автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Особенности управления автономным инвертором напряжения на IGBT-транзисторах для тягового асинхронного привода

На правах рукописи

ЛЫЧАГИН Антон Геннадьевич

ОСОБЕННОСТИ УПРАВЛЕНИЯ АВТОНОМНЫМ ИНВЕРТОРОМ НАПРЯЖЕНИЯ НА IGBT-ТРАНЗИСТОРАХ ДЛЯ ТЯГОВОГО АСИНХРОННОГО ПРИВОДА

Специальность:

05.09.03 - «Электротехнические комплексы и системы»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2004

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Петербургский государственный университет путей сообщения Министерства путей сообщения Российской Федерации».

Научный руководитель:

кандидат технических наук ГУЛИН Сергей Алексеевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор ХРИСАНОВ Валерий Иванович

кандидат технических наук СЫРКИН Борис Лазарьевич

Ведущее предприятие:

ЗАО «Центральный научно-исследовательский институт

ТРАНСЭЛЕКТРОПРИБОР»

Защита состоится «23» апреля 2004 года в 13 час. 30 мин на заседании диссертационного совета Д218.008.05 Петербургского государственного университета путей сообщения МПС РФ по адресу: 190031, Санкт-Петербург, Московский проспект д.9, ауд. 5-407. Факс (812) 315-26-21.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Университета.

Отзывы на автореферат, заверенные печатью, просим направлять в совет Университета.

Автореферат разослан «.....» марта 2004 года.

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

Общая характеристика работы. Актуальность темы диссертации.

Серийный электрический подвижной состав отечественных железных дорог, практически не обновлялся в течении последних 15 лет. В 2002 году МПС России утвердило новый типаж и основные параметры локомотивов и поставило задачу создания нового поколения электрического подвижного состава (ЭПС) с асинхронным тяговым приводом (АТП). Мировой опыт показывает, что наибольшее применение в АТП получают силовые преобразователи частоты и напряжения на ЮВТ-транзисторах.

Летом 2003 года на научной конференции «Состояние и перспективы развития электроподвижного состава» (г.Новочеркасск), были даны рекомендации по ускорению процесса создания новых локомотивов. В числе первоочередных направлений были названы:

- применение асинхронного тягового привода на ЭПС постоянного и переменного тока и тепловозах нового поколения;

- развитие автоматизированных систем управления, диагностики и безопасности движения на базе микропроцессоров;

- разработка микропроцессорной системы управления тяговыми и вспомогательными преобразователями.

С целью сокращения сроков разработки, длительности испытаний и доводочных работ при создании нового подвижного состава рекомендовано шире использовать компьютерное моделирование отдельных систем ЭПС и всей электромеханической системы локомотивов в целом.

В марте 2004 года, правление ОАО "Российские железные дороги» утвердило программу создания и освоения производства новых локомотивов в 2004-2010 г.г. В этой программе также предусмотрено освоение серийного производства локомотивов с асинхронным приводом к 2010 году.

В этой связи исследование особенностей управления автономным инвертором напряжения на ЮВТ-транзисторах для тягового асинхронного привода является актуальной задачей.

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА СПтНетг л ц л

о»

Цели и задачи работы.

Целью диссертационной работы является учет влияния параметров IGBT-транзисторов на характеристики АТП и определение особенностей пусковых режимов.

Для достижения этой цели в работе решаются следующие задачи:

- создание комплексной модели асинхронного тягового привода с преобразователем на IGBT-транзисторах, реализующей различные алгоритмы управления и позволяющей исследовать квазиустановившиеся и переходные режимы работы АТП;

- разработка микропроцессорной системы управления (МПСУ) автономным инвертором напряжения (АИН), которая может взаимодействовать с управляющей ЭВМ и составление программ управления для МПСУ и ЭВМ;

- исследование возможности программного способа формирования алгоритмов управления с целью повышения быстродействия существующих систем управления.

Методика исследования.

В диссертационной работе применены методы математического моделирования на ЭВМ, с использованием пакета моделирования Cadence OrCAD, и экспериментальные исследования на физической модели асинхронного тягового привода с автономным инвертором напряжения на IGBT-транзисторах и микропроцессорной системой управления. Адекватность математической модели подтверждена исследованиями на физической модели.

Научная новизна.

1. Разработана математическая модель асинхронного тягового электропривода с учетом реальных параметров IGBT-транзисторов;

2. Определены условия сходимости итераций при расчете переходных и квазиустановившихся процессов в силовых цепях АТП при использовании пакета моделирования Cadence OrCAD.

3. Предложен способ программного формирования алгоритмов управления автономным инвертором напряжения с широтно-импульсной модуляцией

(ШИМ), позволяющий упростить запись алгоритма, уменьшить занимаемый объем памяти и увеличить быстродействие системы управления;

4. Показана необходимость учета параметров IGBT-транзисторов и их влияние на закон регулирования АТП в диапазоне пусковых частот;

5. Проанализированы условия перехода от алгоритмов управления ШИМ и ШИР к работе АТП на полном напряжении;

6. Показана необходимость регулирования коэффициента модуляции при пуске АТП для поддержания постоянного момента.

