Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Усовершенствование алгоритмов управления тяговыми электродвигателями электропоезда переменного тока с зонно-фазовым регулированием

Диссертация: Усовершенствование алгоритмов управления тяговыми электродвигателями электропоезда переменного тока с зонно-фазовым регулированием
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Разработана многофункциональная компьютерная модель силовых цепей электропоезда и САУ с элементами дискретной обработки сигналов управления, предназначенная для исследования переходных процессов в силовых цепях электропоезда. Подтверждена адекватность компьютерной модели на основании сопоставления результатов теоретического анализа, моделирования и экспериментальных данных, полученных… Читать ещё >

Усовершенствование алгоритмов управления тяговыми электродвигателями электропоезда переменного тока с зонно-фазовым регулированием (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • Глава 1. ЭЛЕКТРОПОЕЗДА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
    • 1. 1. Потребность в электропоездах переменного тока
    • 1. 2. Развитие современного отечественного пригородного подвижного состава
    • 1. 3. Существующий пригородный ЭПС переменного тока
    • 1. 4. ЭПС с зонно-фазовым регулированием напряжения
    • 1. 5. Анализ бортовых систем управления с использованием микропроцессорных средств
    • 1. 6. Разработка опытного электропоезда переменного тока с зонно-фазовым регулированием напряжения

В соответствии с целями и ориентирами инновационного развития ОАО «РЖД» к 2015 году достижение высоких параметров экономической эффективности является основным требованием при формировании заказа на производство пригородного подвижного состава. Полная замена подвижного состава и технических средств с истекшими сроками службы на новую технику с высокой производительностью и низкой ремонтоемкостью является одной из приоритетиых задач ОАО «РЖД» [1−3].

Для реализации концепции производства современного энергосберегающего подвижного состава необходимо применение новых принципов построения САУ на базе микроконтроллерных технологий, позволяющих значительно расширить функции регулирования электромеханических систем и повысить их технико-экономические показатели.

Микропроцессорные системы управления обладают значительными преимуществами по сравнению с традиционной аппаратурой с жесткой логикой управления, так как позволяют применить эффективные гибкие многофункциональные системы на базе промышленных микроконтроллеров для управления, контроля, настройки и диагностики автоматических систем управления.

Значительный вклад в теорию и практику применения средств автоматического управления на электроподвижном составе и железнодорожном транспорте в целом внесли, работы, выполненные Алексеевым А. Е., Исаевым И. П., Барановым Л. А., Феоктистовым В. П., Тулуповым В. Д., Савоськиным А. Н., Иньковым Ю. М., Тихменевым Б. Н., Плаксом А. В., Лисуновым В. Н., Кучумовым В. А., Грищенко А. В., Захарченко Д. Д., Назаровым Н. С. Лозановским А. Л., Литовченко В. В., Малютиным В. А., Плисом В. И., Гоголевым Г. А., Черновым С. С. и др.

Целью диссертационной работы является: обоснование выбора режимов работы тягового электропривода электропоезда для расчета параметров настройки регуляторов САУ, а также выработка рекомендаций по усовершенствованию 4 алгоритмов, позволяющих повысить качество регулирования в переходных режимах работы силового электрооборудования электропоезда.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1.Обоснованы расчетные соотношения для выбора параметров настройки регуляторов с учетом изменения постоянных времени и коэффициентов усиления динамических звеньев силового электрооборудования в зависимости от режимов работы электропоезда.

2.Разработаны рекомендации по усовершенствованию алгоритмов управления выпрямительно-инверторным преобразователем (ВИЛ), включающие в себя адаптивное регулирование настроек регуляторов в зависимости от изменения эксплуатационных нагрузок тягового электропривода, при отрывах токоприемника, ступенчатых изменениях напряжения тяговой сети, возникновении боксования и юза.

Актуальность работы.

Диссертационная работа посвящена вопросам улучшения работоспособности микропроцессорной системы управления электропоездом переменного тока с зонно-фазовым регулированием напряжения в широком диапазоне работы силового электрооборудования.

В диссертационной работе проведен ряд исследований и получены результаты, достижение которых при испытаниях и практическом исследовании опытных образцов электропоездов сопряжено с большими материальными затратами и длительными сроками исследования.

В этой связи работа по усовершенствованию алгоритмов управления являются актуальными.

Практическая значимость.

Результаты аналитических исследований, расчетов параметров настройки регуляторов, компьютерного моделирования и сформулированные на их.

