Кулинич Юрий Михайлович, д-р техн. наук, профессор, кафедра «Транспорт железных дорог»
Хабаровск, 680021
Yuriy M. Kulinich, Dr. Sci. (Eng.), Professor
Khabarovsk, 680021
Шухарев Сергей Анатольевич, канд. техн. наук, доцент, кафедра «Транспорт железных дорог»
Хабаровск, 680021
Sergey A. Shukharev, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor
Khabarovsk, 680021
Гуляев Александр Викторович, доцент, кафедра «Электротехника, электроника и электромеханика»
Хабаровск, 680021
Aleksander V. Gulyaev, Associate Professor
Khabarovsk, 680021
В настоящее время асинхронный частотнорегулируемый привод, выполненный на базе полупроводниковых преобразователей, широко применяется благодаря относительной простоте и надежности конструкции. Использование цифровых микропроцессорных систем обеспечивает высокую точность и гибкость управления приводом. На отечественном подвижном составе началось широкое внедрение асинхронных двигателей взамен тяговых двигателей постоянного тока с последовательным возбуждением. В частности, асинхронные двигатели со скалярным управлением применяются на серийно выпускаемых тепловозах 2ТЭ25А и электровозах ЭП20. Регулирование режимов работы вспомогательных асинхронных машин этих локомотивов осуществляется методом векторного управления. Применение на подвижном составе нового типа двигателя позволяет добиться значительного повышения качества потребляемой энергии и снижения расходов электроэнергии на тягу поездов. Обеспечение энергетической эффективности привода в широком диапазоне нагрузок требует дальнейшего исследования. В этой связи становится весьма актуальным вопрос экономии энергоресурсов. В статье предложена схема векторного управления асинхронными двигателями вспомогательных машин электровоза, реализующая экстремальный метод управления по критерию минимизации потребляемого тока. Анализ работы двигателя выполнен на базе его математической модели во вращающейся системе координат d — q, которая реализована в пакете прикладных программ MatLab/Simulink. В результате имитационного моделирования установлено, что система экстремального управления с переменным шагом позволяет для каждого фиксированного значения электромагнитного момента двигателя за минимальное время находить оптимальное (экстремальное) значение магнитного потока ротора двигателя, которому соответствует минимальное значение тока статора. Разработанная модель двигателя с векторным управлением дополнена устройством экстремального регулятора, позволяющего с минимальным временем поиска достигать наилучших энергетических показателей двигателя и уменьшать электрические потери во всех режимах работы. Представленные результаты исследования могут быть использованы при разработке энергосберегающих систем управления асинхронным двигателем.
Currently, an asynchronous variable frequency drive based on semiconductor converters is widely used due to the relative simplicity and reliability of the design. The use of digital microprocessor systems ensures high accuracy and flexibility of drive control. On the domestic rolling stock, the widespread introduction of asynchronous motors began to replace DC traction motors with sequential excitation. In particular, scalar-controlled asynchronous motors are used on serially produced 2TE25A diesel locomotives and EP20 electric locomotives. The auxiliary asynchronous machines of these locomotives are controlled by the vector control method. The use of a new type of engine on the rolling stock makes it possible to achieve a significant increase in the quality of consumed energy and reduce the consumption of electricity for traction of trains. Ensuring the energy efficiency of the drive in a wide range of loads requires further research. In this regard, the issue of saving energy resources becomes very urgent. The article proposes a vector control scheme for asynchronous motors of auxiliary machines of an electric locomotive, which implements an extreme method of control according to the criterion of minimizing the consumed current. The analysis of the engine operation is carried out based on its mathematical model in a rotating coordinate system d — q, which is implemented in the MatLab/Simulink software package. As a result of simulation modeling, it was found that the extreme control system with a variable step allows for each fixed value of the electromagnetic moment of the motor in the minimum time to find the optimal (extreme) value of the magnetic flux of the motor rotor, which corresponds to the minimum value of the stator current. The developed model of the motor with vector control is supplemented with an extreme regulator device, which allows achieving the best energy performance of the motor and reducing electrical losses in all operating modes with a minimum search time. The presented research results can be used in the development of energy-saving control systems for an asynchronous motor.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.