Практическое значение.

1. Определены условия поддержания постоянства пускового момента АТД и даны рекомендации по выбору коэффициента модуляции при трогании с места и при переходе от ШИМ к 180° управлению с учетом реальных характеристик IGBT-транзисторов;

2. Установлены зависимости потерь в преобразователе на ЮВТ-транзисторах от выходной частоты, коэффициентов заполнения и модуляции, кратности частот при различных алгоритмах управления;

3. Разработан опытный образец микропроцессорной системы управления для асинхронного тягового привода с преобразователем на ЮВТ-транзисторах, а также модули гальванических развязок между микропроцессорной системой управления и силовой частью;

4. Выявлено наличие перенапряжений на обмотках асинхронного тягового двигателя при питании его от автономного инвертора напряжения с IGBT-транзисторами. Даны рекомендации по снижению перенапряжений;

Апробация работы и публикации.

Основные положения диссертационной работы, докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры «Электрическая тяга» ПГУПС, на научно-технической конференции «Ресурсосберегающие технологии и и технические средства на Октябрьской железной дороге» (Санкт-Петербург, ПГУПС, 1999) и на международном симпозиуме Eltrans'2001 (Санкт-Петербург, ПГУПС, 2001).

По теме диссертационной работы опубликовано 6 печатных работ.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, приложений и содержит 175 страниц основного текста, 96 рисунков, 9 таблиц, 7 приложений. Список использованной литературы содержит 65 наименований.

Основное содержание работы.

Во введении

обоснована актуальность темы диссертации. Отмечены преимущества применения на электрическом подвижном составе асинхронных тяговых двигателей по сравнению с коллекторными. Начиная с 70-х годов прошлого века в странах Западной Европы и Японии тяговый подвижной состав с АТП становится одним из основных видов вновь разрабатываемых электрических локомотивов.

Отмечено, что построение систем управления и регулирования с использованием микропроцессорной техники дает возможность упростить настройку системы ее эксплуатацию и обслуживание.

Целью диссертационной работы является учет влияния параметров IGBT-транзисторов на характеристики АТП и определение особенностей пусковых режимов.

В первой главе

выполнен обзор подвижного состава отечественных и зарубежных железных дорог с асинхронным тяговым приводом, включая последние отечественные разработки для электропоезда ЭД6 и электровоза ЭШО. Рассмотрена эволюция силовых преобразователей и систем управления для электрического подвижного состава. Первые серийные образцы ЭПС с асинхронными тяговыми двигателями и тиристорными преобразователями частоты были выпущены в 70-х годах ХХ-века.

Характерной особенностью последних десятилетий является непрерывное совершенствование элементной базы, как для силовых преобразователей, так и для систем управления. С появлением силовых транзисторов (IGBT) - задача создания статических преобразователей для подвижного состава перешла на качественно иной уровень. В настоящее время в промышленно развитых странах Европы и Азии достигнуты значительные успехи в серийном

производстве и эксплуатации подвижного состава с АТП. Основой этих систем АТП является преобразователь на IGBT-транзисторах с МПСУ.

Рассмотрен опыт применения систем управления на подвижном составе. В начале 80-х годов в системах управления тяговым приводом были опробованы первые микропроцессорные узлы. Испытания доказали их пригодность к применению в системах управления на подвижном составе. Для управления различными типами электротехнических систем и промышленных электроприводов в настоящее время также достаточно широко применяются МПСУ.

Первые локомотивы с асинхронными тяговыми двигателями и с частотным регулированием, были изготовлены в нашей стране (ВМЭ1-024, ТЭ120-001, ВЛ80А-751). Вскоре ведущую роль в этом вопросе стали играть немецкие и японские фирмы. В настоящее время Россия вынуждена закупать импортное оборудование для нового ЭПС (электровоза ЭШО и электропоезда ЭД6). Руководством ОАО РЖД поставлена задача создания отечественных систем управления АТП с учетом достижений мировой практики.

Для достижения поставленной, во введении, цели в работе решаются следующие задачи:

- создание комплексной математической модели асинхронного тягового привода с преобразователем на IGBT-транзисторах, реализующей различные алгоритмы управления и позволяющей исследовать квазиустановившиеся и переходные режимы работы АТП;

- разработка микропроцессорной системы управления автономным инвертором напряжения (АИН), которая может взаимодействовать с бортовой ЭВМ и составление программ управления АИН;

- исследование возможности программного формирования алгоритмов управления с целью повышения быстродействия существующих систем управления.

