Підвищення ефективності роботи тягової електропередачі дизель-поїздів ДЕЛ-02 - Автореферат

Тому для комплексного оновлення парку дизель-поїздів ВАТ ХК «Луганськтепловоз» разом з ВАТ «НДІ«Перетворювач», НТУ «ХПІ», ДП «Завод «Електротяжмаш» та УКРДАЗТ було розроблено та випущено партію дослідних дизель-поїздів ДЕЛ-02 відповідно до Державної програми «Розвиток рейкового рухомого складу соціального призначення для залізничного транспорту та міського господарства», що введена в дію Постановою Кабінету Міністрів України від 2 червня 1998 р. Для досягнення мети в дисертаційній роботі були поставлені такі основні задачі: - розробка модернізованої структурної схеми тягової електропередачі дизель-поїзда ДЕЛ-02; синтез регулятора струму системи автоматичного керування тяговою електропередачею, який дозволить зменшити вплив варіації параметрів контурів електропередачі на роботу тягової електропередачі та дає змогу отримати перехідні процеси з нормованими характеристиками; синтез регулятора частоти системи автоматичного керування тяговою електропередачею, який буде враховувати наявні пружні звязки між елементами тягової електропередачі дизель-поїзда; Дістала подальшого розвитку теорія систем керування тяговими електропередачами на основі зменшення впливу варіації параметрів механічних та електричних частин, зменшення впливу дії пружних звязків між елементами тягової електропередачі на роботу системи, нормування динамічних характеристик руху дизель-поїзда, нової модернізованої структурної схеми тягової електропередачі, що дозволило підвищити ефективність роботи дизель-поїзда.Українськими вченими досліджуються питання проведення модернізації дизель-поїздів ДЕЛ-02, зокрема загальнотеоретичні питання побудови інформаційних систем керування на основі нейронних мереж та штучного інтелекту, оптимізації руху та режимів роботи поїзда, побудови математичних моделей складових системи керування тяговою електропередачею. Проаналізувавши досвід використання дизель-поїздів ДЕЛ-02 та роботи з попередньої модернізації зроблено висновок про високу надійність даної вітчизняної розробки та перспективність використання дизель-поїздів ДЕЛ-02. Проте, цей досвід свідчить і про низку невирішених технічних проблем тягової електропередачі дизель-поїздів ДЕЛ-02: - незадовільні показники регулювання та підтримки сталого значення струму системи тягової електропередачі, що пояснюється структурою побудови системи керування тяговою електропередачею, відсутністю ефективного регулятора струму і чутливістю до варіації параметрів елементів тягової електропередачі; Дані регулятори чутливі до температурної зміни параметрів елементів тягової електропередачі, дії пружних звязків між елементами тягової електропередачі, що призводить до низької якості перехідних процесів в контурі керування АІН, перевищення максимального значення припустимого струму контурів тягової електропередачі та спрацювання автоматичного струмового захисту, який вимикає тяговий перетворювач. КПА-МПСК являє собою складну інформаційну систему, розроблену колективом авторів та впроваджену до тягової електропередачі дизель-поїзда ДЕЛ-02 для комплексного керування та контролю загальною системою механічних та електричних елементів руху дизель-поїзда, вибору оптимальних динамічних режимів руху та роботи окремих елементів електромеханічної частини, контролю роботи давачів, системи власних потреб.В дисертаційній роботі на базі проведених досліджень вирішено актуальну науково-технічну задачу підвищення ефективності роботи тягової електропередачі дизель-поїзда ДЕЛ-02, в результаті чого отримано наступні результати: 1. Розроблено та обґрунтовано модернізовану систему керування віссю тягової електропередачі дизель-поїзда на основі систем підпорядкованого регулювання без давача швидкості, яка дозволяє здійснювати рух дизель-поїзда з заданим моментом чи швидкістю, а також забезпечує можливість руху дизель-поїзда при виході з ладу загальної системи керування рухом КПА. За допомогою методу поліномів удосконалено подвійний регулятор струму врахуванням в його передаточній функції варіації параметрів контурів тягової електропередачі, що дозволило зменшити вплив температурних коливань на якість перехідних характеристик керування дизель-поїздом та лінеаризувати структурну схему керування тяговим АД.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

В дисертаційній роботі на базі проведених досліджень вирішено актуальну науково-технічну задачу підвищення ефективності роботи тягової електропередачі дизель-поїзда ДЕЛ-02, в результаті чого отримано наступні результати: 1. Розроблено та обґрунтовано модернізовану систему керування віссю тягової електропередачі дизель-поїзда на основі систем підпорядкованого регулювання без давача швидкості, яка дозволяє здійснювати рух дизель-поїзда з заданим моментом чи швидкістю, а також забезпечує можливість руху дизель-поїзда при виході з ладу загальної системи керування рухом КПА.

2. За допомогою методу поліномів удосконалено подвійний регулятор струму врахуванням в його передаточній функції варіації параметрів контурів тягової електропередачі, що дозволило зменшити вплив температурних коливань на якість перехідних характеристик керування дизель-поїздом та лінеаризувати структурну схему керування тяговим АД.

