Спосіб керування потоком ротора тягових асинхронних двигунів моторвагонного електротранспорту

Реферат: Винахід належить до галузі електротехніки, конкретно - стосується частотно-керованих електропередач змінного струму моторвагонного рухомого складу залізниць. В основу винаходу поставлено задачу створення способу керування потоком ротора тягових асинхронних двигунів моторвагонного електротранспорту з можливістю керування потоком на основі параметрів руху моторвагонного електротранспорту та параметрів карт профілю залізничного шляху для кожного маршруту руху. Врахування в процесі керування потоком ротора тягового асинхронного двигуна параметрів руху моторвагонного електротранспорту та параметрів карт профілю залізничного шляху для кожного маршруту руху дозволяє оптимізувати витрати первинного енергоносія при русі моторвагонного електротранспорту та точно досягати заданих значень швидкостей руху. UA 108181 C2 (12) UA 108181 C2 UA 108181 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до галузі електротехніки, конкретно - стосується частотно-керованих електропередач змінного струму моторвагонного рухомого складу залізниць. Відомий спосіб налаштування ir-компенсування в системах керування електроприводів змінного струму за непрямим чином визначеним потокозчепленням статора [1], який полягає в тому, що налаштування здійснюють в усталеному режимі роботи електродвигуна, шляхом регулювання корегуючих резисторів, встановлених у каналах струмового зв'язку фаз електродвигуна, при цьому за осцилограмою модуля потокозчеплення статора візуально намагаються здійснити досягнення мінімуму коливання вищевказаного модуля. Недоліком відомого способу є складність технічної реалізації, відсутність можливості автоматичної реалізації запропонованого способу, невисока точність, пов'язана з ручним налаштуванням сигналів за візуальним спостереженням, можливість впливу людського фактору на процес керування. Прототипом вибрано спосіб керування потоком ротора асинхронного двигуна [2], який полягає в тому, що двигун живиться за допомогою інвертора, керованого орієнтованої на потік ротора системою регулювання струму, що перекриває систему регулювання струму, системою безпосереднього регулювання потоку, яка виробляє задане значення струму намагнічування для асинхронного двигуна, що відключається в діапазоні ослаблення потоку від системи регулювання керування інвертора, при цьому здійснюють перемикання системи регулювання потоку на систему регулювання керування, якщо величина управління інвертора більше заданої величини керування і якщо фактична величина потоку не перевищує задану величину потоку на заздалегідь задану у відсотках величину, після чого здійснюють перемикання системи регулювання керування при зниженій частоті обертання асинхронного двигуна на систему регулювання потоку лише в тому випадку, якщо величина потоку зросте вище заданої величини потоку й одночасно величина керування інвертора буде нижче заданої величини керування або незалежно від цього величина потоку перевищить його задане значення на заздалегідь задану у відсотках величину. Недоліками прототипу є складність реалізації, відсутність можливості керування потоком на основі параметрів руху моторвагонного електротранспорту та параметрів карт профілю залізничного шляху для кожного маршруту руху. В основу винаходу поставлено здачу створення способу керування потоком ротора тягових асинхронних двигунів моторвагонного електротранспорту з можливістю керування потоком на основі параметрів руху моторвагонного електротранспорту та параметрів карт профілю залізничного шляху для кожного маршруту руху. Вирішення цієї задачі досягається тим, що створено спосіб керування потоком ротора тягових асинхронних двигунів моторвагонного електротранспорту, який полягає у тому, що двигун живиться за допомогою інвертора, керованого орієнтованою на потік ротора системою регулювання струму, з системою безпосереднього регулювання потоку, яка перекриває систему регулювання струму та виробляє задане значення намагнічуючого асинхронний двигун струму, причому здійснюють реєстрацію поточних значень фазних струмів тягового асинхронного двигуна на виході інвертора, на основі яких формується сигнал значення потоку ротора тягових асинхронних двигунів, до якого додається величина сигналу корекції потоку, що формується на основі параметрів руху моторвагонного електротранспорту та карт профілю залізничного шляху для кожного маршруту руху, а отриманий таким чином сигнал використовується як керуюче завдання для інвертора моторвагонного електротранспорту. Врахування в процесі керування потоком ротора тягового асинхронного двигуна параметрів руху моторвагонного електротранспорту дозволяє оптимізувати витрати первинного енергоносія при русі моторвагонного електротранспорту та точно досягати заданих значень швидкостей руху, адже для кожного конкретного моменту часу роботи моторвагонного електротранспорту фактичне значення швидкості руху, яке безпосередньо регулюється шляхом зміни потоку ротора тягового асинхронного двигуна, буде порівнюватись із завданням на значення потоку. В разі, якщо розбіжності між цими значеннями не буде, що означатиме встановлення потрібного значення потоку ротора і, відповідно, заданої швидкості руху моторвагонного електротранспорту, система керування зупинить зміну сигналу завдання. Така скоординованість між завданням та фактичним значенням потоку ротора тягового асинхронного двигуна дозволить економити паливні ресурси завдяки точному відпрацюванню сигналу завдання, адже буде виключена ситуація невідповідності фактичного значення потоку двигуна заданому потоку, що призведе до необхідності додаткового регулювання потоку або зміни параметрів руху моторвагонного електротранспорту і відповідних втрат енергії. Врахування в процесі керування потоком ротора тягового асинхронного параметрів карт профілю залізничного шляху для кожного