Во второй главе

проанализированы возможности различных пакетов математического компьютерного моделирования. Для разработки и создания модели АТП выбран пакет Cadence OrCAD (Cadence Design System Inc.), объединивший в себе возможности анализа, синтеза, расчета и конструирования электронных

схем и обладающий очень обширной библиотекой электронных компонентов, позволяющий пользователю создавать свои собственные модели и добавлять их в стандартный набор. Данный пакет позволяет использовать графическое представление исходной информации (в виде схемы), отличается простотой редактирования ранее созданных схем, рассчитан, как на моделирование устройств микроэлектроники, так и силовых цепей и поэтому наиболее полно удовлетворяющий поставленным задачам моделирования АТП.

В математической модели АТП, использована модель ЮВТ-транзистора, учитывающая параметры прибора (емкости переходов, величины зарядов на переходах, концентрацию носителей, физические размеры проводящей зоны и другие). Была проверена адекватность модели транзистора с паспортными данными физического прибора. Сравнение результатов моделирования ЮВТ-транзистора с паспортными данными реального прибора (таблица 1), подтверждает адекватность выбранной математической модели, реальному прибору.

Таблица 1

Сравнение паспортных данных и результатов моделирования

ЮВТ-транзистора Eupec i Siemens) BSM200GA120DN

Параметр (при Ic=200A, Ud=600B, Uynp=±15B) Паспортные данные Данные моделирования Расхождение %

Время включения, мкс от 0,19 до 0,38 0,24 в пределах разброса

Время выключения, ^цмкс от 0,63 до 0,92 1,12 17,8

Типичные потери на включение Eon, мДж 30 32,7 8,3

Типичные потери на выключение ECfr, мДж 24 25,4 5,5

Для исследования электромагнитных процессов в асинхронном приводе были разработаны модели алгоритмов управления: широтно-импульсной модуляции (ШИМ), широтно-импульсного регулирования (ШИР) и одноимпульсного алгоритма с изменяемой величиной угла проводимости, реализующего алгоритмы 180, 150, 120 градусов. Каждый из разработанных алгоритмов имеет возможность изменения частоты Также разработана модель гальванической развязки между силовой цепью и системой управления (для соблюдения потенциальных условий работы силовых ключей АИН), как обязательного компонента АТП. В качестве модели АТД принята трехфазная Т-

образная схема замещения, которая позволяет вести расчет мгновенных значений токов и момента при любой форме питающего напряжения.

На рис.1 представлена расчетная схема математической модели АТП, состоящая из моделей системы управления (ALGORITM), блока сопряжения (RAZVAZKA), силового преобразователя на IGBT-транзисторах (AIN), источника питания для преобразователя (Ud) и асинхронного тягового двигателя (ATD). Модель асинхронного тягового двигателя имеет контрольные точки, которые позволяют получать осциллограммы электромагнитного момент - Мэм, тока статора, ротора и намагничивания - Ial, Ia2, lam, фазного напряжения - Val, и модули амплитуд следующих величин: токов статора, ротора и намагничивания - II, 12, Im, напряжения фазы - Va.

В качестве примера в таблице 2 приведены результаты моделирования номинального режима работы АТП с различными алгоритмами управления и их сравнение с паспортными данными тягового асинхронного двигателя. По результатам моделирования (таблица 2) можно сделать вывод об адекватности разработанной модели асинхронного тягового привода. Полученные значения номинального момента и частоты вращения, при использовании различных алгоритмов управления, отличаются от паспортных данных асинхронного двигателя на 2-8%.

Таблица 2

Результаты моделирования номинального режима работы АТП _с основными алгоритмами управления _

Параметр Номинальные значения' Расчетные данные при алгоритмах управления Погрешность расчета

180° ШИР ШИМ

Номинальная частота вращения ротора, об/мин 1480 1479 1480 1481 в пределах погрешности измерений

Номинальный момент на валу, Нм 1105 1160 1150 1020 от -8 % до 4,74%

Номинальный фазный ток, А 208 212 - - 1,8 %

В пакете моделирования OrCAD при расчете сложных объектов, к которым относится и тяговый электропривод, может появляться несходимость расчета, когда на один шаг требуется количество итераций превышающее максимально разрешенное значение для данного расчета. При этом процесс моделирования останавливается. Для преодоления несходимости иттераций следует найти компромисс между требуемым шагом интегрирования и приемлемой погрешностью. В OrCAD задается не относительная, а абсолютная погрешность. При расчете цепей с токами в сотни ампер погрешность в 1-0,5mA (заданная в OrCAD по умолчанию) недостижима, а погрешность в 1-2 ампера, является приемлемой. С целью преодоления несходимостей и сохранения требуемой точности расчета, были выработаны требования к параметрам характеризующим точность расчета процессов в АТП. В таблице 3 представлены значения этих параметров по умолчанию и рекомендуемые. Корректировку параметров следует проводить в два этапа: первый - изменение количества итераций на один шаг, второй - изменение допустимой погрешности.

При моделировании асинхронного привода с алгоритмами ШИР или ШИМ (в динамических режимах), шаг интегрирования следует принимать не более полупериода несущей частоты алгоритма управления.

