автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Обоснование выбора параметров тягового преобразователя перспективных тепловозов с электрической передачей переменного тока

На правах рукописи

Перфильев Константин Степанович

ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ПАРАМЕТРОВ ТЯГОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ТЕПЛОВОЗОВ С ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Специальность 05.22.07 - Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2005

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения"

Научный руководитель -доктор технических наук, профессор Грищенко Александр Васильевич

Официальные оппоненты:

Корнев Александр Сергеевич доктор технических наук,

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения"

Защита состоится 29 декабря 2005 г. в 15 00 часов на заседании диссертационного совета Д 218.008.05 при Петербургском государственном университете путей сообщения по адресу: 190031, Санкт-Петербург, Московский пр., д. 9, ауд. 5-407.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Петербургского государственного университета путей сообщения.

Автореферат разослан « 29 » ноября 2005 г.

профессор

Чернов Сергей Сергеевич

кандидат технических наук

Ведущее предприятие:

Ученый секретарь диссертационного совета д.т.н., профессор

21632

и ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В последние годы локомотивный парк железных дорог России значительно устарел и подлежит в основной своей массе замене на новый. Утвержденный в 2002г. типаж перспективного подвижного состава ориентирует разработчиков и производителей тепловозов на широкое внедрение технических решений с использованием тяговых приводов на основе бесколлекторных двигателей и статических преобразователей частоты с микропроцессорными системами управления. Основным типом тягового привода, заложенным в типаже для перспективных грузовых, пассажирских и маневровых тепловозов, является электропередача переменно-переменного тока с асинхронными тяговыми двигателями (АТД). При решении данной задачи следует учесть, что в России в настоящее время отсутствуют тепловозы с АТД, за исключением нескольких опытных образцов маневровых тепловозов с электроприводом на базе инверторов тока. В связи с этим требуется выполнить комплекс сложнейших технических и наукоемких задач по разработке, исследованиям и испытаниям тягового преобразователя частоты и напряжения (ТО) для перспективных тепловозов нового поколения. Учитывая высокую стоимость комплектующего оборудования, следует отметить, что рациональное сочетание экспериментальных методов исследований и методов математического моделирования на стадии проектных разработок является необходимым условием для успешного решения поставленных задач, снижения сроков и стоимости разработок. Поскольку в настоящее время начато проектирование тепловоза типа 2ТЭ25А с АТД и ТП на современной элементной базе, тема диссертации является актуальной и своевременной.

Целью работы является разработка методик расчета и построения тяговых преобразователей для перспективных тепловозов нового поколения с

электропередачей переменно-переменного' ощс национальна*

БИБЛИОТЕКА ' С.Петер! 98

Для ее достижения были поставлены и решены следующие задачи:

- разработка математической модели тягового асинхронного электропривода;

- разработка алгоритма векторного двухзонного управления тяговым электроприводом;

- разработка методики расчета коэффициентов передачи регуляторов системы векторного управления (СУ);

- разработка методики расчета тепловых потерь в силовых ключах ТП;

- разработка методики автоматизированного расчета рабочих характеристик тягового привода;

- разработка алгоритмов ШИМ-модуляции для тяговых электроприводов, выполненных по двух-и трехуровневой схемам;

- разработка алгоритма идентификации параметров АТД с целью коррекции параметров привода в режиме реального времени;

- выполнить комплекс экспериментальных исследований на реальном тяговом преобразователе.

Общая методика исследований. Методической и теоретической базой диссертационной работы являются труды отечественных и зарубежных ученых в области тягового и общепромышленного асинхронного электропривода, устройств преобразования электроэнергии. При решении поставленных в диссертации задач использовались методы математического моделирования с использованием современных компьютерных технологий, теории дифференциальных уравнений и линейной алгебры. Расчеты и моделирование производились с применением широко распространенной в мире программы для выполнения научно-технических расчетов МаиаЬ 6.5, процедуры быстрого преобразования Фурье для проведения спектрального анализа.

Научная новизна результатов, полученных в диссертации, заключается в следующем:

-предложена структурная схема векторной двухзонной системы управления тяговым электроприводом тепловоза с ориентацией по вектору пото-косцепления ротора и изменяющимся в широком диапазоне напряжением питания ТП;

-разработана методика автоматизированного расчета рабочих характеристик тягового привода с учетом насыщения магнитной системы двигателя во всем рабочем диапазоне скоростей и напряжений;

-разработан алгоритм векторной ШИМ-модуляции для ТП, выполненных как по двух-, так и по трехуровневой схемам и способ его практической реализации;

- предложена методика расчета коэффициентов передачи регуляторов системы управления с учетом взаимных перекрестных связей по каналам управления, квантования сигналов по времени и амплитуде, нестабильности параметров объекта управления и воздействия помех;

-разработана методика расчета тепловых потерь в ТП различной структуры;

-разработана методика автоматизированного определения параметров АТД с целью коррекции параметров СУ в режиме реального времени.

Практическая ценность. Предлагаемые в работе математические модели позволяют дать количественную оценку электрических и тепловых нагрузок в основных силовых элементах привода на стадии проектирования, рассчитать параметры системы управления, оценить поведение привода в различных, в том числе нестационарных и аварийных режимах работы, что позволяет дать практические рекомендации для расчета, конструирования, изготовления и отладки ТП, снизить себестоимость проектных работ, ускорить доводку макетных образцов ТП до серийно-выпускаемой продукции. Методики использованы при проектировании ТП тепловоза с электроприводом переменного тока 2ТЭ25А, при расчетах серии вспомогательных преобразователей для питания вспомогательных нагрузок, установленных на тепловозах 2ТЭ25К, ЧМЭЗ и для газотурбовоза.

з

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и одобрены на научно-практической конференции «Транспортный электропривод-2001» (Санкт-Петербург, 2001г.); Всероссийской практической конференции «Частотно-регулируемый электропривод-высокоэффективный инструмент энергоресурсосбережения» (Екатеринбург, 2003г.); IV Международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития электроподвижного состава» (Новочеркасск, 2003г.); научно-технической конференции «Новое в конструкции и технологии обслуживания локомотивов» (С-Петербург, 2003г.); Международной научно-технической конференции «Современное состояние развития приборов силовой электроники и преобразовательной техники» (Саранск, 2004г.), Третьего Международного симпозиума «Электрификация и развитие энергосберегающей инфраструктуры и электроподвижного состава на железнодорожном транспорте» (Санкт-Петербург, 2005), неоднократно докладывались на секции тягового электропривода НТС ФГУП ВНИКТИ, напечатаны в периодической печати.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из 174 страниц машинописного текста и включает в себя введение, пять глав, заключение, три приложения, список литературы, включающий 138 наименований цитируемой литературы. Содержит 76 рисунков, 7 таблиц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы и дана краткая характеристика работы.

В главе 1 на основе обзора работ проанализированы состояние, тенденции развития тягового асинхронного электропривода на отечественных локомотивах и локомотивах ведущих мировых фирм. Отмечен большой

вклад, внесенный в работы по данному направлению ведущих коллективов по разработке тепловозов: НИИЭТМ, ЛИИЖТ, В НИТИ, МИИТ, ВТЗ, БМЗ и др., работы коллективов ученых под руководством В.А.Пречисского, Ю.И. Гусевского, А.Т.Буркова, Я.Ю.Пармаса, А.А.Будницкого, В.В.Литовченко, В.А.Шарова, Д.Л.Киржнера, А.С.Курбасова, Л.Н.Сорина, П.Г.Колпахчьяна, исследования по инверторам тока, выполненные в БГТУ и др. В части разработки алгоритмов управления преобразователями для электроприводов переменного тока на современной элементной базе отмечены работы коллективов МЭИ под руководством В.Ф.Козаченко, В.Н.Острирова, труды Н.Л.Архангельского, В.В.Панкратова и др.

Вместе с тем отмечено, что тепловозов с АТД, построенных с применением современной преобразовательной техники (ЮВТ-транзисторов) в России в настоящее время не существет. При этом работ по исследованию комплекса сложных электромагнитных, тепловых процессов в ТП с ЮВТ-транзисторами, построению систем управления ими чрезвычайно мало, отсутствует практический опыт и понимание специфики применения подобных преобразователей на тепловозах. Таким образом, на основе анализа существующих схемных решений и методических подходов к построению СУ ТП, расчету параметров преобразователей определены цели и задачи работы, выбрана методика исследований.

