Оптимальное управление асинхронным приводом вспомогательных машин электроподвижного состава

Введение. Рассмотрена задача повышения энергоэффективности асинхронного привода, в частности, вспомогательных электрических машин электровоза. Эта публикация является продолжением тематики оптимального управления асинхронными машинами, начатой в No 5, 2021 г. и No 1, 2022 г. в журнале «Вестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта».

Материалы и методы. Для расчета динамических характеристик асинхронного привода применено программное обеспечение SimInTech российской компании «3В Сервис», предназначенное для моделирования различных прикладных задач. С помощью пакета прикладных программ SimInTech разработана математическая модель предлагаемой системы оптимального векторного управления асинхронным двигателем.

Результаты. Было установлено, что применение разработанной системы оптимального управления позволяет уменьшить потребляемый двигателем ток. Представленные результаты имитационного моделирования подтвердили правильность принятых схемотехнических решений.

Обсуждение и заключение. Предложенная система оптимального управления вспомогательными машинами электровоза предназначена для повышения энергоэффективности привода за счет применения нового алгоритма выбора оптимальной величины потокосцепления ротора, которая позволяет уменьшить величину потребляемого двигателем тока. Представленная структура векторного управления может быть успешно реализована на базе современных микроконтроллеров.

1. Самосейко В. Ф., Гуськов В. О. Оптимальное управление асинхронным двигателем по критерию потерь энергии // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. 2020. Т. 12, No 4. С. 775–788. https://doi.org/10.21821/230951802020124775788.

2. Патент No 2402147 Российская Федерация, МПК H02P 21/08, H02P 27/04. Способ оптимального векторного управления асин хронным двигателем: No 2009133125/07: заявл. 04.09.2009: опубл. 20.10.2010 / Изосимов Д. Б., Макаров Л. Н. 16 с.

3. Патент No 2132110 Российская Федерация, МКП Н02Р 21/00. Способ оптимального векторного управления асинхронным электродвигателем и электропривод для осуществления этого способа (варианты): No 98105552/09: заявл. 25.03.1998: опубл. 20.06.1999 / Мищенко В. А., Мищенко Н. И., Мищенко А. В. 35 с.

4. Усольцев А. А. Частотное управление асинхронными двигателями: учеб. пособие. СПб: СПбГУ ИТМО, 2006. 94 с.

5. Моделирование векторного управления асинхронным при водом вспомогательных машин электроподвижного состава /Ю. М. Кулинич [и др.] // Вестник Научно исследовательского института железнодорожного транспорта (Вестник ВНИИЖТ). 2022. Т. 81, No 1. С. 23–30 https://doi.org/10.21780/2223973120228112330.

6. Калачев Ю. Н. SimInTech: моделирование в электроприводе. М.: ДМК Пресс, 2019. 98 с. [Kalachev Yu. N. SimInTech: modelirovaniev elektroprivode [SimInTech: simulation in the electric drive]. Moscow: DMK Press; 2019. 98 p. (In Russ.).

7. Романова В. В., Хромов С. В., Суслов К. В. Анализ воздействующих факторов, влияющих на эксплуатационную надежность низковольтных асинхронных электродвигателей // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2021. Т. 23, No 3. С. 80–89 https://doi.org/10.30724/1998990320212338089.

8. Герман Галкин С. Г., Карташов Б. А., Литвинов С. Н. Модельное проектирование электромеханических мехатронных модулей движения в среде SimInTech. М.: ДМК Пресс, 2021. 494 с.

9. Bellan D. Clarke Transformation Solution of Asymmetrical Transients in Three Phase Circuits. Energies. 2020;13(19):5231. https://doi.org/10.3390/en13195231.

10. Pradeep J., Devanathan R. Adoption of Park’s Transformation for Inverter Fed Drive. International Journal of Power Electronics and Drive System. 2015;5(3):366 373. http://doi.org/10.11591/ijpeds.v5.i3.pp366373.

11. Терехин В. Б. Моделирование систем электропривода в Simulink (Matlab 7/0/1): учеб. пособие. Томск: Издво Томско го политехн. унта, 2008. 320 с.

12. Автоматизация электроподвижного состава: учеб. для вузов по спец. ж. д. транспорта / под ред. А. Н. Савоськина. М.: Транспорт, 1990. 312 с.

13. Кулинич Ю. М., Шухарев С. А., Гуляев А. В. Повышение энергетической эффективности вспомогательных машин электровоза переменного тока // Вестник Научно исследовательского института железнодорожного транспорта (Вестник ВНИИЖТ). 2021. Т. 80, No 5. С. 276–284 https://doi.org/10.21780/222397312021805276284.

14. Электровоз 2ЭС5К (3ЭС5К) магистральный. Руководство по эксплуатации. Книга 3. Новочеркасск, 2004. 31 с.