Ввиду сложности структуры тягового асинхронного привода при его математическом моделировании полупроводниковые приборы, обычно, заменяют идеальными ключами, что позволяет получить результаты моделирования при меньших временных и вычислительных затратах, а также избежать усложнения структуры модели.

В диссертационной работе показано, что при выходной частоте менее половины номинальной погрешность по величине электромагнитного момента при моделировании полупроводниковых приборов идеальными ключами достигает 10% для ШИР и 20% для ШИМ. Таким образом, можно сделать выводы, о том что применение уточненных моделей полупроводниковых приборов при моделировании работы АТП в зоне низких частот, как в. двигательном, так и в генераторном режимах, позволяет получить более точные результаты. Применение моделей полупроводниковых приборов вместо идеальных ключей особенно актуально при оценке потерь в приборах и необходимости получения точных величин токов, напряжений и

электромагнитного момента на АТД и в самом преобразователе.

Таблица 3

_Требования к выбору параметров расчета процессов в АТП_

Обозначение параметра в ОгСАБ Расшифровка параметра Размерность Значение по умолчанию в OrCAD Рекомендуемое значение для АТП

ЯЕШ-ОЬ Допустимая относительная ошибка расчетов I и и % ю-3 0,1

УЫТОЬ Допустимая ошибка расчета напряжения В 10 ^ 1

АВБТОЬ Допустимая ошибка расчета токов А Ю-« 1

вмм Минимальная проводимость ветви цепи См 10 "li 10"*

игл Максимальное количество итераций при расчете по постоянному напряжению - 150 500

ПТ.2 Максимальное количество итераций при расчете передаточных функций - 20 100

ПЪ4 Максимальное количество итераций на одном шаге - 10 100

Моделирование асинхронного тягового привода с реальными характеристиками IGBT-транзисторов, при заданных частоте и напряжении, для алгоритмов управления широтно-импульсного регулирования и широтно-импульсной модуляции, позволило установить следующее:

1. Фазный ток асинхронного двигателя на 10% меньше аналогичного тока модели с идеальными ключами;

2. Пульсация тока при центрированном алгоритме управления в два раза меньше, чем при фронтальном ШИМ;

3. Электромагнитный момент меньше на 8% момента, получаемого на модели с идеальными ключами;

4. При центрированной ШИМ имеет место наименьшая пульсация момента асинхронного тягового двигателя;

5. Алгоритмы управления, использующие в своей основе фронтальный несущий сигнал, дают худшие результаты, чем алгоритмы с центрированной несущей;

6. Количество переключений транзисторов за один период при одинаковой несущей частоте при ШИР будет, всегда, примерно в 3 раза меньше (например при FH=1200 ШИМ-1200 переключений, ШИР - 450 переключений);

»

7. При ШИМ, с повышением несущей частоты форма тока приближается к синусоидальной;

8. Гармонический состав наиболее благоприятен при центрированном алгоритме ШИМ;

9. Алгоритм управления ШИР, с низкими значениями кратности частоты

и коэффициентом заполнения меньше 0,9, нельзя рекомендовать к применению из-за больших пульсаций тока и момента (до 90%).

При трогании с места ЭПС с АТП, наиболее существенным является требование плавного нарастания силы тяги с последующим поддержанием ее на заданном уровне. На рис. 2 приведены осциллограммы фазных токов, напряжений и момента при плавном повышении частоты от 1 до 4Гц и линейном нарастании коэффициента модуляции от 0,02 до 0,15 за первую секунду пуска двигателя. При этом имеют место колебания момента на валу двигателя, достигающие 50%, и неравномерное нарастание скорости его вращения.

Для обеспечения плавного пуска со стабилизацией момента двигателя была исследована зависимость изменения коэффициента модуляции от частоты. На рис.3 показана зависимость коэффициента модуляции от времени,

обеспечивающая поддержание постоянного момента и плавное нарастание скорости двигателя.

Величины показанные на рис.2 и 3, имеют следующие обозначения: V(U133:UPH)*100 - коэффициент модуляции, V(U133:FREQ) - частота на выходе преобразователя, V(U204:_W2) - частота вращения вала двигателя, V(U204:_MEM) - электромагнитный момент на валу двигателя, V(U204:_IA1) -1000 - фазный ток (отнесенный от оси ординат на 1000А), V(U204:_VA1) -фазное напряжение.

Анализ особенностей широтно-импульсной модуляции позволил определить условия изменения коэффициента модуляции для ШИМ (рис.4),обеспечивающие постоянство момента при пуске, и определить условия перехода на алгоритм 180° управления при выходе на номинальный режим работы асинхронного двигателя.