В главе 2 приведено математическое описание элементов тягового электропривода, системы управления и результаты моделирования.

В соответствии с принятыми допущениями и законами Кирхгофа записаны уравнения АТД в системе координат (х,у), связанной с вектором пото-косцепления ротора, что позволило получить математическую модель АТД. Данная модель используется при синтезе законов векторного управления и расчета коэффициентов передач регуляторов СУ.

Модель преобразователя частоты позволяет на основе информации о рассчитанных в системе управления составляющих вектора напряжения

статора их,иу и угле вектора потокосцепления ротора 0уг сгенерировать

трехфазное напряжение, управляемое в соответствии с методом пространственно-векторной модуляции базовых векторов, которое затем подается на модель АТД. В работе приведена подробная модель трехуровневого инвертора, как наиболее сложного в реализации, показаны примеры применения методики применительно к двухуровневому инвертору.

Основное внимание уделено разработке алгоритмов управления АИН и способам их практической реализации средствами сигнальных процессоров. Для трехуровневого АИН полная система базовых векторов (рис.1) включает в себя 27 векторов. Как и для классического АИН можно выделить шесть различных секторов.

Внутри каждого из секторов дополнительно выделяются четыре различные области, ограниченные сторонами равносторонних треугольников с вершинами в позициях всех возможных базовых векторов сектора. Для каждого из базовых векторов в работе показана схема включения ключей инвертора, приведена векторная диаграмма с указанием амплитуды базового вектора, даны значения фазных напряжений. Результирующий вектор напряжения определяется выражением

в

Рис. 1. Система базовых векторов трехуровневого АИН

б

и, Л-ЫЛг-Р-[и,], (1)

где Шс - напряжение в звене постоянного тока;

Р - матрица преобразования управляющих воздействий [и, ] = со1оп(ц, иь, ис) в фазные напряжения.

В работе для каждой области приведена методика получения управляющих воздействий в зависимости от типа АИН, конкретные формулы для расчета скважностей включения базовых векторов.

Структурная схема системы векторного управления АТД, реализованная на практике и построенная согласно приведенному в работе математическому описанию, представлена на рис.2.

СУ выполнена по принципу ориентации оси "х" по вектору потокосцеп-ления ротора. Задающее воздействие в виде мощности Р, которую должен реализовать АТД, а также сигналы управления: «Тяга/Тормоз», «Вперед/Назад», «Сброс» поступают на СУ от управляющей ЭВМ верхнего уровня. Логическое устройство (ЛУ) в зависимости от заданных сигналов управления и знака действительной частоты вращения (со) определяет знак заданного момента (тяговый или тормозной). В системе имеются контуры регулирования тока намагничивания ротора (с регулятором РТц), тока по оси "х" (с регулятором РТх), тока по оси "у" (с регулятором РТу). Для вычисления электромагнитного момента АТД при изменении потока в системе управления учитывается нелинейный характер изменения индуктивности намагничивания двигателя Ьт\ В системе имеются блоки ограничения момента по максимально-допустимому значению (ОМ) и его ограничение по скольжению (ОМС), задатчик интенсивности момента (ЗИМ). Блок ТРЗ обеспечивает формирование задания величины напряжения в звене постоянного тока на различных режимах работы привода. Блок векторной ШИМ формирует сигналы управления ключами инвертора по принципу широтно-импульсной модуляции базовых векторов.

Рис. 2 Структурная схема системы векторного управления АТД

В задачу синтеза регуляторов СУ входило определение параметров регуляторов контуров тока по оси "х", тока по оси "у" , тока намагничивания ротора. АТД представляет собой многомерный объект управления с взаимными перекрестными связями между каналами управления. Данное обстоятельство и нелинейности в СУ не позволяют синтезировать регуляторы с применением обычных классических средств синтеза. В работе используется методика синтеза регуляторов с применением программы Nonlinear Control Design из пакета Matlab 6.5. Регуляторы всех трех конту-ров-пропорционально-интегральные (ПИ).С целью синтеза ПИ-регуляторов в контурах регулирования тока isx и тока igy построена структурная схема, приведенная на рис.3, где блок Mod_ATD - модель АТД в осях (ху).

__Input РоIrtl

ОЬ-^Ч)-

Ztw-Ordtr Н»М1

JV

Mod_АТО Output Point

2Ur»-Ortf«i HoM2

T(«nsf«i F«n1

JV

—--4-О-

оангн V'

T НИ.It« Not

Un-oif, — Mi кома -

9—

Urn lex UiyteV

■0 imr

HCD_OulypiH

К 1 л 1

0Л01И-1 * \

-Oh

NCO OutPort 11

NCO_Outpart2

0

Рис.3 Структурная схема контуров регулирования тока ¡5Х и тока ¡¡¡у

В процессе расчета также учитываются шумы в каналах измерения токов, изменения параметров АТД при его нагреве и охлаждении, квантование сигналов по времени и амплитуде.

В задачу анализа векторной системы управления входило определение частот среза контуров регулирования с целью выбора минимальной частоты ШИМ-модуляции и определение запасов устойчивости контуров по амплитуде и фазе для обеспечения робастности системы управления. На рис.4 для

одного из контуров показана логарифмическая фазо-частотная характеристика (ЛФЧХ), на которой указаны частота среза и запас по амплитуде и фазе. По найденной частоте среза из условия разделения частот — fk ,

где - частота ШИМ, Щ - собственная частота пропускания САУ, определяется минимальная частота ШИМ-модуляции. Обычно кр = (1,5...3)/г -коэффициент разделения частот.

Ви1е>и|гат

РгапсИзиРаМ Т1М*и1Ш

11® 1«"' 1|' 111 11* 1«* 1»'

Рис. 4 ЛФЧХ разомкнутого контура регулирования тока ¡5Х

Система управления АТД реализует задание на поток АТД и его момент. Расчет данных величин в зависимости от частоты питающего напряжения, а также критического момента, скольжения, фазного тока, фазного напряжения выполнен на основе предложенной в работе методики автоматизированного расчета рабочих характеристик АТД с учетом насыщения магнитной системы двигателя для всех позиций контроллера. В работе приведены результаты расчета для тепловоза 2ТЭ25А с АТД ЭД900.

На основании приведенного математического описания тягового привода разработана соответствующая ему математическая модель. С помощью

ю

данной модели выполнено исследование тягового привода в различных режимах работы. В результате моделирования были получены следующие результаты. На рис.5 приведена осциллограмма процесса трогания тепловоза с места до скорости 7,7км/ч. В установившемся режиме работы выполнен гармонический анализ кривой фазного тока и электромагнитного момента. Для оценки потенциальных возможностей привода по отработке возмущающих воздействий по заданному моменту, оценки качества настройки системы управления, выполнено моделирование процессов скачкообразного сброса и наброса момента (рис.6), торможения привода и перевода его в режим выбега (рис.7). Анализируя осциллограммы, можно сделать выводы, что потенциальное быстродействие привода при сбросе 100% момента составляет не более Юме. Это позволит выполнить эффективную защиту тепловоза от буксования.

УаЬ, (V)

1НШг

■ I ПШШМШШШШШМШ

■ щниннншиищитп

Р. И)

шоо,

Мэ, (н*м)

......Т 1

• г„

ттт

......* -

НИ.'ШШШШ11"'!' ..............

■ '> I (| •( Г.

