Спосіб керування електроприводом транспортного засобу

1. Спосіб керування тяговим електроприводом транспортного засобу, який полягає у здійсненні пуску, регулюванні швидкості та моменту електродвигунів, забезпеченні руху з заданими параметрами, який відрізняється тим, що на початку руху вимірюють прискорення, розраховують фактичну масу транспортного засобу та розраховують оптимальний закон регулювання параметрів приводу з урахуванням фактичної маси транспортного засобу та очікуваного опору руху. 3 Зазначена задача вирішується тим, що реалізується адаптивне керування електроприводами з урахуванням фактичної маси потяга, поточної зміни профілю колії, оптимального режиму гальмування та урахуванням заданих параметрів руху. Типовий закон руху потягу має наступні режими: прискорення, рух з постійною швидкістю, уповільнений рух з відключеними двигунами та гальмування. Найбільш енергоємним є прискорення потяга до заданої швидкості. На цьому етапі руху визначальним є інерційне навантаження. У загальному випадку рух потягу описується рівнянням руху: Q=ma+F+F(x), (1) де Q - тягове зусилля; mа - інерційне навантаження; m - маса потяга; а - прискорення; F - сила опору руху; F(x) - сила опору руху, що визначається профілем шляху; х - координата шляху. Зміна величини інерційного навантаження визначається зміною маси потягу на ділянках руху між зупинками за рахунок зміни кількості пасажирів, що перевозяться, та може значно змінюватися. При цьому потужність двигунів розрахована на максимальне навантаження, і при мінімальному навантаження двигуни працюють зі значним недовантаженням і відповідно з малим ККД. На ділянках руху з постійною швидкістю необхідне тягове зусилля значно зменшується за рахунок того, що при цьому режимі руху двигунам необхідно здолати тільки втрати на сили опору руху, і в цих умовах ефективність роботи привода на повній потужності різко падає. З урахуванням наведених вище факторів, оптимальним по енергоефективності є спосіб керування багатодвигуновим електроприводом, що заявляється, на ділянках прискорення та рівномірного руху, що реалізується шляхом вимірювання маси потягу на кожній ділянці руху та включення частини двигунів у кількості, яка необхідна для створення потрібного тягового зусилля на ділянці прискорення та послідуючим відключенням частини двигунів на ділянці рівномірного руху. При цьому кількість необхідних робочих двигунів для кожного режиму руху визначається за умови їх роботи з максимальним ККД. Динаміка руху потягу з відключеними двигунами визначається величиною кінетичної енергії, переданою потягу на момент відключення двигунів та величиною сил опору на цій ділянці. Кінетична енергія потягу в цьому випадку витрачається на роботу по здоланню сил опору руху: v2 (2) m (F F( x ))S , 2 де v - швидкість потягу на момент відключення двигунів; S - шлях вибігу, це шлях, який може проїхати потяг при відключених двигунах при тому опорі руху, що має місце на цьому відрізку шляху. Як витікає з рівняння (2) шлях вибігу є прямо пропорційним масі потягу та квадрату швидкості, і для потяга з повним навантаженням буде більшим ніж для потяга з мінімальним навантаженням при інших рівних умовах. 18585 4 Наведений вище аналіз показує, що мінімальні втрати на гальмування потяга мають місце при відключенні двигунів на відстані S від точки потрібної зупинки потягу, причому ця відстань однозначно визначається величиною кінетичної енергії для конкретного відрізку шляху: mv 2 (3) S , 2(F F( x )) З рівняння (3) витікає, що для визначення шляху вибігу крім кінетичної енергії потяга необхідно врахувати сили опору F і F(x). Керування тяговим багатодвигуновим електроприводом рейкового транспортного засобу по способу, що заявляється, здійснюється таким чином. Система керування до початку руху розраховує прогнозовану масу потяга та визначає оптимальну кількість двигунів для забезпечення руху на етапах розгону та рівномірного руху. На початку розгону вимірюється фактичне прискорення потягу та розраховується фактична маса потягу. У разі, якщо похибка між прогнозованою та фактичною масою потягу є значною - система корегує кількість робочих двигунів для забезпечення необхідної тяги. По закінченню етапу розгону та досягненню заданої швидкості руху система керування вимикає частину двигунів, залишаючи включеними тільки двигуни, сумарна тяга яких достатня для забезпечення рівномірного руху та здолання сил опору руху. Виходячи з фактичної маси потягу, швидкості руху та перемінної величини сили опору руху, система розраховує шлях вибігу S та у потрібну мить видає сигнал на відключення двигунів. Дані по зміні сил опору за рахунок зміни профілю шляху (ухили, підйоми, горизонтальні ділянки) по всьому шляху руху зберігаються у пам'яті бортового комп'ютера. Для одержання цих даних здійснюється тарировочний пробіг потяга по маршруту руху з записом у пам'ять комп'ютера значень миттєвих сил опору руху для кожної точки шляху з фіксацією координат точок. Реалізація способу ілюструється на прикладі пристрою, функціональна схема якого наведена на малюнку. Пристрій, який реалізує спосіб, містить комп'ютерну систему керування 1, програмні системні перетворювачі 2, 3, 4; електродвигуни 5, 6, 7; датчики зворотного зв'язку 8, 9, 10; системи вимірювання прискорення 11, 12, 13. Пристрій працює наступним чином. Система керування 1 розраховує оптимальний закон руху потяга на заданій ділянці руху з урахуванням заданих обмежень на рух на цій ділянці, розраховує прогнозовану масу потягу, розраховує кількість двигунів, необхідних для забезпечення руху та видає керуючі команди на відповідні програмні системні перетворювачі 2, 3 або 4. Через певний інтервал часу від початку руху система виміру прискорення визначає фактичне прискорення потягу, а система керування на підстави цих даних, у разі необхідності, здійснює корегування 5 18585 кількості включених двигунів та корегує параметри керування двигунами. У пам'яті бортового комп'ютера зберігається інформація про зміни сили опору руху на всьому шляху руху. Ця інформація вводиться у процесі тарировочного проїзду потяга за маршрутом руху. При цьому система вираховує силу опору руху у кожній точці руху та заносить ці дані до пам'яті комп'ютера. По закінченню розгону потягу система керування подає команду на відключення частини двигунів і на ділянці руху з постійною швидкістю працює частина двигунів з максимальним ККД. Комп’ютерна верстка М. Ломалова 6 Точку відключення всіх двигунів система керування розраховує, виходячи з величини кінетичної енергії потягу на момент відключення та опору руху, який має бути на ділянці руху з відключеними двигунами. Використання корисної моделі, що заявляється, забезпечує отримання технічного результату, який полягає в створенні енергоефективної системи керування електроприводами, яка забезпечує роботу електродвигунів з максимальним ККД при всіх режимах руху транспортного засобу. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601