Из рис.4 видно, что для поддержания постоянства момента в зоне отношения частот от 0,1 до 0,9, как в двигательном так и в генераторном режимах, необходимо поддерживать линейную зависимость с коэффициентом модуляции на 12-20% больше чем это следует из закона Костенко. В зоне отношения частот от 0,9 до 1 зависимость принимает параболический характер с нарастанием коэффициента модуляции в 2,5 раза в двигательном, и в 1,7 в генераторном режимах. Для перехода к одноимпульсному режиму коэффициент модуляции надо увеличить до 10 (т.е. еще в 4 раза). Скорость нарастания коэффициента модуляции, зависит от частоты, при которой требуется переход к одноимпульсному режиму.

Таким образом, для алгоритма управления ШИМ, при поддержании постоянного момента, выявлены следующие характерные особенности:

1. При отношении частот ниже 0,1 требуется нелинейное регулирование коэффициента модуляции, с учетом темпа нарастания частоты;

2. При отношении частот от 0,1 до 0,9 коэффициент модуляции линейно зависит от частоты;

3. При отношении частот выше 0,9 коэффициент модуляции пропорционален квадрату частоты;

4. Характеристики АТД с алгоритмом управления ШИМ отличаются от ШИР тем, что при коэффициенте модуляции равном единице и

номинальной выходной частоте преобразователя выходное напряжение составляет 80%, а вращающий момент - 63% от номинальных значений;

5. Центрированная ШИМ при коэффициенте модуляции 10 переходит в одноимпульсный алгоритм управления 180°. При фронтальной ШИМ такой переход, путем увеличения коэффициента модуляции, невозможен.

и

33

II

II

Е Ё . .

я а

X X

«■•е-

I 8

о о

к ш

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

1 ! "1 Г г ГГ

— 1 1 ---н ; 1 Г" II ---- 1 / —

— : | 1 ! 1 Н-/-4- 1 /,! |

----- — — 7 !/' 1 1/Г 4

1 ! 1 } ,

--- 1 1§ ^»

! ; | ( А 1М /ш ! (■ 1 !

1 ---Т | | 1

0 0.1 0.2 0,3 0,4 0,5 0,6 0.7 0.8 0,9 1 1.1 1,2 1,3 отношение частоты питающего напряжения к номинальной Р / Рном

■Двигательный режим ШИМ -

Генераторный режим ШИМ —А—ШИР |

Рис.4 Условия изменения коэффициента модуляции для ШИМ с поддержанием постоянства момента при пуске с выходом на одноимпульсный

алгоритм управления

В третьей главе

рассмотрены вопросы согласования микропроцессорных систем управления (МПСУ) с силовой частью АТП и программные средства МПСУ.

Рассмотрены варианты применения специализированных ЭВМ в структуре МПСУ. Наиболее эффективной, является двухуровневая система управления АТП, состоящая из специализированной бортовой ЭВМ (верхний уровень) и МПСУ (нижний уровень). ЭВМ реализует функции наблюдения и контроля за работой МПСУ и АТП, а также может использоваться для обработки сигналов от обратных связей и выдачи корректирующего воздействия на МПСУ. Основное управление приводом осуществляет микропроцессорная система.

При разработке программы взаимодействия ЭВМ с микроконтроллером ставилось три основных задачи:

1. Программа управления ЭВМ должна выполнять все функции МПСУ и не уступать ему по быстродействию;

2. Интерфейс представления информации - графический;

3. Язык программирования должен позволять применение разных типов ЭВМ и операционных систем.

Наиболее полно, особенно последнему пункту, удовлетворяет язык программирования Java. В качестве многоцелевого языка программирования Java используется для реализации проектов, в которых на первый план выходит условие независимости кода от программно-аппаратной платформы.

Написанная программа верхнего уровня, реализует алгоритм управления широтно-импульсной модуляцией. Могут использоваться правила формирования ШИМ, заложенные как в самой программе, так и в микропроцессорной системе управления. Возможны два режима работы программы «Управление с ЭВМ» и «Наблюдение с ЭВМ». При первом режиме работы все функции МПСУ возлагаются на ЭВМ, а микроконтроллер служит передаточным звеном. Во втором случае все управление ведется с микропроцессорной системы, а ЭВМ дублирует информацию от системы управления и должна обеспечивать обработку обратных связей с выработкой необходимых корректирующих воздействий на МПСУ.

На современном подвижном составе следует применять комбинированную систему управления. При таком подходе система управления разделяет функции управления АТП, контроля и диагностики между МПСУ и специализированной ЭВМ. В штатном режиме работы управление АТП ведется от МПСУ. ЭВМ контролирует работу привода и информирует машиниста о его текущем состоянии. В аварийных режимах работы (юз, боксование, выход из строя МПСУ) специализированная ЭВМ принимает управление тяговым приводом и выполняет полностью или частично функции МПСУ (в зависимости от работоспособности последней). Также специализированная ЭВМ установленная на локомотиве дает дополнительные возможности по диагностике, настройке и ремонту АТП в условиях депо.

