Введение к работе
Актуальность работы. 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 приоритетных задач ОАО «РЖД».
Для реализации концепции производства современного энергосберегающего подвижного состава необходимо применение новых принципов построения систем автоматического управления (САУ) на базе микроконтроллерных технологий, позволяющих значительно расширить функции регулирования электромеханических систем и повысить их технико-экономические показатели.
Поэтому тема диссертации, посвященная вопросам обеспечения работоспособности силового оборудования электропоезда переменного тока с микропроцессорным управлением в эксплуатационных и нестационарных режимов работы, является актуальной.
Целью диссертационной работы является обоснование выбора режимов работы тягового электропривода электропоезда для расчета параметров настройки регуляторов САУ, а также выработка рекомендаций по усовершенствованию алгоритмов, позволяющих повысить качество регулирования в переходных режимах работы силового электрооборудования электропоезда.
Основными задачами исследования являются:
1. Разработка способа расчета параметров настройки регуляторов с учетом изменения динамических параметров элементов силовых цепей в
зависимости от режимов работы силового электрооборудования.
2. Разработка компьютерной многофункциональной модели системы автоматического управления тяговым электроприводом с бесконтактным зонно-фазовым регулированием, учитывающей взаимное влияние контактной сети, тягового электрооборудования электропоезда, механической системы колесо-рельс.
3.Выработка рекомендаций по усовершенствованию алгоритмов управления на основе результатов компьютерного моделирования переходных процессов в силовых цепях электропоезда и системе автоматического управления.
Методы исследования. Исследования выполнены на основе применения методов теории линейных систем автоматического управления, теоретических основ электротехники, теории электрических машин, теории электрической тяги, а также методов имитационного математического моделирования.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается аналитическими расчетами, моделированием и сопоставлением результатов моделирования с результатами полученных при государственных испытаниях сотрудниками ВНИИЖТ электросекции опытного электропоезда по токам короткого замыкания тягового трансформатора, углам коммутации тиристорних плеч ВЙП, пульсациям тока цепи ТЭД, пусковым ускорениям и тормозным замедлениям электропоезда. Максимальная относительная погрешность расчетов составляет 11%.
На защиту выносятся:
1.Обоснование расчетных режимов и расчетных соотношений для выбора параметров настройки регуляторов.
2.Рекомендации по адаптивным программным регулировкам
параметров настройки регуляторов и по усовершенствованию алгоритмов управления тяговым электроприводом.
3.Рекомендации по выбору параметров элементов силовых цепей 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.
Практической ценность работы. Результаты аналитических исследований, расчетов параметров настройки регуляторов, компьютерного моделирования и сформулированные на их основании рекомендации использованы для усовершенствования алгоритмов МПСУ при производстве опытной партии электропоездов с целью уменьшения длительности протекания нестационарных процессов, снижения перегрузок преобразователя и тягового электропривода.
Реализация работы. Предложения по адаптивным программным регулировкам параметров настройки регуляторов и по выбору величин стабилизирующих и балластных сопротивлений силовых цепей реализованы при создании комплекта электрооборудования ОАО «Силовые машины» «Электросила.» для опытного электропоезда с зонно-фазовым регулированием.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на международных конференциях и симпозиумах: «Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте (Красноярск, 2005), «Современные технологии транспорту» (СПб 2009), «Eltrans'2005», «Eltrans'2007», «Eltrans'2009» (СПб, 2005,2007,2009). . Личный вклад:
1.Обоснованы расчетные режимы работы электропривода электропоезда и расчетные соотношения для выбора параметров настройки регуляторов.
2.Разработаны рекомендации по усовершенствованию алгоритмов управления тяговым электроприводом.
Публикации. По результатам исследований опубликовано 8 работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов и списка литературы из 96 наименований, содержит 150 страниц основного текста, 14 таблиц, 87 рисунков, 11 страниц списка литературы, 19 страниц приложений.