МПСУ при производстве опытной партии электропоездов с целью уменьшения длительности протекания нестационарных процессов, снижения перегрузок преобразователя и тягового электропривода.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ РАБОТЫ.

1. Произведен анализ структурных схем САУ, получены соотношения для расчета параметров настройки регуляторов микропроцессорного контроллера САУ с учетом изменения постоянных времени и коэффициентов усиления динамических звеньев силового электрооборудования опытного электропоезда с зонно-фазовым регулированием напряжения ТЭД в режимах тяги и рекуперативного торможения. Установлено, что при неизменной настройке регуляторов невозможно обеспечить удовлетворительное качество регулирования в необходимом диапазоне изменения нагрузок тягового электропривода.

2. Разработана многофункциональная компьютерная модель силовых цепей электропоезда и САУ с элементами дискретной обработки сигналов управления, предназначенная для исследования переходных процессов в силовых цепях электропоезда. Подтверждена адекватность компьютерной модели на основании сопоставления результатов теоретического анализа, моделирования и экспериментальных данных, полученных сотрудниками ВНИИЖТ при испытаниях опытной электросекции.

3. На основании теоретического анализа и компьютерного моделирования переходных процессов в силовых цепях и САУ электропоезда предложены рекомендации по усовершенствованию алгоритмов микропроцессорной системы управления выпрямительно-ипверюрным преобразователем (ВИП):

1) трехступенчатое регулирование коэффициентов усиления регулятора тока якоря (РТЯ) для режимов тяги на I и IV зонах регулирования, а также при включении первой ступени ослабления возбуждения в соответствие с таблицей рекомендуемых настроек;

2) двухступенчатое регулирование коэффициентов усиления регулятора тока рекуперации (РТР) с изменением коэффициентов на второй зоне регулирования и регулятора тока возбуждения (РТВ) с изменением коэффициентов по контрольным уровням тока возбуждения в соответствие с таблицей рекомендуемых настроек;

3) двукратное увеличение коэффициентов усиления интегрального канала регулятора РТВ по отношению к расчетным для режима входа в рекуперацию с целью сокращения времени входа с последующей установкой рекомендуемых настроек при превышении тока рекуперации контрольного порогового уровня 5OA;

4) фиксирование интегрального канала регулятора РТЯ на время отрыва токоприемника в тяговых режимах с целью локализации переходных процессов после восстановления скользящего контакта;