Для проведения экспериментальных исследований асинхронного тягового привода на IGBT-транзисторах, на основе микроконтроллера Intel MCS51 разработана МПСУ, реализующая ШИМ. Для разработанной микропроцессорной системы составлена программа управления автономным инвертором напряжения на языке программирования Ассемблер, которая

формирует алгоритм управления «центрированный ШИМ» с учетом межкоммутационных пауз.

Разработан способ программного формирования традиционных алгоритмов управления. Рассмотрим этот способ сначала на примере 180° алгоритма. Комбинации открытых (1) и закрытых (0) ключей приведены в таблице 4. Эти комбинации можно представить в виде двоичных кодов, которым соответствуют десятичные числа. Эти числа для всех 60° зон оказываются кратными числу Для более компактной записи

разделим эти десятичные числа на 7 и полученные величины будем называть десятичными кодами.

Для исключения возможности короткого замыкания на входе инвертора при его работе, необходимы межкоммутационные паузы, когда открыты только два полупроводниковых прибора. Для этого необходимо открывать очередной транзистор с задержкой 5-10мкс, после запирания предыдущего.

В алгоритме управления ШИМ для создания пауз дополнительно используются еще два состояния. Включению всех фаз инвертора на " + " соответствует двоичный код 010101 или десятичное число 21=16+4+1. Включению всех фаз на "-" соответствует двоичный код 101010 или десятичное число 42=32+8+2. При делении этих чисел на 7 получаем соответственно десятичные коды 3 и 6.

ШИМ реализуется чередованием комбинаций открытых ключей, которое можно обозначить последовательностью десятичных кодов 3 г Ь 6 Ь а, 3 a Ь б Ь а... . Значения переменных а и Ь изменяются в каждой 60° зоне в соответствии с рис.5. Количество комбинаций 3 а Ь 6 Ь а в пределах каждой 60° зоны определяется отношением несущей и выходной частот.

7 | 1 1 4 1 7

8 5 1 2 , 1 8

О 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360

Рис. 5 Временная диаграмма для ШИМ

На рис.6 показана блок схема реализации предложенного программного способа формирования ШИМ.

В начале алгоритма задаются значения: текущей выходной частоты инвертора fßbix, определяемой скоростью поезда в данный момент, максимальной выходной частоты — fßbix^, кратности частот - е, количество периодов выходной частоты, проходящих на одной и той же частоте - к, начальные значения переменных а=7 и Ь=8, определяющие состояние ключевых элементов в первые 30°.

После установки начальных значений, производится проверка на достижение максимальной частоты по условию (fßbix <, fßbix^). Если максимальная частота достигнута, то происходит переход, к алгоритму управления 180° и работа алгоритма ШИМ завершается. Если febix < йых^, то начинается формирование алгоритма ШИМ, где определяется величина текущего значения несущей частоты Бн=вых*е. Переменным min и max присваиваются значения, соответствующие данной выходной частоте: min = -xl* fBbix+FH; max = x2* febix+FH.

Выражения шш^вых) и шаховых) являтся уравнениями прямых, ограничивающих значения несущей частоты, где xl и х2 коэффициенты, определенные заранее по условиям пуска асинхронного привода заложеным в алгоритм в виде готовых значений.

Проверяется условие, что полученное значение несущей частоты находится в интервале между min и шах. Если FH ВЫХОДИТ за ограничения, то кратность уменьшается на шесть и цикл повторяется до тех пор, пока

значение несущей частоты не попадет в требуемый интервал.

Если FH находится в этом интервале, то определяется количество периодов несущей частоты, приходящихся на 60° выходной частоты - п=е/6. По результатам определения количества периодов принимается решение о работе алгоритма управления с четным или нечетным ШИМ.

Для формирования импульсов управления используется 29 подпрограмм, которые выводят в порт микроконтроллера определенную последовательность импульсов. Подпрограммы №0 и №1 выводят в порт соответственно последовательности 6,а,Ь и 3,а,Ь, при этом в качестве переменных аи Ь выводятся значения, присвоенные им в данный момент. Все остальные подпрограммы выводят в порт последовательность 3,а,Ь,6,Ь,а определенное количество раз.

Для обращения к подпрограммам используется ссылка с возвратом. Для четного ШИМ с целью обращения к разным подпрограммам используются переменные п и т. При этом ссылка производится на ту подпрограмму, номер которой в данный момент равен переменным п или т.

Для нечётного ШИМ используется несколько ссылок подряд. Например, ссылка означает, что сначала выполняется подпрограмма №0,

затем подпрограмма с номером, которому в данный момент равна переменная п, затем выполняется подпрограмма №1. После этого алгоритм возвращается на тот же шаг, с которого была выполнена ссылка.

Разработанный способ программного формирования алгоритма управления ШИМ, с учетом межкоммутационных пауз, заменяет традиционное формирование алгоритмов управления ШИМ аналоговым (захват-сравнение) или табличным способом.