■и I,... I м; (,ц

1 I а * I I

Рис.5 Линейное напряжение, потокосцепление ротора, момент, фазные токи, частота вращения ротора при трогании тепловоза

а) б)

Рис 6 Процесс скачкообразного сброса момента (а) и наброса (б)

Рис 7 Процесс перехода привода в режим торможения (а) и выбега (б)

Тепловые потери в АИН зависят от многих факторов, которые следует учитывать при проектировании ТП: от типа примененных приборов, структуры ТП, алгоритма ШИМ-модуляции, степени загрузки приборов, рабочего напряжения. В работе предложена методика расчета тепловых потерь в АИН на основе метода математического моделирования электрических процессов в силовых схемах. При этом вычислялись мгновенные значения токов через силовые ЮВТ-транзисторы и диоды. Силовые ключи преобразователя моделировались как идеальные с точки зрения протекания электрических процессов в АИН, однако при расчете тепловых потерь в ключе-

вых элементах использовались паспортные данные по энергии включения, выключения для транзисторов, по восстановлению запирающих свойств диодов, по статическим потерям (зависимости падения напряжения на транзисторах и диодах от тока черех них).

В работе приведена структура разработанной модели по определению тепловых потерь для трехуровневой схемы и выполнено сравнение двух-и трехуровневого АНН по данному критерию. Для трехуровневого инвертора мощность потерь по отношению к двухуровневому составляет 89%.

В главе 3 разработан способ идентификация параметров АТД по кривой тока статора с целью кооррекции параметров СУ в процессе работы привода. Схема идентификации параметров АТД (рис.8) основана на оценке траектории тока статора, которая является динамической реакцией асинхронного двигателя на последовательность переключения ШИМ. Аналитическая модель двигателя функционирует параллельно реальному двигателю. Входные сигналы для нее - напряжение, ток статора и механическая частота вращения вала. Из полученного ряда образцов напряжений и токов рассчитываются соответствующие вектора ив и Ь, которые являются входными для аналитической модели двигателя.

Рис.8 Блок-схема системы идентификации параметров АТД

Уравнения модели используются при подсчете расчетной траектории ¡5 тока статора. Отличие траекторий токов статоров модели и реальной машины есть ошибка, на основе которой в алгоритме идентификации изменяются параметры модели в направлении сближения траекторий. Модель использует алгебраические уравнения, которые являются точным аналитическим решением соответствующих дифференциальных. Аналитическое решение во временной области, приведенное в работе, определяется с использованием преобразования Лапласа и методом припасовывания решения от одного временного интервала к другому. Для идентификации назначаются ряд параметров в виде вектора Х=[ г,, гг х4 х$ х6 ], где г, - сопротивление статора; гг - сопротивление ротора; хв - реактивное сопротивление статора; х,- реактивное сопротивление ротора;

X;, х6 - составляющие значения вектора тока ротора в начале идентификационного интервала.

Смещение расчетной траектории относительно измеренной характеризуется остаточной погрешностью рк, которая сводится к минимуму за счет использования метода наименьших квадратов. Условие

Рк-(Рк)Т->тт (2)

в конечном итоге приводит к нормальному уравнению Гаусса

Г-1Дх+1Х=0, (3)

где (1к -матрица ошибок расчетной и реальной траекторий тока статора. Его приближенное решение с использованием псевдообратной матрицы Ах = -ршу(1) а„ Ки. (4)

В процессе решения используется аппарат линейной алгебры Ма11аЬ6.5. Вектор нового параметра хп+1, характеризующий поведение модели аналитической машины, можно получить как сумму векторов предыдущего параметра х„ и вектора Ах, полученного из уравнения (4)

=х.(5)

Компьютерное моделирование процесса идентификации параметров АТД показано на рис.9. Кривая представляет собой траекторию тока статора двигателя с ШИМ, ¡5 - расчетная траектория. Вначале траектории совершенно не совпадают. На рис.9 (б) показан конечный результат идентификации вектора тока статора после 16 идентификационных циклов. Достигнуто достаточно точное совпадение траекторий. Погрешность расчета составляет около 5%.

а) б>

Рис.9 Траектории тока статора в начале (а) и в конце процесса идентификации (б) В главе 4 описана структурная схема и конструкция ТП на ЮВТ-транз-исторах, приведена фотография опытного образца. СУ (рис.10) состоит из трех плат центрального процессорного устройства (ЦПУ1-ЦПУЗ), платы аналоговых входов и защит (ПАВЗ), платы частотных входов (ПЧВ), платы температурных измерителей (ПТИ), платы дискретных входов/выходов (ПДВВ), платы силовых ключей (ПСК), блоков питания датчиков (БПД), драйверов (БПДР), системы управления (БПСУ), сетевого фильтра (Ф). Приведена структура программного обеспечения (ПО), разработанного для реализации на базе процессора типа Motor Control TMS320LF2407A.

Рис. 10 Структурная схема СУ

В главе 5 приведены результаты практических исследований электрических и тепловых процессов в силовых элементах преобразователя. Электрические процессы в ЮВТ-транзисторе в режиме коммутации аварийного тока показаны на рис.11. На рис.12 показаны осциллограммы тока в силовом ЮВТ-транзисторе и напряжение на нем при выключении (а) и включении (б) в нормальном режиме работы привода. Представленные результаты подтверждают возможность работы преобразователя без снабберных цепей.

Рис. 11 Максимальное перенапряжение на транзисторе 16

Рис.12 Ток в силовом ЮВТ-траизисторе и напряжение на нем при выключении (а) и включении (б)

На рис. 13, рис.14 показаны осциллограммы токов и напряжений, формируемых ТП в различных скоростных режимах. Здесь же показан гармонический анализ кривых тока. На частоте ШИМ 1кГц гармоника тока составляет минус 20дб (10%). Наиболее существенными высшими гармониками являются пятая и седьмая, но они не превышают минус 35дб (1,8%) от основной гармоники.

ИНССТМ!

а) б)

Рис. 13 Осциллограмма фазного тока АТД при трогании привода (а), фазного тока и напряжения на транзисторе при частоте 7,5 Гц (б)

(II ЮПИ

тгамшс * М X 329т«

а) б)

Рис. 14 Осциллограмма фазного тока АТД и линейного напряжения при частоте 10Гц (а), фазного тока при частоте 17 Гц (б)

Преимущества ЮВТ-транзисторов в АИН при использовании ШИМ сочетаются с рядом проблем, одной из которых является проблема «длинного кабеля», соединяющего обмотки АТД с выходом АИН. Прохождение подобного сигнала вызывает волновые процессы в кабеле, приводящие к перенапряжению на зажимах АТД. На осциллограмме (рис. 15) показаны соответствующие напряжения на зажимах преобразователя и двигателя при длине питающего кабеля 30м. На фронтах напряжения у АТД наблюдаются кратковременные выбросы, достигающие по амплитуде 80% от величины питающего напряжения и колебания с частотой около 700 кГц. Данное явление следует учитывать при проектировании АТД и ограничении уровня электромагнитных помех, вызванных работой АИН. Для надежной работы необходимо выполнять усиленную изоляцию первых трех-четырех витков обмотки АТД.

На рис.16 приведена осциллограмма процесса трогания привода. Сначала выполняется намагничивание АТД, затем плавный разгон. Данная осциллограмма полностью соответствует осциллограмме, полученной в процессе моделирования работы привода, что является подтверждением адекватности разработанной модели реальному обьекту.

!!

>

Рис. 15 Напряжение на зажимах ТП и АТД при длине кабеля 30м

км* пяг км мм амна ияг тт см «и»

Рис. 16 Осциллограмма процесса трогания привода

На рис.17 приведена осциллограмма электрического реостатного торможения привода, на рис.18 - осциллограмма работы тормозного регулятора.

1КЛ№ 1ИД1Э ЧМДО Ш» 1ШЯ И*/75

Рис. 17 Электрическое реостатное торможение привода

Поскольку ток в силовых транзисторах имеет очень сложную форму (рис.19), традиционные методы расчета и практического измерения тепловых потерь в них малоэффективны. В работе предложена специальная методика расчета тепловых потерь в ТП, которая учитывает реальный характер изменения тока в силовых ключах.

Для практического определения реальных тепловых потерь в силовых транзисторах и проверки предложенной методики выполнен специально поставленный эксперимент. Потери в двух силовых приборах фазного модуля при фазном токе 470А составили 1900 Вт, что на 11% меньше расчетного значения 2150Вт.

Рис. 19 Форма тока в силовом транзисторе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты представленных в работе исследований позволяют сделать следующие основные выводы:

1. Синтезированная структура системы векторного управления АТД с ориентацией по вектору потокосцепления ротора и алгоритм пространственно-векторной модуляции базовых векторов обеспечивают качественное управление ТП.