5) увеличение углов запаса инвертирования на 10 градусов на интервале возникающего перерегулирования тока ТЭД при неполных отрывах токоприемника длительностью до 0,02с, а также при ступенчатом снижении напряжения контактной сети более 20% в режимах рекуперации. 4. Для силовых цепей опытного электропоезда рекомендованы величины сопротивлений стабилизирующего резистора в цепи якорей 0,4 Ом и балластного резистора размагничивающего контура ТЭД 4 Ом.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Белая книга ОАО РЖД. URL: http://doc.rzd.ru/isvp/public/doc?STRUCTUREID=5066. Дата обращения: 25.08.09.
  2. Стратегия развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года. Утверждена Распоряжением Правительства Российской Федерации № 877-р от 17.06.2008. URL: http://doc.rzd.ru/isvp/public/doc?SrrRUCTUREID=5086. Дата обращения: 25.08.09.
  3. Транспортная стратегия РФ на период до 2030 года Утверждена Распоряжением Правительства Российской Федерации от 22 ноября 2008 г. № 1734-р.. URL: http: 7doc.ivd.ru/isvp/public/doc?STRUCTUREID=5102. Дата обращения: 25.08.09.
  4. Локомотивы и моторвагонный подвижной состав жележных дорог Советского Союза (1966−1975 гг.) / Раков В.А.- М.: Транспорт, 1979. 213 с.
  5. В.А. Гапанович Перспективы обновления подвижного состава Российских железных дорог / В. А. Гапанович // Транспорт Российской Федерации. № 3. -2006. — С. 52−55.
  6. О.Н. Назаров. Перспективный подвижной состав: проблемы и решения / О. Н. Назаров // Локомотив. N5. — 2005. — С. 5−9.
  7. А. Давидю. Какой локомотив нужен отрасли? / Гудок. Газета: Ежедневная транспортная газета. — Выходит ежедневно. — 09.07.2002. — С. 2.
  8. О. Электровоз: между прошлым и будущим / / Гудок. Газета: Ежедневная транспортная газета. — Выходит ежедневно. — 26.11. 2004. — С. 3.11 .Электропоезд ЭР9М. Руководство по эксплуатации.-М.: Транспорт. -1978. -328 с.
  9. Руководство по устройству электропоездов серии ЭД9Э, ЭП9Т, ЭР9П.-М.: Центр Коммерческих Разработок. 2005. — 128 е., табл ил.
  10. . Н. Тиристорное регулирование на электроподвижном составе переменного тока за рубежом. // Железные дороги мира. 1979. — N 3. — С. 3−23.
  11. Опытный электропоезд ЭР29 / Хомяков Б. И., Меркушев С. И., Назаров О. Н., Савельев А. П., Шилакин А. В., Яголковский А. К. // Электрическая и тепловозная тяга. -1991. -Nol2. С. 12−16.
  12. Эксплуатация электропоезда ЭР29: первые результаты / Хомяков Б.И.- Меркушев С.И.- Назаров О.Н.- Белокрылин А. Ю. // Локомотив. 1992, — No5. — С. 17−19.
  13. Расход электроэнергии электропоездом ЭР29 / Хомяков Б. И., Назаров О. Н., Меркушев С. Н., Белокрылин А. Ю., Фомин Б. А. // Вестник ВНИИЖТ. 1992. -No5.-С. 38−41.
  14. M6ltgen, G. Характеристики преобразователя тока, выполненного по схеме двухпульсового полууправляемого мостового выпрямителя // Elektrishe Bahnen. 1968. — № 11. — С. 256−264.
  15. F6rster. J. Полупроводники в цепях управления и в силовых цепях подвижного состава//Elektrishe Bahnen. 1965. — № 12. -С. 282−2291.
  16. . Р. Воздействие на питающую сеть электроподвижного состава переменного тока с многозонным фазовым регулированием напряжения по экономичной схеме // Glasers Annalen. 1973. — № 2/3. — С. 87−96.
  17. Дресслер Н.И. MICAS микро-ЭВМ для подвижного состава // Железные дороги мира. — 1983. — N4. — С. 4−19.
  18. Х. Кристиансеи, А. Лаыг. Вторая партия электровозов серии Е1−17 с трехфазным тяговым приводом // Железные дороги мира. 1989. — N1. — С.25−32.
  19. Gedeon G. The SIB AS 16 micro-computer control system. // Elektrische Bahnen. -1988,-N7. P. 229−235.
  20. Roth G. Microprocessor based control for diesel lokomotive with three — phause drive. // Elektrische Bahnen. — 1987. — N6. — P. 197−202 .
  21. Новые электровозы большой мощности ФИРМЫ AEG. // Железные ДОРОГИ мира.-1994.-N10.-С. 32−38.
  22. С.П., Напрасник М. В., Плис В. И. Микропроцессорный контроллер тягового привода магистрального электровоза // Изв. ВУЗОВ. Электромеханика. -1986. N 5. — С.36−68.
  23. А.Г., Напрасник М. В., Беляев А. В. Базовый набор микропроцессорных средств для использования в системах управления магистральных электровозов // Сб.научн.гр.Всерос.н.и. и проект.констр.ин. Электровозостроен. 1985. — Т.25. — С.45−58.