При переходе из одной зоны в другую последовательность операций остается неизменной, что позволяет упростить программную реализацию и тем самым повысить надежность и быстродействие систем управления АИН.

Предложенный принцип программной реализации может быть применен и к другим известным алгоритмам управления (например, ШИР).

СНачалр

Тнет

С^Тконец^)

Гп'&ъсре

тш = -х1*£вых+Бн тах=х2*&ых+Бн

]е= е-б[—

|п-Р+1|

Рис. б Блок-схема выполнения программы для алгоритма управления широтно-импульсной модуляцией

В четвертой главе

приведены результаты экспериментальных исследований, подтверждающие адекватность математической модели. Экспериментальные исследования проводились на двух установках, состоящих из тягового асинхронного двигателя и статического преобразователя частоты и напряжения на ЮБТ-транзисторах.

В одной из них использовался асинхронный двигатель типа АК91-8, мощностью 40кВт. Инерцию поезда при пуске и торможении имитировал маховик диаметром 1,7м с моментом инерции 132,4 кг*м2 и соединенный с асинхронным двигателем через редуктор с передаточным отношением 8,11. Это позволяло воспроизводить на физической модели процессы пуска АТП в натуральном масштабе времени.

При экспериментальных исследованиях было установлено, что запирание ЮБТ-транзистора сопровождается перенапряжениями на обмотках АТД с кратностью 2. Величина перенапряжений зависит от времени запирания транзистора и отличается нестабильностью. Подключение ЯС-цепей к фазовым обмоткам АТД позволило снизить кратность перенапряжений до 1,1.

Экспериментально подтверждено, что для перехода на алгоритм 180° управления необходимо увеличить коэффициент модуляции при ШИМ до 10.

В диссертации показана зависимость отношения амплитуды первой гармоники линейного напряжения на АТД к входному напряжению АИН от коэффициента модуляции Км, полученная по экспериментальным и расчетным данным.

При Км < 1 количество импульсов в кривой выходного напряжения АИН равно отношению несущей частоты к модулирующей. При увеличении коэффициента модуляции свыше единицы происходит постепенное уменьшение количества импульсов в выходном напряжении АИН за счет исчезновения наиболее коротких пауз, расположенных в середине полупериода модулирующего напряжения. При увеличении Км свыше 8,2 отношение амплитуды первой гармоники выходного напряжения АИН возрастает медленно и не достигает теоретической величины так как в момент

смены полярности модулирующего напряжения в выходном напряжении АИН образуется пауза. В таблице 5 представлена зависимость числа импульсов за

полупериод от коэффициента модуляции Км. На рис.7 представлены осциллограммы, полученные по экспериментальным данным и по результатам компьютерного моделирования с использованием разработанной во 2-ой главе математической модели, при одинаковых параметрах АТП. Расхождение расчетных и экспериментальных значений амплитуд напряжения и тока не более 6%.

Заключение.

Основные результаты работы можно сформулировать следующим образом:

1. Математическая модель преобразователя на идеальных ключах не вполне адекватно отражает процессы изменения токов и напряжений на выходе инвертора. В зоне низких частот моделирование на идеальных ключах дает завышение вращающего момента на 15-25% по сравнению с моделью на IGBT-транзисторах.

2. Для поддержания постоянства момента тягового асинхронного двигателя, в процессе трогания поезда коэффициент модуляции необходимо изменять от 0,15 до единицы по линейному закону в функции частоты, а от 1 до 10 - по квадратичному с переходом при номинальной выходной частоте инвертора на 180° алгоритм управления.

3. Экспериментально установлено, что при запирании IGBT-транзистора на обмотках АТД возникают двухкратные перенапряжения, которые можно снизить до безопасных величин подключением защитных RC-цепей параллельно фазным обмоткам двигателя.

4. Разработано программное обеспечение управления бортовой ЭВМ верхнего уровня на кроссплатформенном языке программирования Java, позволяющем выполнять программу независимо от аппаратного и программного обеспечения ЭВМ. Разработанная программа позволяет задавать закон регулирования в виде графика с последующей его передачей в МПСУ для управления АИН.

5. Разработан новый способ программного формирования алгоритма управления АИН с ШИМ (с учетом межкоммутационных пауз), который позволяет упростить программную реализацию, повысить надежность и быстродействие систем управления. За счет алгоритмизации программного обеспечения возможно формирование импульсов управления ШИМ даже на 8-ми разрядном микроконтроллере.

Основные положения диссертации изложены в работах.

1. Ширяев А.В., Теплое Е.Е., Лычагин А. Г.

Опыт применения оптронных раззязок в микропроцессорной системе управления. Сб. «Электровозостроение», т.41, Новочеркасск, ВЭЛНИИ, 1999, С141-147.

2. Ширяев А.В., Лычагин А.Г., Братин А.Г.

Асинхронный привод и ресурсосбережение. Тезисы докладов научно-технической конференции «Ресурсосберегающие технологии и технические средства на Окт.ж.д.», СПб, 1999, с.57-58.