2. В результате практических исследований доказано, что разработанная математическая модель тягового асинхронного электропривода, включающая в себя модель АТД, модель силовой части преобразователя частоты, модель СУ, адекватна реальному объекту и может быть использована для расчета электрических и тепловых нагрузок в элементах привода в различных режимах работы. Погрешности расчетных и практических результатов составляют не более 10-12%.

3. Предложенный способ расчета коэффициентов передачи регуляторов СУ с учетом нелинейностей объекта управления, взаимных перекрестных связей по каналам управления, воздействия помех, квантования по времени и амплитуде дает значения расчетных коэффициентов, близких к оптимальным. Погрешность составляет не более 10%.

4. Методика расчета рабочих характеристик АТД с учетом насыщения магнитной системы во всем диапазоне рабочих напряжений позволила получить необходимые исходные данные для управления тяговым приводом.

5. Предложенный способ расчета тепловых потерь в преобразователях различной структуры, выполняемый на основе математического моделирования процессов в силовой схеме, обеспечивает погрешность в расчете не более 11%.

6. Предложенная методика косвенного способа идентификации параметров АТД с использованием легкодоступных для измерения параметров привода обеспечивает точность получаемых результатов на уровне 5%..

7. Исследования проблемы «длинного» кабеля в тяговом приводе с АИН на базе ЮВТ-транзисторов показали необходимось применения усиленной изоляции первых трех-четырех витков статорных обмоток АТД. На тяговом двигателе имеются перенапряжения на фронтах импульсов ШИМ с амплитудой до 80 % и колебания с частотой около 700кГц.

8. Предложенные в работе модели и методики использованы при разработке тягового преобразователя для перспективных тепловозов нового поколения с АТД и серии вспомогательных преобразователей, поставленных

на тепловозы 2ТЭ25К, ЧМЭЗ, а также при расчетах преобразователя мощ- *

ностью 120кВт для газотурбовоза. Результаты выполненной работы могут быть использованы при разработке аналогичного ТП для электровозов нового поколения.

Первоочередными задачами по дальнейшему исследованию ТП следует считать:

-разработку алгоритма защиты от боксования и юза (традиционные алгоритмы могут быть неприемлемы из-за существенно меньшей инерционности и повышенного быстродействия привода на основе АТД);

-повышение энергетических свойств привода на основе АТД за счет внедрения принципа оптимального многозонного управления АТД (по минимуму тока статора, максимуму КПД и др.); -снижение тепловых потерь в преобразователе за счет рационального ал-

I

горитма переключения транзисторов (исключения несущественных кратковременных переключений);

-исследование влияния мертвого времени на гармонический состав тока и момента, разработка алгоритма его компенсации;

-исследования процессов, связанных с электромагнитным излучением ТП, его воздействия на электронную аппаратуру тепловоза;

-разработку технологии построения ТП с целью минимизации массо-габаритных показателей, повышения надежности, долговечности его работы, снижения цены.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Бабков Ю.В., Кайо Ю.Э., Киржнер Д.Л.,Козаченко В.Ф., Перфильев К.С. Прямое микроконтроллерное управление трехуровневыми инверторами напряжения для мощных электроприводов // Привод и управление-2003. №1.-С. 17-22.

2 Бабков Ю.В., Перфильев К.С., Павлюкова Е.А. Применение метода математического моделирования для расчета параметров трехуровневого тягового инвертора. Сост. и перепек, развития электроподвижного состава. Матер. IV Межд.научн.-техн. конф., Новочеркасск: 2003. - С.125-126.

3. Перфильев К.С., Весновский И.В. Система векторного управления тяговым электроприводом с непосредственным регулированием момента и потокосцепления. Труды научн.-практич. конф. «Транспортный электро-привод-2001», 26-28 сентября 2001г., С-Петербург: 2001.

4. Перфильев К.С. Спектральный анализ электромагнитного момента тягового асинхронного электродвигателя с преобразователем на IGBT-транзисторах. Повышение надежности локомотивов и эффективности их работы. Сбор. науч. тр. ПГУПС под ред. Грищенко A.B., Киселева И.Г. - С-Петербург: 2003. - С. 70-72.

5. Перфильев К.С., Романов И.В., Бабков Ю.В. Алгоритм векторного управления тяговым электроприводом с трехуровневым инвертором напряжения. Сост. и перепек, развития электроподвижного состава: Матер. IV Межд.научн.-техн. конф., Новочеркасск: 2003.- С.126-127.

6. Перфильев К.С., Тулумбаев Р.Х. Преобразователь частоты на IGBT-транзисторах для вспомогательных нужд подвижного состава. Труды Все-рос. науч.-практ. конф. «Совершенствование подвижного состава и его обслуживание»:- С-Петербург: 1999.- С.56.

7. Клименко Ю.И., Перфильев К.С., Романов И.В., Бабков Ю.В. Система управления тяговым преобразователем на IGBT-транзисторах для

электровоза ЭП2. Сост. и перепек, развития электроподвижного состава: Матер. IV Межд.научн.-техн. конф., Новочеркасск: 2003. - С.335-336.

8. Перфильев К.С. Алгоритм управления тяговым преобразователем на ЮВТ-транзисторах: Межвуз. сб. науч.тр./ С-Петербург: 2004.-С.104-109.

9. Перфильев К.С., Бабков Ю.В. Сравнение двухуровневой и трехуровневой схем АИН по тепловым потерям. Совр. сост. развития приборов силовой электроники и преобразовательной техники: Мат. Междунар. науч.-техн. конф., Саранск: 2004,- С.34.

10. Перфильев К.С. Преобразователь с широким диапазоном питающего напряжения для вспомогательных приводов тепловоза. Новое в конструкции и технологии обслуживания локомотивов: Тр. науч.-техн. конф. посвященной 100-летию Гаккель Е.А., С-Петербург: 2003.-С. 37-38.

11. Перфильев К.С. Алгоритм управления трехуровневым инвертором напряжения и его реализация на базе ТМ8320ЬР2407А. Мат. Всерос. прак-тич. конф. «Частотно-регулируемый электропривод - высокоэффективный инструмент энергоресурсосбережения» 19-20 февраля 2003г., Екатеринбург: 2003.- С.14-15.

(

Подо, к печати 24.11.05 Печ.л. - 1,5

Печать - ризография Бумага для множит, апп. Формат 60x84 1/16 Тираж 100 экз. Заказ №

190031, Санкт-Петербург, ПГУПС, Московский пр., 9

/

ч

»

t

»25 5 9 1

РНБ Русский фонд

2006-4 29807

i

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ТЯГОВОГО 9 АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА СОВРЕМЕННЫХ ЛОКОМОТИВОВ

1.1. Применение асинхронного тягового электропривода на 9 отечественных локомотивах и локомотивах ведущих мировых фирм

1.2. Преимущества тягового асинхронного электропривода и 15 экономическая целесообразность его внедрения на локомотивах

1.3. Обзор схем тяговых преобразователей частоты и систем 18 управления

1.4. Постановка задачи и методика исследований

2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ТЯГОВОГО 34 ЭЛЕКТРОПРИВОДА И РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ

2.1. Модель тягового электродвигателя

2.2. Модель преобразователя частоты

2.3. Структурная схема системы управления

2.4. Параметрический синтез регуляторов системы управлния

2.5. Методика расчета рабочих характеристик асинхронных 80 тяговых двигателей с учетом насыщения магнитной системы

2.6.Исследование работы привода на различных режимах ра- 86 боты тепловоза методом математического моделирования

2.7 Методика расчета тепловых потерь в тяговом преобразователе

2.8. Выводы по главе

3. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ АСИНХРОННЫХ ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

3.1. Задачи и способы идентификации

3.2. Алгоритм идентификации на кривой тока статора

3.3. Компьютерное моделирование процесса идентификации параметров асинхронных двигателей

3.4. Выводы по главе

4. КОНСТРУКЦИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ И СТРУКТУРА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

4.1. Силовая часть

4.2. Система управления

4.3. Прикладное программное обеспечение

4.4. Выводы по главе

5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА

5.1. Цель экспериментальных исследований

5.2. Исследование электрических процессов в силовых элементах преобразователя

5.3. Трогание локомотива с места, работа в режиме тяги и электрического реостатного торможения

5.4. Гармонический анализ фазных токов и электромагнитного момента

5.5. Проблема «длинного кабеля» при использовании преобразователя частоты

5.6. Экспериментальное определение тепловых потерь в силовых ключах инвертора

5.7. Выводы по главе 5.