  24. А.В., МИКУЛЯК СП-, Плис В.И. Способ повышения быстродействия микропропесорного контроллера тягового привода// Сб. научн.тр. Всерос. н.и. и проект, констр. ин-т электрвозостроения. Новочеркасск. 1985. — Т.26. — С. 39−44.
  25. А.В., Плис В. И. Отладка микропроцессорных систем на базе БИС серии 588 // Сб. научн.тр. Всерос. н.и. и проект, констр. ин-т электрвозостроения. Новочеркасск. 1986. -Т.27. — С. 104−110.
  26. . н.и. и проект, констр. ин-т электрвозостроения. Новочеркасск. 1989. -Т.ЗО. — С.148, 154.
  27. А.В., Ромашка В. В. Микропроцессорная система управления тяговым приводом электровоза постоянного тока с импульсным регулированием // Сб. научн.тр. Всерос. н.и. и проект, констр. ин-т электрвозостроения. Новочеркасск. 1990. — Т.31. — С. 80−88.
  28. И. Аппаратура микропроцессорной системы управления и диагностики электровоза / Бадьян И. // Современные технологии автоматизации. 2000. -№ 4. — С. 48−52:
  29. Электровоз BJI85: Руководство по эксплуатации / Б. А. Тушканов, Н. Г. Пушкарев, JI. А. Позднякова и др. М.: Транспорт. — 1992. -480 е.: ил., табл.
  30. .Н., Кучумов В. А. Электровозы переменного тока с тиристорными преобразователями. — М.: Транспорт. 1986.- 312 с.
  31. С.В. Процессы коммутации тока вентилей в выпрямительно-инверторных преобразователях электровозов однофазно-постоянного тока: Монография.- Хабаровск: Изд-во ДВГУПС. 2000. — 112 е.: ил.
  32. Ю.М. Устройство и работа выирямительно-инверторного преобразователя. Локомотив. -2001. — № 1. — С. 14−18.
  33. Электровоз ЭП1: Руководство по эксплуатации: изд. 2-е- Том 1,2 (в четырех книгах) / под ред. А. В. Омельченко Росгов-на-Дону: СХКТБ «БелРусь». -2006. -554 е.: ил.
  34. В.И. Комбинированная адаптивная система регулирования тока тягового электродвигателя с воздействием по возмущению и отклонению. Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук. М.: МИИТ. -1997.
  35. А.Н. Автоматизация электроподвижного состава. / под ред. А. Н. Савоськина. -М.: Транспорт. -1990. 311 с.
  36. Системы автоматического и телемеханического управления электроподвижным составом. / Баранов Л. А., Ерофеев Е. В. и др.- Под ред. Л. А. Баранова. — М.: Транспорт. 1984. — 315 с.
  37. Проектирование систем управления электроподвижпым сос1авом. / Под ред. Н. Д. Ротанова. М. :Транспорт, 1986. — 327 с.
  38. Микропроцессорные автоматические системы регулирования. Основы теории и элементы: Учебное пособие / В. В. Солодовников, В. Г. Коньков, В. А. Суханов, О.В. Шевяков- Под ред. В. В. Солодовникова. —М.: Высш. Шк. 1991.- 255 с. ил.
  39. И.С., Калиниченко, А .Я., Феокшсгов В. П. Цифровые системы управления электрическим подвижным составом с тиристорными импульсными регуляторами.-М.: Транспорт. 1988.-253 с.
  40. А.Д. Прикладная математика для инженеров. Специальные курсы. — 3-е изд., доп., М.: ФИЗМАТЛИТ. — 2007. — 688 с.
  41. Способы расчета параметров регуляторов тока рекуперации микропроцессорной системы управления опытного электропоезда с зонно-фазовым регулированием напряжения: статья / А. Я. Якушев, И. П. Викулов. // Транспорт Урала. 2006. — N1. — С. 57−66.
  42. Расчет параметров регуляторов системы автоматического управления опытного электропоезда переменного тока: статья / И. П. Викулов. // Известия Петербургского университета nyiefi сообщения. — 2007. — Вып.4 (13).- С. 56−69.
  43. А.Я., Корпев А. С. Методика расчета регулировочных и внешних характеристик однофазного выпрямительно-инвер торного преобразователя электровозов / Вестник ВЭлНИИ вып.1. Новочеркасск. 2006. -С. 246−262.
  44. Жиц М. З. Переходные процессы в машинах постоянного тока. М.: Энергия. -1974.-118 с.
  45. А.В., Изварин М. Ю. Параметры коллекторных тяговых электродвигателей при моделировании переходных процессов в цепях электровозов / Вестник ВЭлНИИ вып.1. Новочеркасск. 2004.-240 с.
  46. , А. Е.Тяговые электрические машины и преобразователи/ А. Е. Алексеев, Н. П. Семенов, И. В. Гурлов. Л.: Энергия. — 1967. — 432 е.: ил.
  47. А. Е. Конструкция электрических машин.-М Л: Госэнер-гоиздат. -1958.-426 с.
  48. Основы электрической тяги / В. Е. Розенфельд, Е. В. Чеботарев, Н. Н. Сидоров, Н. А. Болдов.-М.: Государственное энергетическое издательство. — 1957. — 311 е.: ил.
