с векторным управлением.// В кн.:Автоматизированный электропривод. М. Энергия. 1980. С. 93-101.12624. Башарин, А. В. Управление электроприводами / А.В. Башарин, В.А. Новиков,Г. Г. Соколовский. – Л.: Энергоиздат. – Ленингр. отд-е. – 1982. – 392 с.25. Колпахчьян П.Г. Адаптивное управление асинхронным тяговым приводоммагистральных электровозов.