Електромеханічні процеси та характеристики тягового частотно-керованого асинхронного електроприводу тролейбуса - Автореферат

Досягнення в області напівпровідникової техніки, мікроелектроніки, цифрових систем керування і на цій основі - в області автоматизованого електроприводу створили реальну основу для широкого впровадження керованого електроприводу змінного струму в міському електротранспорті (тролейбусах). Перевірка відміченого способу керування, а також розвязання задач адаптації електроприводу до автоматизованої системи "водій - електропривод тролейбуса - система живлення - дорога" можлива при наявності математичної моделі, яка враховує всі основні фактори цієї системи. З наведеного вище слідує, що створення нових систем керування електроприводу змінного струму для транспортних систем (тролейбусів), розробка математичних моделей, які б дозволили досліджувати процеси і характеристики в цих електроприводах, аналіз цих процесів і характеристик з метою адаптації електроприводу до транспортної системи є актуальною задачею. Математична модель тролейбусного частотно-керованого асинхронного електроприводу дозволяє ставити математичні експерименти, досліджувати процеси та характеристики цього електроприводу в робочих та аварійних режимах на етапі його проектування, а також дозволяє налагоджувати систему керування електроприводу і навчати водіїв на компютерному тренажері. Математична модель електроприводу тролейбуса як транспортної системи дозволяє аналізувати взаємні впливи окремих обєктів цієї системи, а саме вплив зміни рельєфу дороги на динаміку електроприводу та мережу живлення вплив збурення в мережі на електропривод, що в свою чергу дозволить забезпечити якість роботи системи електроприводу таким чином, щоб вищеназвані причини не впливали на комфортність перевезення пасажирів.У першому розділі представлено загальну характеристику тролейбусних частотно-керованих асинхронних електроприводів, а саме: описано навантаження електроприводу тролейбуса, описано характеристики джерела живлення, розглянуто режими керування цими приводами, проведено огляд світового досвіду використання асинхронних тягових двигунів у тролейбусних електроприводах та на основі критичного аналізу цього досвіду запропоновано нашу схему тролейбусного частотно-керованого асинхронного електроприводу з числовим керуванням (рис.1). При цьому розглянуто загальні положення теорії моделювання електромашино-вентильних систем (ЕМВС), наведено загальну структуру математичної моделі тролейбусного частотно-керованого асинхронного електроприводу, наведено математичні моделі структурних елементів цього електроприводу, розглянуто алгоритм розвязування задачі для тролейбусного частотно-керованого асинхронного електроприводу з аналоговим та цифровим керуванням та його програмну реалізацію, описано методику постановки математичних експериментів на персональному компютері для дослідження процесів і характеристик електроприводу. Електричний багатополюсник описується вузловим зовнішнім векторним рівнянням, що має вигляд: , (1) де - оператор диференціювання по часу; , - вектори струмів зовнішніх віток і потенціалів зовнішніх вузлів електричного багатополюсника, тобто віток, що виходять із багатополюсника і вузлів точок можливого приєднання цього багатополюсника у систему; , - відповідно матриця (nxn) і вектор розмірності n, що визначаються параметрами структурного елемента; n - кількість полюсів електричного багатополюсника. Вихідний сигнал функціонального перетворювача (ФП): , (4) де - обмеження значення сигналу завдання швидкості, яке присвоюється в перші декілька секунд пуску, поки не наросте значення моменту двигуна, для того, щоб запобігти скачку сигналу завдання швидкості і відповідно сигналів завдання моменту та частоти при малих значеннях моменту під час пуску; t - час; - час, на протязі якого триває обмеження сигналу завдання швидкості; з врахуванням інтенсивності натискання водієм на педаль описується таким чином: ; (5) де h - крок інтегрування, Тзі - стала часу ЗІ, Рз - задана потужність на валу АД. 1, вони відрізняються лише тим, що на виході системи керування отримуємо сигнал завдання напруги, а не частоти (це спричинено будовою ТПЧ), і тим, що момент АД обчислюється не з миттєвих значень фазних напруг і струмів, а за напругою та струмом в ланці постійного струму ТПЧ, та за частотою на виході АІН.Запропонований новий тип тягового електроприводу забезпечує регулювання швидкості тролейбусів у спосіб, подібний до регулювання швидкості в електроприводах з серієсними двигунами постійного струму. В такому приводі завдання потужності забезпечується натисканням педалі, а регулювання швидкості здійснюється в системі "водій - привод", де на основі візуального спостереження водієм за приладами вимірювання швидкості та дорогою забезпечується зворотний звязок за швидкістю. Функціональний перетворювач формує механічні характеристики електроприводу, а зворотні звязки за швидкістю та моментом у підпорядкованій системі регулювання забезпечують необхідну точність завдання цих характеристик, а також необхідну динаміку електроприводу. Математична модель для дослідження

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