3. Синтезовано регулятор частоти для системи керування автономним інвертором напруги, побудованої на основі подвійного регулятора струму, який враховує наявні пружні звязки між елементами тягової електропередачі дизель-поїзда.

4. Показано, що метод поліномів дозволяє синтезувати прості в реалізації передаточні функції регуляторів повного і зниженого порядків, що забезпечують у системі регулювання тягової електропередачі меншу залежність показників перехідних процесів при досить широкому діапазоні варіювання параметрів силової частини.

5. Розроблено новий задатчик руху поїзда, що дозволяє нормувати значення прискорення, ривка та швидкості руху дизель-поїзда в звичайних та аварійних режимах, з одночасним керуванням перехідними процесами електричних контурів тягової електропередачі.

6. Проведені дослідження отриманої системи керування тяговою електропередачею показали, що при сталому відборі потужності від дизеля дизель-поїзд розвиває прискорення в усіх режимах роботи на рівні 0,43-0,45 м/с2 при значенні ривка до 20 м/с3.

7. Розроблені аналітичні вирази та структурні схеми, що описують елементи системи керування тяговою електропередачею, використовуються в ВАТ «НДІ«Перетворювач» при конструюванні тягових перетворювачів для дизель-поїздів ДЕЛ-02.

8. Отримані дані можливо використовувати при синтезі та розробці САК тягових електропередач для типових транспортних та вантажопідйомних, а також загальнопромислових систем електроприводів, які можна звести до двомасової схеми заміщення з пружними звязками.

1. Андрієнко П. Д. Порівняльний аналіз регуляторів системи керування струмом тягового частотно-керованого електропривода дизель-поїзда ДЕЛ-02 / Андрієнко П. Д., Кулагін Д. О., Качур О. С. // Електромашинобудування та електрообладнання. - 2010. - № 75. - С. 32-36.

2. Кулагін Д. О. Двозонне квазівектоне регулювання швидкості обертання тягового двигуна дизель-поїзда ДЕЛ-02 / Кулагін Д. О., Качур О. С., Андрієнко П. Д. // Вісник КДУ ім. М. Остроградського. - 2010. - № 4 (63). - С. 15-18.

3. Кулагін Д. О. Дослідження режиму гальмування дизель-поїзда ДЕЛ-02 / Кулагін Д. О. // Вісник НТУ «ХПІ». - 2010. - № 28. - С. 408-409.

4. Кулагін Д. О. Моделювання квазівекторної системи частотно-регульованого електроприводу асинхронного двигуна без давача швидкості / Кулагін Д. О., Качур О. С., Андрієнко П. Д. // Вісник НТУ «ХПІ». - 2008. - № 30. - С. 168-170.

5. Кулагін Д. О. Моделювання квазівекторної системи частотно-регульованого електроприводу асинхронного двигуна без давача швидкості / Кулагін Д. О., Качур О. С., Андрієнко П. Д. // Матеріали науково-технічної конференції «Проблемы автоматизированного электропривода. Теория и практика». - 2010. - С. 408-409.

6. Кулагін Д. О. Розробка елементів системи керування тяговою електропередачею дизель-поїзда ДЕЛ-02 / Кулагін Д. О. // Матеріали ХІІІ Міжнародної науково-технічної конференції «Проблеми енергоресурсозбереження в електротехнічних системах. Наука, освіта і практика» Кременчуцького національного університету імені Михайла Остроградського 18-20 травня 2011 р. - 2011. - С. 142-143.

7. Кулагін Д. О. Розробка моделі модернізованого частотно-керованого тягового електроприводу зі змінним алгоритмом керування дизель-потяга ДЕЛ-02 / Кулагін Д. О., Качур О. С., Андрієнко П. Д. // Електротехніка та електроенергетика. - 2010. - № 1. - С. 30-34.

8. Кулагін Д. О. Синтез керованого задатчика інтенсивності частотно-керованого тягового електроприводу з обмеженням активної складової струму / Кулагін Д. О. // Матеріали IV Міжнародної науково-практичної конференції «Электрификация железнодорожного транспорта ТРАНСЭЛЕКТРО-2010». - 2010. - С. 19.

9. Кулагін Д. О. Синтез цифрового модального регулятора активної складової струму тягового електропривода дизель-поїзда ДЕЛ-02 методом поліноміальних рівнянь / Кулагін Д. О. // Вісник КДУ ім. М. Остроградського. - 2010. - № 5 (64). - С. 34-36.

10. Пат. 55755 Україна, МПК (2009) H02P5. Пристрій для регулювання швидкості електродвигуна змінного струму / Кулагін Д. О., Качур О. С., Андрієнко П. Д.; заявник та патентовласник Запорізький національний технічний університет. - u201006848; заявл. 03.06.2010; опубл. 27.12.2010, Бюл. №24. - 2010 р.

Размещено на .ru