Актуальность темы. Основное требование рынка к современным железным дорогам-повышение их мобильности и экономичности. Это связано с изменением структуры производства: переходом от металлоемких изделий к наукоемким потребительским товарам, структуры собственности в рамках производителей и заказчиков новых локомотивов, образованием ОАО «РЖД».

Локомотивный парк железных дорог России в настоящее время данным требованиям не соответствует, поскольку он значительно устарел и подлежит в основной своей массе замене на новый. Утвержденный в 2002г. типаж перспективного подвижного состава [1] ориентирует разработчиков и производителей тепловозов на широкое внедрение технических решений с использованием тяговых приводов на основе бесколлекторных двигателей и статических преобразователей частоты с микропроцессорными системами управления. Основным типом тягового привода, заложенным в типаже для перспективных грузовых, пассажирских и маневровых тепловозов, является электропередача переменно-переменного тока с асинхронными тяговыми двигателями (АТД). При решении данной задачи следует учесть, что в России в настоящее время отсутствуют тепловозы с АТД, за исключением нескольких опытных образцов маневровых тепловозов с электроприводом на базе инверторов тока. В связи с этим требуется выполнить комплекс сложнейших технических и наукоемких задач по разработке, исследованиям и испытаниям тягового преобразователя частоты и напряжения (ТП) для перспективных тепловозов нового поколения. Учитывая высокую стоимость комплектующего оборудования, следует отметить, что рациональное сочетание экспериментальных методов исследований и методов математического моделирования на стадии проектных разработок является необходимым условием для успешного решения поставленных задач, снижения сроков и стоимости разработок. Поскольку в настоящее время начато проектирование тепловоза типа 2ТЭ25А с АТД и ТП на современной элементной базе, тема диссертации является актуальной и своевременной. Несмотря на широкое внедрение во всем мире тепловозов с асинхронным тяговым приводом, в России продолжаются дискуссии по поводу целесообразности его разработки и внедрения. По этой причине в данной работе коротко рассматриваются преимущества асинхронного привода и показана целесообразность его внедрения на локомотивах.

В связи с указанным, объектом предлагаемой работы является тяговый электропривод тепловозов с электропередачей переменно-переменного тока, выполненный с применением преобразователя частоты и напряжения на современной элементной базе (IGBT-транзисторах) и асинхронных электродвигателях.

Предметом исследований является выбор параметров тяговых преобразователей для перспективных тепловозов нового поколения с электропередачей переменно-переменного, разработка методик расчета и построения силовой части и системы управления.

Научная новизна результатов, полученных в диссертации, заключается в следующем:

- предложена структурная схема векторной двухзонной системы управления тяговым электроприводом тепловоза с ориентацией по вектору потокосцепления ротора и изменяющимся в широком диапазоне напряжением питания ТП;

- разработана методика автоматизированного расчета рабочих характеристик тягового привода с учетом насыщения магнитной системы двигателя во всем рабочем диапазоне скоростей и напряжений;

- разработан алгоритм векторной ШИМ-модуляции для ТП, выполненных как по двух-, так и по трехуровневой схемам и способ его практической реализации;

- предложена методика расчета коэффициентов передачи регуляторов системы управления с учетом взаимных перекрестных связей по каналам управления, квантования сигналов по времени и амплитуде, нестабильности параметров объекта управления и воздействия помех;

- разработана методика расчета тепловых потерь в ТП различной структуры;

- разработана методика автоматизированного определения параметров АТД с целью коррекции параметров СУ в режиме реального времени.

Практическая значимость. Предлагаемые в работе математические модели позволяют дать количественную оценку электрических и тепловых нагрузок в основных силовых элементах привода на стадии проектирования, рассчитать параметры системы управления, оценить поведение привода в различных, в том числе нестационарных и аварийных режимах работы, что позволяет дать практические рекомендации для расчета, конструирования, изготовления и отладки ТП, снизить себестоимость проектных работ, ускорить доводку макетных образцов ТП до серийно выпускаемой продукции. Методики использованы при проектировании ТП тепловоза с электроприводом переменного тока 2ТЭ25А, при расчетах серии вспомогательных преобразователей для питания вспомогательных нагрузок, установленных на тепловозах 2ТЭ25К, ЧМЭЗ и для газотурбовоза.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и одобрены на научно-практической конференции «Транспортный электропривод-2001» (Санкт-Петербург, 2001г.), Всероссийской практической конференции «Частотно-регулируемый электропривод-высокоэффективный инструмент энергоресурсосбережения» (Екатеринбург, 2003г.), IV Международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития электроподвижного состава» (Новочеркасск, 2003г.), научно-технической конференции «Новое в конструкции и технологии обслуживания локомотивов» (С-Петербург, 2003г.), Международной научно-технической конференции «Современное состояние развития приборов силовой электроники и преобразовательной техники» (Саранск, 2004г.), Третьего Международного симпозиума «Электрификация и развитие энергосберегающей инфраструктуры и электроподвижного состава на железнодорожном транспорте» (Санкт-Петербург, 2005), неоднократно докладывались на секции тягового электропривода НТС ФГУП ВНИКТИ, опубликованы в периодической печати.

5.7. Выводы по главе 5

Результаты выполненных исследований подтверждают возможность нормальной работы преобразователя без снабберных цепей.

Практически определенные значения коэффициентов передачи регуляторов отличаются от рассчитанных по методике, приведенной в главе 2, не более чем на 12%.

Результаты моделирования процесса трогания тепловоза с места, торможения и разгона с выбега подтверждают адекватность разработанной модели ТП реальному объекту. Все процессы происходят плавно, без рывков и ударов.

Быстродействие привода по отработке заданного момента составляет не более Юме, что позволит выполнять эффективную защиту тепловоза от буксования и юза.

Высшие гармонические составляющие фазного тока (5 и 7 гармоники) при трогании не превышают 1,8% от основной, в районе выхода на режим полной мощности (21 Гц) не более 4%.

При длине проводов, подающих питание на АТД, более Юм следует учитывать эффект «длинного кабеля», проявляющийся в том, что на АТД имеются кратковременные выбросы напряжения до 80% от максимально возможного.

Практически определенные тепловые потери в силовых ключах ТП оказались меньше расчетных на 11%. Данное обстоятельство следует учитывать при проектировании системы охлаждения ТП.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты представленных в работе исследований позволяют сделать следующие основные выводы:

1. В работе решен комплекс основных проблем, связанных с расчетом и построением тяговых преобразователей на современной элементной базе (IGBT-транзисторах), что позволило создать первый в России опытный образец преобразователя для тепловозов нового поколения с асинхронными тяговыми двигателями и частично решить важную народно-хозяйственную задачу по обновлению локомотивного парка.

2. Синтезированная структура системы векторного управления АТД с ориентацией по вектору потокосцепления ротора и алгоритм пространственно-векторной модуляции базовых векторов обеспечивают качественное управление ТП. Высшие гармонические составляющие фазного тока (5 и 7 гармоники) в районе выхода на полную мощность не превышают 4%.

3. В результате практических исследований доказано, что разработанная математическая модель тягового асинхронного электропривода, включающая в себя модель АТД, модель силовой части преобразователя частоты, модель СУ, адекватна реальному объекту и может быть использована для расчета электрических и тепловых нагрузок в элементах привода в различных режимах работы. Погрешности расчетных и практических результатов составляют не более 10-12%.

4. Предложенный способ расчета коэффициентов передачи регуляторов СУ с учетом нелинейностей объекта управления, взаимных перекрестных связей по каналам управления, воздействия помех, квантования по времени и амплитуде дает значения расчетных коэффициентов, близких к оптимальным. Погрешность составляет не более 12%.