маршруту руху дозволяє також точно досягати 1 UA 108181 C2 5 10 15 20 заданих значень швидкостей руху. Для кожного конкретного маршруту руху, прописаного у вигляді маршрутної карти руху, в якій визначено величини всіх відстаней між зупинками, величини уклонів, дистанції набору швидкості та гальмування у певних часових межах, система керування буде автоматично враховувати необхідність набору або зменшення швидкості руху моторвагонного електротранспорту, причому робити це у певних часових межах, і відповідним чином точно керувати потоком ротора тягового асинхронного двигуна. Таким чином, нові ознаки при взаємодії з відомими ознаками забезпечують виявлення нових технічних властивостей - шляхом введення нових операцій розроблено спосіб оптимізації роботи автономного моторвагонного електротранспорту. Це забезпечує усій заявленій сукупності ознак способу відповідність критерію "Новизна". Аналоги, які містять ознаки, що відрізняються від прототипу, не знайдені; рішення явним чином не випливає з рівня техніки. Виходячи з вищевикладеного, можна зробити висновок, що запропоноване технічне рішення задовольняє критерію "Винахідницький рівень". Запропонований спосіб працює таким чином. Тяговий двигун підключено до інвертора, керованого орієнтованою на потік ротора системою регулювання струму, з системою безпосереднього регулювання - потоку, яка перекриває систему регулювання струму та виробляє задане значення намагнічуючого асинхронний двигун струму. Інвертор встановлено в моторизованій ланці моторвагонного електротранспорту. В процесі роботи тягового двигуна за допомогою датчиків в вихідних фазах інвертора здійснюють реєстрацію поточних значень фазних струмів двигуна і передають їх до системи керування моторвагонним електротранспортом. В даній системі на основі проведених i вимірювань визначаються величини isd , sq - проекції на відповідні осі системи, координат (d, q) узагальненого вектора статорного струму 25 is тягового асинхронного двигуна та величини isd , isq - проекції на відповідні осі системи координат (d, q) узагальненого вектора роторного струму ir тягового асинхронного двигуна; На основі визначених проекцій струмів в системі керування моторвагонним електротранспортом розраховуються величини проекцій векторів потокозчеплення статора s r двигуна на відповідні осі системи координат (d, q):   sd  isd  L s  ird  Lm ;   i  L  i  L ;  sq sq s rq m    rd  isd  Lm  ird  L r ;  rd  isq  L m  ird  L r ;  , (1) та потокозчеплення ротора 30 35 40 45 де величини L s , L r та L s , L r є власними індуктивностями, а величина L m - взаємною індуктивністю статора і ротора тягового асинхронного двигуна. В системі керування моторвагонним електротранспортом формується сигнал значення потоку ротора тягових асинхронних двигунів на основі величин системи (1). Також в даній системі на основі параметрів руху моторвагонного електротранспорту та карт профілю залізничного шляху для кожного маршруту руху формується величина сигналу корекції потоку за наступним принципом: виконується співставлення величин уклонів даної ділянки маршруту між двома точками маршрутної карти та реальних значень параметрів руху моторвагонного електротранспорту (швидкість, прискорення, час руху), на основі яких в межах максимально припустимої для даної дистанції руху між двома точками система керування моторвагонним електротранспортом розраховує таке мінімальне значення потоку тягового асинхронного двигуна, за якого швидкість руху моторвагонного електротранспорту не буде перевищувати величини максимально припустимої для даної дистанції руху між двома точками швидкості. Відсоткове відхилення фактичної величини потоку, що розрахована на основі системи (1) від розрахованої на основі описаного принципу величини мінімального потоку буде величиною сигналу корекції, що додається в системі керування моторвагонним електротранспортом до величини сигналу значення потоку ротора тягових асинхронних двигунів, розрахованій на основі системи (1). Отриманий в результаті сигнал використовується системою керування 2 UA 108181 C2 5 10 моторвагонним електротранспортом як керуюче завдання для інвертора моторвагонного електротранспорту. Виходячи з вищевикладеного, можна зробити висновок, що технічне рішення, яке заявляється, задовольняє критерію "Промислове застосування". Джерела інформації: 1. Пат. 2320075 Россия, МПК Н02Р27/00. Способ настройки іr-компенсации в системах управления электроприводов переменного тока по косвенно определенному потокосцеплению статора [Текст]/ Микитченко Анатолий Яковлевич (RU), Шевченко Александр Николаевич (RU). заявл. 05.07.2006. - опубл. 20.03.2008, бюл. № 8. - 5 с. 2. Заявка на пат. 95113468 Россия, МПК F02B53/00. Способ управления потоком ротора асинхронного двигателя/ Иоахим Бекер (DE), Йерг Яннинг (DE). - заявник "Лицентиа ПатентФервальтунгс-ГмбХ" (DE) - заявл. 17.07.1995. - опубл. 20.07.1997. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 20 25 Спосіб керування потоком ротора тягових асинхронних двигунів моторвагонного електротранспорту, який полягає у тому, що двигун живиться за допомогою інвертора, керованого орієнтованою на потік ротора системою регулювання струму, з системою безпосереднього регулювання потоку, яка перекриває систему регулювання струму та виробляє задане значення намагнічуючого асинхронний двигун струму, який відрізняється тим, що здійснюють реєстрацію поточних значень фазних струмів тягового асинхронного двигуна на виході інвертора, на основі яких формується сигнал значення потоку ротора тягових асинхронних двигунів, до якого додається величина сигналу корекції потоку, що формується на основі параметрів руху моторвагонного електротранспорту та карт профілю залізничного шляху для кожного маршруту руху, а отриманий таким чином сигнал використовують як керуюче завдання для інвертора моторвагонного електротранспорту. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3