  49. Теория электрической тяги / В. Е. Розенфельд, Исаев И. П, Н. Н. Сидоров, Н.А.-М.: Транспорт. 1983. 328с.: ил.
  50. .Н., Трахтман Л. М. Подвижный состав электрифицированных железных дорог, М.: Транспорт. 1980. — 471с.
  51. Control System Toolbox. MATLAB 5 для студентов / Под общ. ред. к.т.н. В. Г. Потемкина. -М: ДИАЛОГМИФИ. 1999. -287с.
  52. Черных И.В. SIMULINK: среда создания инженерных приложений / Под общей ред. к.т.н. В. Г. Потемкина.-М.: ДИАЛОГ-МИФИ. 2003. -496 с.
  53. Герман-Галкин, С. Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в Matlab 6.0 / С. Г. Герман-Галкин. Спб.: КОРОНА принт. — 2001. — 320 е.: ил + 1 эл. гиб. диск.
  54. Дьяконов В.П. MATLAB 6/6.1/6.5 + Simulink 4/5 в математике и моделировании. Полное руководство пользователя. М.: СОЛОН-Пресс. -2003. -576 с.
  55. Introduction to Simulink with Engineering Applications. Steven T. Karris. Orchard Publications. 2006. 572p. ISBN 0−9 744 239−8-X.
  56. Dynamic Simulation of Electric Machinery Using Matlab/Simulink / Chee-Mun Ong. PRENTICE HALL PTR. 1997. 627 p. ISBN 0−13−723 785−5.
  57. А.И. Расчет и конструирование трансформаторов: Учеб. Для техникумов. -М.: Энергоатомиздат. 1990.-256 е.: ил.
  58. П.М. Расчет трансформаторов, изд. 3-е, перераб. и доп., М., «Энергия». 1968. — 456 с.:пл.
  59. Под ред. Герасимова В. Г. Электротехнический справочник. T.l. -М.: МЭИ. -1995.-440 с.
  60. JI.A. Теоретические основы электротехники: электрические цепи. -М.:Высшая школа. 1978. — 528 с.
  61. A.IT., Кулинич Ю. М., Алексеев А. С. Математическое моделирование электромагнитных процессов в динамической системе контактная сеть-электровоз. Электричество. 2001. — № 10. — С. 29−35.
  62. Ю.М. Кулинич. Адаптивная система автоматического управления гибридного компенсатора реактивной мощности электровоза с плавным регулированием напряжения. Диссертация на соискание ученой степени канд.тех.наук. Хабаровск. -2001.
  63. Д. В. Повышение электромагнитной совместимости системы тягового электроснабжения с тиристорным электроподвижным составом. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук. М.:ВНИИЖТ. 1999.
  64. Электромагнитные процессы в тяговой сети с распределенной емкостью при коммутации тока в преобразователе, электроподвижного состава. Вестник ВНИИЖТ. 1984. — № 1. — С. 19- 23.
  65. Электромагнитные процессы в тяговой сети с распределенной емкостью прикоммутации тока в преобразователе электроподвижного состава. Вестник ВНИИЖТ. 1984. — № 8. — С. 23- 27. Кулинич Ю. М., Савоськин A.II.
  66. Spectral Methods in Matlab / Tobin A Driscoll, Lloyd N Trefethen. Cambridge University Press. 2000. 128 p. ISBN 10: 898 714 656.
  67. Основы цифровой обработки сигналов.: Курс лекций / Авторы А. И. Солонина, Д. А. Улахович, С. М. Арбузов, Е. Б. Соловьева / Изд 2-е испр. И перераб. — СПб.: БХВ-Петербург. 2005. — 768 е.: пл.
  68. Программирование на языке Си: Учебное пособие 2-е. доп. изд. / Подбельский В. В. Фомин С.С. -М.: Финансы и статистика. — 2004. -600 е.: ил.
  69. С.А. Повышение эффективности работы узлов систем управления тиристорными преобразователями электровозов однофазно-постоянного тока. Автореферат на соискание ученой степени канн.тех.наук. Москва. 1985.
  70. Метрология, стандартизация и измерения в технике связи: Учебное пособие для вузов Б. П. Хромой, А. В. Кандинов, А. Л. Сенявский и др.- Под ред. Б. П. Хромова. — М.: Радио и связь. 1986. — 424 е.: ил.
  71. И. П. Случайные факторы и коэффициент сцепления. М.: Транспорт. -1970.-182 с.
  72. Д. П. Взаимосвязь коэффициента трения с проскальзыванием в условиях взаимодействия колеса с рельсом // Вестник ВНИИЖТ. 2003. — № 3. С. 31−33.
  73. Г. Современное представление о сцеплении и его использовании // Железные дороги мира. 1974. — № 4. С. 23−53.
  74. A.M. Залесский. Электрическая дуга отключения. -М.: Государственное энергетическое издательство. 1963. — 268 е.: ил.
  75. М. Исследование дугообразовапия при отрывах токоприемника // Железные дороги мира. 1990. -N11.- С.37−41.
  76. Эффективность рекуперативного торможения электропоездов постоянного тока Тулупов В. Д., Минаев Д. В. // Железнодорожный транспорт № 10 М.: Трансжелдориздат, -1926. 2005. — N 10. — С.47−50.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!