Ідентифікація параметрів моделей та оптимізація режимів системи електропривода трамвая з тяговими електродвигунами постійного струму - Автореферат

В процесі роботи трамвая на маршруті електродвигуни його системи електропривода, навіть з транзисторним керуванням, все одно споживають значну кількість електричної енергії, тож трамвайний парк є і буде одним із найбільших споживачів електричної енергії у будь-якому місті, де він є. В звязку з цим актуальною є задача оптимізації режимів роботи системи електропривода трамвая під час його руху від зупинки до зупинки за критерієм мінімуму втрат електричної енергії в якірних ланцюгах її електричних двигунів, тобто задача визначення законів оптимального руху трамвайного вагона від однієї зупинки до наступної, які можна було б використати на першому етапі в якості візуалізованих еталонів траєкторії руху для водія, а у майбутньому і в якості задатчика програми автомату, який замість водія керуватиме трамваєм. Слід також зазначити, що трамваї з тяговими електроприводами постійного струму знаходяться практично зовсім поза увагою науковців, а результати, що отримані для цього класу електроприводів в інших задачах, не можуть бути перенесеними безпосередньо на систему електропривода трамвая. Здійснити порівняльну оцінку втрат електроенергії в системі електропривода для випадку руху трамвая за оптимальним законом та тим, що нині використовують водії, а також оцінити вплив перехідного процесу в якорі електродвигуна системи електропривода трамвая на мінімізацію втрат електроенергії в ньому. Для досягнення поставленої мети використовувалися: методи математичного аналізу та теорії ідентифікації для побудови математичної моделі кривої намагнічування та ідентифікації математичної моделі динаміки системи електропривода трамвая, варіаційні методи теорії оптимальних процесів для синтезу математичних моделей оптимального руху системи електропривода трамвая при її сталому навантаженні, проведення фізичного експерименту для визначення моменту навантаження системи електропривода трамвая на прямолінійних ділянках трамвайної колії та для визначення еквівалентного моменту інерції махових мас трамвая, приведеного до вала електричного двигуна, теоретичні основи електротехніки, теорія електропривода та теорія автоматичного керування для аналізу режимів роботи системи електропривода трамвая та визначення законів оптимального керування нею в різних режимах.Проведено аналіз математичних моделей та методів, що використовуються для ідентифікації параметрів систем електроприводів з тяговими електродвигунами постійного струму, а саме: проаналізовано математичні моделі, що використовуються для моделювання кривої намагнічування електричного двигуна постійного струму з послідовним збудженням, а також методи, що використовуються для визначення моменту інерції системи електропривода. В результаті проведеного аналізу було встановлено, що відомі моделі кривої намагнічування не пристосовані для розвязання задачі оптимізації систем електроприводів трамваїв з тяговими електродвигунами постійного струму за критерієм мінімуму втрат, а існуючі методи визначення моменту інерції, який необхідно знати для ідентифікації параметрів рівняння динаміки системи електропривода трамвая, не забезпечують потрібної точності. У другому розділі розроблено математичну модель кривої намагнічування електричного двигуна з послідовним збудженням, придатну для розвязання задачі оптимізації його режимів, та зроблено порівняльний аналіз відомих моделей кривої намагнічування з запропонованою, яка дозволяє представити криву намагнічування в робочому діапазоні сукупністю прямої та параболи (штрихпунктирна та неперервна лінії): (1) де У третьому розділі розроблено метод експериментального визначення моменту навантаження системи електропривода трамвая та метод ідентифікації еквівалентного моменту інерції махових мас трамвая, приведеного до вала електричного двигуна системи електропривода трамвая, на прямолінійних ділянках трамвайної колії. Розроблені методи базуються на використанні рівняння динаміки, яке для системи електропривода трамвая має вигляд: , (3) де - еквівалентний момент інерції трамвая в цілому, приведений до умовної осі, яка обертається з кутовою швидкістю обертання валів електродвигунів, а - еквівалентний статичний момент навантаження трамвая в цілому, приведений до цієї ж умовної осі, що обертається під дією одразу усіх чотирьох електродвигунів, котрі створюють сумарний обертальний момент.Побудовано математичну модель кривої намагнічування ЕДПЗ, яка є найбільш придатною для розвязання задач оптимізації режимів системи електропривода на основі цього класу електродвигунів, і запропоновано два методи ідентифікації такої моделі. Доведено також доцільність та перевагу використання авторської математичної моделі характеристики намагнічування в задачі мінімізації втрат електроенергії для системи електропривода трамвая. Вперше запропоновано метод експериментального визначення еквівалентного моменту інерції махових мас трамвая, приведеного до вала електричного двигуна, в задачі ідентифікації моделі динаміки системи електропривода, в якому мінімізовано вплив похибки вимірювання ре

Основний зміст роботи