5. Методика расчета рабочих характеристик АТД с учетом насыщения магнитной системы во всем диапазоне рабочих напряжений позволила получить необходимые исходные данные для управления тяговым приводом.

6. Предложенный способ расчета тепловых потерь в преобразователях различной структуры, выполняемый на основе математического моделирования процессов в силовой схеме, обеспечивает погрешность в расчете не более 11%.

7. Предложенная методика косвенного способа идентификации параметров АТД с использованием легкодоступных для измерения параметров привода обеспечивает точность получаемых результатов на уровне 5%.

8. Исследования проблемы «длинного» кабеля в тяговом приводе с АИН на базе IGBT-транзисторов показали необходимось применения усиленной изоляции первых трех-четырех витков статорных обмоток АТД. На тяговом двигателе имеются перенапряжения на фронтах импульсов ШИМ с амплитудой до 80 % и колебания с частотой около 700кГц.

Предложенные в работе модели и методики использованы при разработке тягового преобразователя для перспективных тепловозов нового поколения с АТД и серии вспомогательных преобразователей, поставленных на тепловозы 2ТЭ25К, ЧМЭЗ, а также при расчетах преобразователя мощностью 120кВт для газотурбовоза. Результаты выполненной работы могут быть использованы при разработке аналогичного ТП для электровозов нового поколения.

Первоочередными задачами по дальнейшему исследованию ТП следует считать:

- разработку алгоритма защиты от буксования и юза (традиционные алгоритмы могут быть неприемлемы из-за существенно меньшей инерционности и повышенного быстродействия привода на основе АТД);

- повышение энергетических свойств привода на основе АТД за счет внедрения принципа оптимального многозонного управления АТД (по минимуму тока статора, максимуму КПД и др.);

- снижение тепловых потерь в преобразователе за счет рационального алгоритма переключения транзисторов (исключения несущественных кратковременных переключений);

- исследование влияния «мертвого времени» при переключении силовых транзисторов на гармонический состав тока и момента, разработка алгоритма его компенсации;

- исследования процессов, связанных с электромагнитным излучением ТП, его воздействия на электронную аппаратуру тепловоза;

- разработку технологии построения ТП с целью минимизации массо-габаритных показателей, повышения надежности, долговечности его работы, снижения цены.

1. Типы и основные параметры локомотивов. Распоряжение МПС России от 27.11.02 №747 р.

2. Бурков А.Т. Управление электроэнергетическими процессами локомотивов с асинхронным приводом. Дис. . докт. техн. наук. Л., 1981,-451 с.

3. Степанов А.Д., Андерс В.И., Пречисский В.А., Гусевский Ю.И. Электрические передачи переменного тока тепловозов и газотурбовозов. М.: Транспорт, 1982г. 254с

4. Шаров В.А. Исследование электромагнитных процессов в силовых цепях асинхронного тягового привода электрического локомотива. Дис.канд. тех. наук. М., 1981 -182с.

5. Загорский М.В., Котов О.М., Чудаков П.Л. Знакомьтесь: тепловоз ТЭМ21 // Локомотив. 2002. № 6.

6. Киржнер Д.Л. Моделирование электромагнитных процессов в асинхронном тяговом приводе маневрового тепловоза, Труды ВНИТИ вып. 71, Коломна, 1990.

7. Киржнер. Д.Л., Бабков.Ю.В., Загорский.М.В., Котов О.М., Чудаков П.Л. Маневровый тепловоз с электрической передачей переменного тока

8. Сост. и персп. развития электроподвижного состава: Мат. IV Межд. науч-техн. конф. Новочеркасск. 2003. - С. 72-73.

9. И. Курбасов А.С., Седов В.И., Сорин Л.Н. Проектирование тяговых электродвигателей. М.: Транспорт. -С.535.

10. Сорин Л.Н. Повышение эффективности электровозов новых поколений на основе применения современных информационных технологий: Дис. . докт. техн. наук. М., 2005, 284 с.

11. Колпахчьян П.Г. Математическое моделирование процессов в тяговом электроприводе электровозов с асинхронными тяговыми двигателями. Сост. и персп. развития электроподвижного состава: Мат. IV Межд. науч.-тех. конф. Новочеркасск. 2003. - С.68-70.

12. Казаченко В.Ф., Изосимов Д.Б. Алгоритмы и системы цифрового управления электроприводами переменного тока // Электротехника. 1999. №4.- С. 41-51.

13. Козаченко В.Ф. Основные тенденции развития встроенных систем управления двигателями и требования к микроконтроллерам // Chip News. -1999. №1.-С.2-9.

14. Козаченко В., Обухов Н., Трофимов С., Чуев П. Применение DSP-микроконтроллеров фирмы Texas Instruments в преобразователях частоты «Универсал» с системой векторного управления // Электронные компоненты.-2002. №4. -С. 61-54.

15. Архангельский Н.Л, Курнышов Б.С.,.Виноградов А.Б. Новые алгоритмы в управлении асинхронным электроприводом // Электротехника. 1991. № 10.

16. Архангельский H.JI., Виноградов А.Б. Контур тока электропривода с улучшенными регулировочными и энергетическими характеристиками // Электротехника. 1997. №4. - С.6-11.

17. Архангельский Н.Л., Курнышев Б.С., Виноградов А.Б. Система векторного управления асинхронным электроприводом с идентификатором состояния // Электричество. 1991. № 11. - С.47-51.

18. Пат. 2025889 РФ. Способ формирования напряжения на статорных обмотках трехфазного двигателя в регулируемом электроприводе. Архангельский Н.Л., Курнышев Б.С., Виноградов А.Б. и др. Открытия. Изобретения. 1994. № 24.

19. Роговой В.И., Дацковский Л.Х., Абрамов В.И., Моцохейн Б.И. Регулируемый электропривод переменного тока-основа высокоэффективных энергосберегающих технологий // . Электротехника. 1995. №4. -С.52-60.

20. Дацковский Л.Х., Роговой В.И., Абрамов В.И. и др. Современное состояние и тенденции в асинхронном частотно-регулируемом электроприводе (краткий аналитический обзор). Электротехника, 1996, №10. с. 18-28.

21. Панкратов В.В. Векторный широтно-импульсный преобразователь напряжения для электроприводов переменного тока // Электропривод и автоматизация объектов водного транспорта / Новосиб. ин-т инженеров водного транспорта. Новосибирск, 1993. - С. 111-120.

22. Панкратов В.В. Методы синтеза систем автоматического управления электроприводами переменного тока, малочувствительных к изменениям параметров. Дис. . докт. техн. наук. Новосибирск: Новосиб. гос. техн. ун-т, 1997.

23. Литовченко В.В., Баранцев Е.В. Электрические передачи мощности тепловозов с асинхронными двигателями // Локомотив. 2002. № 11. - С. 40-44.

24. Котельников А.В., Белоглазова Н.С. Мировые тенденции развития видов тяги на железных дорогах. Вюник Схщноукрашського нащонального ушверситету. 2001. с. 119-124

25. Локомотивный парк железных дорог Северной Америки // Железные дороги мира 2001 .№ 11.

26. Мощный тепловоз АС 6000 компании General Electric // Железные дороги мира . 1998.№3. -С.26-30.

27. Универсальные тепловозы нового поколения Blue Tiger // Железные дороги мира. 1998. №9. - С.36-40.

28. Тепловоз Hercules с электрической передачей // Железные дороги мира.-2002 .№5.

29. Курбасов А.С. Электровозы нового поколения как фактор улучшения базовых показателей работы железных дорог // Железнодорожный транспорт. -2003. №10.-С. 55-58.

30. Тулупов В.Д. Энергетическая эффективность электровозов переменного тока. М.: Железнодорожный транспорт, 1990, №5, - С.71-73.

31. Жулев О.П. Сравнение систем асинхронного тягового привода. Труды ВЭЛНИИ, Новочеркасск, 1989. вып.30. с 44-58.

32. Покровский С.В. Проблемы внедрения электровозов с бесколлекторными двигателями. ЭТТ, 1993, №6, с.35-37.

