Підвищення енергоефективності електричного рухомого складу в режимах тяги і рекуперації

Abstract

UA: У роботі виконано аналіз існуючих систем рекуперативного гальмування на ЕРС постійного і змінного струмів. Виявлено їх недоліки та можливі шляхи удосконалення систем автоматичного керування процесу рекуперації. Отримано аналітичні вирази, що описують умови процесу кінцевої тривалості при регулюванні струму обмотки збудження тягового двигуна постійного струму в режимі рекуперації з метою отримання максимальної швидкодії системи регулювання та забезпечення її стабільності. Проведене імітаційне моделювання автоматичного регулювання струму обмотки збудження підтвердило отримані теоретичні результати реалізації максимальної швидкодії. Виконано розробку та дослідження системи керування вхідного 4QSперетворювача на основі гістерезисної модуляції. Визначено регулювальні характеристики та залежності значень діапазону частот комутації від регулювального параметра системи керування ξ та величини вхідної індуктивності. Проведене імітаційне моделювання підтвердило отримані теоретичні результати реалізації максимальної швидкодії. Виконано розробку та дослідження системи керування вхідного 4QSперетворювача ЕРС на основі двосторонньої ШІМ-модуляції. Визначено аналітичні вирази, що описують залежність спектрів вхідного струму та вихідної напруги 4QS-перетворювача, як функцію від частоти живильної мережі та частоти опорного сигналу двосторонньої ШІМ. Виконано розробку та дослідження системи керування вхідного 4QSперетворювача ЕРС на основі компенсаційних методів із двосторонньою ШІМ, які дозволяють отримати покращений гармонічний склад загального вхідного струму електровоза за рахунок синхронізації систем керування окремих перетворювачів та зсуву опорних сигналів ШІМ в окремих каналах один відносно одного на певний електричний кут, що дає ефект зсуву вищих гармонік та реалізації взаємної компенсації вищих гармонік у загальному спожитому струмі. Визначено залежності компенсаційних кутів від числа паралельно працюючих мостів та типу застосованої модуляції. Отримані теоретичні результати були підтверджені імітаційним моделюванням у середовищі MATLAB SIMULINK.

EN: In the work the analysis of existing systems of recuperative inhibition on the EMF of constant and alternating currents is made. Their drawbacks and possible ways of improving the systems of automatic control of the recovery process are revealed. The analytical expressions describing the conditions of the process of finite duration in the regulation of the current of the excitation winding of the traction motor of a direct current in the mode of recovery in order to obtain the maximum speed of the control system and ensure its stability are obtained. A simulated simulation of the automatic control of the current of the excitation winding has been carried out, confirmed the obtained theoretical results of the implementation of maximum speed. The development and research of the control system of the input 4QS-converter based on hysteresis-modulation is carried out. The control parameters and dependences of the values of the switching frequency range on the control parameter ξ and the input inductance values are determined. The conducted simulation confirmed the obtained theoretical results of the implementation of maximum speed. The development and research of the control system of the input 4QS-converter of EMF on the basis of two-way PWM modulation is executed. The analytical expressions describing the dependence of the input current and output voltage spectrum of the 4QS converter, as a function of the frequency of the feeding network and the frequency of the reference signal of the bilateral PWM, are determined. The development and research of the control system of the input 4QS-converter of the EMF on the basis of two-way PWM compensating methods is obtained, which allow obtaining an improved harmonious composition of the total input current of the electric locomotion by synchronizing the control systems of individual transducers and shifting the reference PWM signals in separate channels with respect to one another on a particular electric The angle that gives the effect of shifting higher harmonics and the implementation of the mutual compensation of higher harmonics in the total current consumed. The dependence of compensating angles on the number of parallel working bridges and the type of modulation used is determined. The obtained theoretical results were confirmed by simulation simulation in MATLAB SIMULINK environment.