Машиностроение \ Эксплуатация локомотивов и проектирование локомотивного хозяйства

Повышение технических характеристик электрической передачи переменного тока, страница 5

- установившихся режимов работы.

Система векторного управления асинхронными тяговыми электродвигателями для энергетической цепи автономных локомотивов была разработана ВНИКТИ /42/. Она включает два контура регулирования (рис. 1.1):

- контур регулирования тока;

- контур регулирования частоты.

Контур регулирования тока образован регулятором мощности РМ, формирующим сигнал задания по величине свободной мощности дизель-генератора Рсв, блоком  вычисления момента БВМ, формирующим сигнал задания момента электродвигателя, блоком задания тока БЗТ, формирующим сигнал задания по величине тока статорной обмотки двигателя, и блоком регулирования тока БРТ, формирующим сигнал на управления тиристорами управляемого выпрямителя УВ.

Ток статора рассчитывается как функция выпрямленного тока Id:

.

 Принцип работы контура регулирования тока основан на использовании свободной мощности дизель-генератора Рсв, приходящейся на два двигателя. В БВМ по значениям Рсв  и  среднему значению угловой скорости роторов двигателей wср определяется текущее значение момента:

 .

По величине М3  с учетом позиции контроллера (мощности дизеля и его частоты вращения) блоком БЗТ вырабатывается уставка по величине . Сигнал рассогласования  и текущего значения Id   поступает в блок БРТ, который изменяет сигнал на управления тиристорами УВ.

Контур регулирования частоты питающего напряжения образован датчиком выпрямленного тока 1, датчиками частот вращения роторов электродвигателей 2, блоками задания параметров режима, блоками вычисления текущих значений параметров режима, ячейками управления инвертором и АИТ. Блок задания потока БЗП и блок задания эдс БЗЕ формируют сигналы задания потокосцепления (y2)3 и эдс ротора (Е)3 с учетом позиции контроллера.  Блок вычисления потока БВП определяет текущие значения потокосцепления ротора (y2) и эдс ротора (Е) по значениям сигналов обратных связей. В качестве сигналов обратных связей используются значения линейных напряжений двигателя Uabи Ubcи фазных токовia1, ia2, ic1, ic2. Блок измерения частоты вращения роторов электродвигателей БИЧВ формируется сигнал по средней частоте вращения роторов wсри по максимальной частоте вращения (в тяговом режиме) или минимальной частоте вращения (в тормозном режиме). Блоки регулирования потока БРП, регулирования эдс БРЕ, функциональный блок с передаточной функцией  формируют оптимальное значение скольжения ротора.

Блок логики БЛ производит переключение каналов регулирования частоты скольжения в зависимости от скорости движения тепловоза V:  при VЛОК<10км/ч управление скольжением осуществляет БРП, при VЛОК>10км/ч- БРЕ. При работе системы управления в зоне широтно-импульсной модуляции (ШИМ) осуществляется прямое задание .

Алгоритм работы контура регулирования частоты питающего напряжения следующий.

Блоками регулирования БРП и БРЕ по рассогласованию заданных (по позициям контроллера) и текущих значений потосцеплений ((y2)3 - (y2)) и эдс ((Е)3-Е) вырабатывается сигнал частоты скольжения ротора (f2)3, соответствующий минимальному значению потерь в двигателе. В зависимости от скорости тепловоза блок БЛ переключает канал регулирования f2 . В результате, на вход ячейки формирования ШИМ (ЯФ ШИМ) поступают сигналы w и (f2)3. В блоке ЯФ ШИМ формируется ШИМ и вычисляется заданная частота питающего напряжения статора:

                                (1.4)

где fr – механическая частота вращения ротора ТАД.

По вычисленному значению f1 ячейка распределения импульсов (ЯРИ) вырабатывает импульсы управления АИТ.

При ограничении силы тока и напряжения источника питания (что имеет место для тиристорных преобразователей) применительно к электрической передаче переменного тока разгон поезда осуществляется по следующему алгоритму /36/:

1. разгон при  до тех пор, пока фазное напряжение не достигнет предельного значения ;

2. дальнейший разгон до заданной угловой скорости вращения ротора  происходит при и постепенном снижении   ()

Когда значение w  приближается к значению w3 , при котором выполняется тождество , включается канал регулирования угловой скорости, который изменяет напряжение на выходе УВ Ud , а соответственно и  , постепенно снижая  до значения, при котором момент двигателя сравнивается с моментом сопротивления двигателя .

При отклонении  wот заданного значения w3  под действием возмущений, канал регулирования угловой скорости вырабатывает сигнал , который изменяет Ud, а соответственно   восстанавливая равновесие .

Одновременно с этим датчик 2 измеряет текущее значение w, которое в сумматоре складывается с . В результате регулятор частоты воздействует на АИН, а частота питающего напряжения ТАД устанавливается

.

 Система частотно-токового управления ТАД электровоза включает в себя преобразователь П, состоящий из выпрямительного устройству (ВУ) с фильтром, автономного инвертора напряжения (АИН) и системы автономного управления (рис.1.2) и имеет контуры регулирования /17/:

 контур регулирования угловой скорости, образованный задатчиком угловой скорости 1, датчиком угловой скорости 2 и регулятором выпрямленного напряжения РН;

контур регулирования абсолютного скольжения b, в который входят датчик угловой скорости 2, датчик тока 3 и регулятор частоты РЧ.

Регулирование напряжения ТАД осуществляется путем изменения выходного напряжения выпрямителя (амплитудное управление напряжением с помощью блока управления выпрямителем БУВ регулятора напряжения РН) или путем воздействия на автономный инвертор напряжения (преобразователи с внутренней ШИМ).

Регулятор частоты РЧ содержит блок управления инвертором БУИ, сумматор и функциональный преобразователь (ФП), определяющий оптимальное значение частоты скольжения как функцию потребляемого двигателем тока в соответствии с критерием (1.2) . Выходная частота преобразователя регулируется с помощью блока БУИ путем изменения частоты коммутации тиристоров инвертора.

2. СИЛОВЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

1.1. Области применения силовых полупроводниковых преобразователей

Скачать файл