33. Грузовая железнодорожная компания Burlington Northern Santa Fe. // Железные дороги мира . 2000. №10.

34. Вольдек А. И. Электрические машины, Л., Энергия, 1966.

35. Костенко М.П., Пиотровский JI.M. Электрические машины. M.-JL: Энергия, часть 2., 1965, с.704.

36. Захарченко Д. Д., Ротанов Н.А., Горчаков Е.В. Тяговые электрические машины и трансформаторы. -М.: Транспорт. -1979 -302с.

37. Трещев И.И. Электромеханические процессы в машинах переменного тока. Л.:Энергия -1980 -343с.

38. Калугин С.П. Разработка алгоритма упраления и выбор структур силовых цепей преобразователя переменного тока в электропередаче автономных локомотивов. Дис. .канд. техн. наук., М., 2003.

39. Бернштейн И.А. Тиристорные преобразователи частоты без звена постоянного тока. М., Энергия, 1968,-88с.

40. Colasse А. (Коласс A.), Masselus J. (Масслю Ж.Э). Применение транзисторов IGBT на железнодорожном подвижном составе // Железные дороги мира.-2001. №02.

41. Флоренцев С.Н., Ковалев Ф.И. Современная элементная база силовой электроники // Электротехника. 1996. №4. -С.2-8.

42. Ковалев Ф.И. Флоренцев С.Н., Силовая электроника: вчера, сегодня, завтра // Электротехника. 1997. №11.- С.2-6.

43. Флоренцев С.Н. Состояние и тенденции развития силовых IGBT-модулей // Электротехника. 2000. №4. - С.2-8.

44. Флоренцев С.Н. Силовая электроника новый этап в развитии // Электротехника. - 2004, №4. - С.2.

45. Dewar S. («ABB Semiconductor», Lenzburg, Switzerland) и др. Стандартные модули XXI века. (Перевод Гринберга Р.П., Рябчинского М.В.) // Электротехника. 2000. №4. - С.9-14.

46. Чибиркин В.В. Создание силовых полупроводниковых приборов для преобразователей электроподвижного состава// Электротехника. 1998. №3. -С. 1-9.

47. Разработка и производство силовых полупроводниковых приборов в ОАО «Электровыпрямитель». Е.М.Гейфман, В.В.Элисеев, А.Н.Епишкин, В.В.Чибиркин. Тр. межд. конф. «МСУТП». Саранск. 1997.

48. Галанов В.И., Шершнев Ю,А., Гуревич М.К., Козлова М.А. Современные мощные полупроводниковые приборы и их функциональные особенности // Электротехника. 1998. №3. -С.48-52.

49. Литовченко В.В., Шаров В.А., Баранцев Е.В., Корзина Е.В. Особенности работы тягового привода электропоезда ЭД6 // Локомотив. 2002, № 7,8.

50. Асанов А.З., Романовский Э.А. Многоуровневые трехфазные автономные инверторы напряжений // Электричество. 2002. №12. - С.42-51.

51. Люттин Т. (LUttin Т.). Покровский С.В., Унифицированные многосистемные преобразователи нового поколения для электровозов с асинхронными тяговыми двигателями. ЖДМ, 2005. №8, с.31-38.

52. Локомотивы семейства Prima Alstom // Железные дороги мира. 2001. №3.

53. Тяговый привод Onix 3000//Железные дороги мира. 1999. №1.

54. Teigelkotter J. (Тайгелькёттер Й.), Sprenger D. (Шпренгер Д). Тяговый преобразователь фирмы Siemens. Железные дороги мира, № 12,1999г.

55. Слежановский О.В., Дацковский Л.Х., Кузнецов И.С. и др. Системы подчиненного регулирования электроприводов переменного тока с вентильными преобразователями. М.: Энергоатомиздат, 1983.

56. Гарнов В.К., Рабинович В.Б., Вишневецкий J1.M. Унифицированные системы автоуправления электроприводом в металлургии. М.: Металлургия, 1977.

57. Сабинин Ю.А., Грузов B.J1. Частотно-регулируемые асинхронные электроприводы. J1.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд, 1985.

58. Кривицкий С.О., Эпштейн И.И. Динамика частотно-регулируемых электроприводов с автономными инверторами. -М., Энергия, 1970. 152с.

59. Тягово-энергетические испытания тепловоза ТЭ120. Отчет И-69-79. Щифр 79.4.14.092. Этап 1, Коломна, 1979.

60. Эйбрахам Л. Обзор методов управления короткозамкнутым асинхронным двигателем. Турин. Италия. Перевод КР-73804. Переводчик Бублик П.Н. 1986.

61. Бродовский В.Н., Иванов Е.С. Привода с частотно-токовым управлением. М.: Энергия. 1974. 168с.

62. Blaschke F. Das Prinzip der Feldorientierung die Grundlage fur die Transvektor-Regelung von Drehfeldmaschinen// Siemens Zeitschrift, 1971/ Bd. 45,-H. 10.-S. 757-760.

63. Ключев В. И. Теория электропривода. 3-е изд., пер. и доп. М.: Энергоатомиздат, 2001. - 697с.

64. Рудаков В.В., Столяров И.М., Дартау В.А. Асинхронные электроприводы с векторным управлением. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1987.

65. Важнов А.И. Переходные процессы в машинах переменного тока. Л.: Энергия-1980. 256с.

66. Шрейнер Р.Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты. Екатеринбург: УРО РАН, 2000. 654 с.

67. Ковач К.П., Рац Н., Переходные процессы в машинах переменного тока. -М.-Л.:Госэнергоиздат, 1963.-744с.

68. Важнов А.И. Электрические машины. Л.: Энергия. 1969. -767 с.

69. Автоматизированный электропривод. Под общей редакцией Н.Ф.Ильинского, М.Г.Юнькова, М.: Энегргоатомиздат,1990.

70. Копылов И.П., Машеров Ф.А., Беспалов В.Я., Математическое моделирование асинхронных машин. М.: Энергия, -1969 -97с.

71. Целемецкий В.А. Матричные математические модели электрических машин переменного тока в фазных координатах. -Изв. АН СССР, Энергетика и транспорт. -1978 №2. с.23-34.

72. Богрый B.C., Русских А.А. , Математическое моделирование тири-сторных преобразователей, М., Энергия, 1972г.

73. Грабовецкий Г.В. Применение коммутационных функций для расчета электромагнитных процессов в вентильном преобразователе частоты с питанием от источника однофазной ЭДС. В кн. Преобразовательная техника. Новосибирск, 1969, вып. 41, с. 12-18.

74. Motor modeling for current control purposes. Analog Devices, Inc./Technologies/Applications motor control. Copyright 1995-1999.

75. Боченков Б.М., Жуков А.А., Судак А.Г. Векторная широтно-импульсная модуляция в устройстве управления асинхронным электроприводом // Автоматизированный электропривод промышленных установок / Новосиб. Электрот. ин-т. Новосибирск. - 1990. - С. 128-134.

76. H.L. Liu, N.S. Choi. DSP based space vector PWM for three-level invertor with dc-link voltage balancing. IEEE IECON Conf. Rec., p. 197-203, 1991.

77. Pou J., Pindado R., Boroyemich D. Limits of the Neutral-Point Balance in Back-to-Back-Connected Three-Lemel Conmerters.

78. Кучумов В.А. Гармонический анализ токов в инверторах напряжения на ЭПС с асинхронными тяговыми двигателями. Электрическая тяга на рубеже веков. Под ред. А.Л.Лисицына . М.: Интекст. 2000. - С . 195-203.

79. Козаченко В., Грибачев С. Перспективная серия микроконтроллеров фирмы Texas Instruements '240х для систем цифрового управления двигателями // CHIP NEWS. Инженерная микроэлектроника-1999, №9. С. 7-14.

80. Лазарев Ю. Библиотека студента MatLab5.2.- Ирина, BHV, Киев, 2000.

81. Matlab. The Language of Tecgnical Computing. Using Simulink. The Mathworks Corporation. 2002.

82. Руденко B.C., Сенько В.И., Чиженко И.М. Основы преобразовательной техники. М.: Высш. Школа, 1980.

83. Моин B.C. Стабилизированные транзисторные преобразователи. -М.: Энергоатомиздат. 1986. -376 е.: ил.

84. Козаченко В.Ф., Обухов Н.А., Миколаенко В.П., Семенчук В.А., Ши-шов Н.Н. Универсальный контроллер для встраиваемых систем управления индукторными двигателями // Электротехника. 1997. №2. - С.7-11.

85. TMS320LF/LC240x DSP, Controllers Reference Guide System and Peripherals, Literature Number: SPRU357 , 2000.

86. TMS320LF/LC240x DSP, Product Data Sheet, May 2000.

87. TMS320C24x DSP Controllers. Reference Set. Volume 2: Peripheral Library and Specific Devices. TI, 1997 - 390 c. (sprul61b).

88. Implementation of a Speed Field Orientated Control of 3-phase AC Induction Motor using TMS320F240 DSP. Application Report. TI - 1998 - 86 c. (spra588)

89. Козаченко В.Ф., Чуев П.В. Уменьшение искажений выходного напряжения инвертора с векторной широтно-импульсной модуляцией . Вестник МЭИ, 2002, №4. С.43—48.

90. Сандлер А.С., Сарбатов Р.С. Автоматическое частотное управление асинхронными двигателями. -М. :Энергия, 1974. 328 с.

91. Управление моментом в регулируемом электроприводе// Электротехника. 1996. №12.

92. Глазенко Т.А., Гончаренко Р.Б. Полупроводниковые преобразователи частоты в электроприводах. -JL: Энергия, 1969. -184с.

93. Теория автоматического управления с выставки. Уч. Для ВУЗов / С.Е.Душин, Н.С.Зотов, Д.Х.Имаев и др.; Под ред. В.Б.Яковлева М.: Высшая школа. 2003 -567 с.

94. Егоров В.Н. Динамика систем электропривода. JL: Энергоатомиздат, 1983.

95. Справочник по теории автоматического управления. Под ред. А.А.Красовского. М.: Наука, 1987. -712с.

96. Основы теории автоматического регулирования. Под ред. В.И.Крутова. М.: Машиностроение. 1984.

97. Шрейнер Р. Т., Дмитренко Ю. А. Оптимальное частотное управление асинхронными электроприводами. Кишинев: "Штиинца", 1982.

98. Панкратов В.В. Синтез нелинейных систем методом больших коэффициентов. Сб.науч. тр.НГТУ. -1997. № 3(8). -С. 31-38.

99. Hoc О.В., Панкратов В.В. Оптимизация динамических режимов в асинхронном приводе на основе метода непрерывной иерархии каналов. Сб.науч. тр.НГТУ. -1997. № 3(8). -С. 79-84.

100. Эпштейн И.И. Автоматизированный электропривод переменного тока. -М.: Энергоиздат, 1982.

101. Булгаков А.А. Частотное управление асинхронными двигателями. М.: Наука, 1966.

102. Новиков Г.В. Учет насыщения асинхронного двигателя при расчетах характеристик постоянно-регулируемого электропривода // Изв. выс. учеб. завед. Электромеханика. 1974. №11. -С.1218-1221.

103. Василенко Г.В. Определение главной индуктивности асинхронного двигателя на стадии проектирования и по результатам испытаний. Состояние и перспективы развития электроподвижного состава: Мат. IV Межд. науч.-тех. конф., Новочеркасск. -2003. -С .239-240.

104. Панкратов В.В. Электромагнитный момент многофазной асинхронной машины с учетом нелинейности кривой намагничивания// Автоматизированные электромеханические системы/ Новосиб. гос. академия водного транспорта. Новосибирск, 1998. - С. 25 - 33.

105. Чеголин П.М. Автоматизация спектрального и корреляционного анализа. М.: Энергия, 1969.

106. Шпинглер Л.А., Войтенко В.А., Ситниченко В.М. Исследование момента асинхронного двигателя в электроприводе с косвенной ориентацией вектора потокосцепления ротора // Электротехника. 1998. №2 С. 54-57.

107. Барский В.А., Брызгалов М.Г.,Горяйнов Н.А., Дубров Н.Н. и др. Создание серии преобразователей частоты для регулируемых асинхронных электроприводов // Электротехника. 2000. №4- С. 15-19.

108. Колпахчьян П.Г., Колпахчьян Г.И., Волков С.Г. Анализ потерь в силовых полупроводниковых приборах в системе «автономный инвертор напря-жения-асинхронный тяговый двигатель» электровоза постоянного тока.

109. Сост. и персп. развития электроподвижного состава: Мат. IV Межд. науч-тех. конф. Новочеркасск. 2003. - С.306-308.

110. Сорин JI.H., Колпахчьян П.Г. Потери в статических преобразователях электровозов постоянного тока с асинхронным тяговым приводом // Вюник Схщноукрашського нацюнального ушверситету iM В.Даля. 2004. С.278-282.

111. Колпаков А.И. Программа теплового расчета SEMISEL. Компоненты и технологии, 2002, № 9.

112. Колпаков А.И. Принципы работы и особенности программы теплового расчеты SEMISEL. Компоненты и технологии, 2004, № 6.

113. Литовченко В.В. Отчет о разработке тягового электропривода тепловоза ТЭП 200. -М.: 1999.

114. Волков А.В. Идентификация потокосцепления ротора частотноре-гулируемого асинхронного двигателя // Электротехника. 2002. № 6 С. 1828.

115. Куракин В.В., Чернышев О.Г. Выбор параметра регулирования тягового асинхронного электропривода локомотива и способ его идентификации. Автоматизированный электропривод промышленных установок. Новосибирск, 1989, с. 42-47.

116. Иванов В.М. Компенсация переменных параметровв системах векторного управления // Электротехника. 2001. №5 С.22-24.

117. Gabriel R., Leonhard W., and Nordby С. Microprocessor control of the converter-fed induction motor. Process Automation 1,1980, pp.35.

118. Zai L.C., Demarko C., Liro T.A. An axtended Kalman filter approach to rotor time constant measurement in PWM induction motor drives. IEEE Trans. Industry Application, 1992, Vol. 28, №1. P.96-104.

119. Holth J. (Хольц Й.), Thimm Т. (Тимм т.) Identification of the machine parameters in a vector-controlled induction motor drive. IEEE transactions on industry applications. 1991, 11/12. p.l 111-1118.

120. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. Определения, теоремы, формулы. Изд.4. Перевод под ред. Ара-мановичаИ.Г. М.: Наука. 1978.

121. Мышкис А.Д. Математика для ВТУЗОВ. Специальные курсы. М.: Наука, 1971.

122. Методы классической и современной теории автоматического управления. Статистическая динамика и идентификация систем автоматического управления. Том.2. Под ред. Пупкова К.А., Егупова Н.Д., М.:Изд. МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2004.

123. Кетков Ю, Кетков А., Шульц М. Matlab 6.x: Программирование численных методов. СПб.: БВХ-Петербург. -2004. 672 е.: ил.

124. Эйкхопфф П. Основы идентификации систем управления. Оценивание параметров и состояния. Перевод с английского Под ред. Н.С.Райбмана . 683с.

125. Пряхин С. Силовые конденсаторы нового поколения РСС HP™ от Ер-cos AG. Электронные компоненты. 2005. №6. С. 41-42.

126. Capasitors for Power Electronics, Epcos AG. 2001.

127. Лещев A.M., Никонов B.B., Солтус К.П., Суслова K.H. Практические рекомендации по применению IGBT-транзисторов. Сб.научн. тр. Всерос. Н.-и. и проект конструкт. Ин-т электровозостр. 1999. - 41. - С. 179-188.

128. Umbricht S. (Умбрихт С.), Luttin Т. (Люттин Т). IGBT-Hochleistungs-Stromrichterfamilie, konfigurierbar for jede Anwendung. Elektrische Bahnen, № 1-2, 2005, p.63-68.

129. Проблема «длинного кабеля» в электроприводах с инверторами // Электротехника. 2002 . №12. - С.24.

130. Геращенко О.А., Федоров А.Г. Техника теплотехнического экспери-^ мента. Киев: Наукова Думка, 1964.f