3. Лычагин А.Г.

Обеспечение помехоустойчивости систем управления асинхронным тяговым приводом.

Труды молодых ученых, аспирантов и докторантов, Выпуск 5, ПГУПС, 2001.С.7-9.

4. Лычагин А.Г.

Формирование прямоугольного импульсного сигнала управления асинхронным тяговым приводом.

«Электрификация и развитие железнодорожного транспорта России. Традиции, современность перспективы». Тезисы докладов на международном симпозиуме Eltrans-2001, СПб, ПГУПС, 2001, с. 129.

5. Лычагин А.Г.

Наладка системы управления асинхронным тяговым приводом. Исследования и разработки ресурсосберегающих технологий на железнодорожном транспорте., Межвузовский сборник научных трудов, Самара, 2002, с.258-260.

6. Лычагин А.Г.

Обеспечение сходимости расчета силовых цепей тягового электропривода при компьютерном моделировании в пакете OrCAD. «Железнодорожный транспорт: проблемы и решения», Межвузовский сборник трудов молодых ученых, аспирантов и докторантов., Выпуск 6, СПб, ПГУПС, 2003, с. 102-104.

Автор выражает благодарность заслуженному работнику транспорта РФ профессору, доктору технических наук Плаксу Алексею Владимировичу за многолетнюю помощь и большой личный вклад в подготовку диссертационной работы.

Подписано к печати 17.03.2004 Печ.л. -1.5

Печать - ризография. Бумага для множит, апп. Формат 60x84 1\16

Тираж 100 экз. Заказ № Д.Э5,

Тип. ПГУПС 190031, С-Петербург, Московский пр.9

24

Р-5970

Введение

Глава

Развитие асинхронного тягового привода на отечественных и зарубежных железных дорогах

1.1. Развитие силовых преобразователей для асинхронного тягового привода

1.2. Развитие систем управления асинхронным тяговым приводом

1.3. Применение IGBT-транзисторов на отечественном подвижном составе

1.4. Постановка цели и задач работы

Глава

Математическое моделирование частотно - управляемого асинхронного тягового привода с IGBT-транзисторами

2.1. Средства математического моделирования процессов в электротехнических комплексах и системах

2.2. Математическая модель асинхронного тягового привода с IGBT-транзисторами

2.2.1 Модель IGBT-транзистора в OrCAD и проверка ее адекватности

2.2.2 Модели алгоритмов управления асинхронным тяговым приводом

2.2.3 Модели асинхронного двигателя и автономного инвертора напряжения на IGBT-транзисторах

2.3. Анализ работы асинхронного тягового привода при различных алгоритмах управления АИН

2.3.1 Моделирование частотного регулирования при синусоидальном напряжении питания АТД

2.3.2 Анализ влияния формы напряжения на АТД

2.3.3 Анализ влияния характеристик полупроводниковых приборов на результаты моделирования

2.4. Оценка потерь в преобразователе на IGBT-транзисторах при различных алгоритмах управления

2.5. Анализ особенностей широтно-импульсной модуляции

2.6. Выводы по главе

Глава

Согласование системы управления с силовой частью.

Программные средства МПСУ.

3.1. Варианты структуры систем управления асинхронным тяговым приводом

3.2. Микропроцессорная система управления

3.3. Программные средства управления МПСУ и сопряжения ее с системой управления верхнего уровня

3.4. Сопряжение микропроцессорных систем управления с силовым преобразователем на ЮВТ-транзисторах 122 3.4.1 Плата сопряжения микропроцессорного контроллера с силовой частью - драйвер и его настройка 122 3.4.2. Плата сопряжения микропроцессорного контроллера с силовой частью - формирователь импульсов

3.4.3 Методика наладки формирователей импульсов

3.5. Программная реализация алгоритмов управления АТП

3.5.1 Алгоритм управления с углом проводимости 180°

3.5.2 Алгоритм управления - четный ШИМ

3.5.3 Алгоритм управления - нечетный ШИМ

3.5.4 Блок-схема программы выполнения алгоритма управления ШИМ

3.6. Выводы по главе

Глава

Экспериментальные исследования

4.1. Экспериментальные установки

4.2. Процесс изменения напряжения на переходе коллектор-эмиттер при отпирании и запирании IGBT-транзистора

4.3. Перенапряжения на обмотках асинхронного тягового двигателя при работе АИН с алгоритмом ШИМ

4.4. Зависимость напряжения от коэффициента модуляции

4.5. Выводы по главе

С появлением электрических машин большой мощности начался процесс внедрения электрического подвижного состава (ЭПС) на Железных дорогах мира. С момента создания первого электровоза основное направления развития ЭПС - улучшение тягово-энергетических свойств.

Современный электроподвижной состав, проектируемый для высоких скоростей движения, нуждается в тяговых двигателях мощностью 15 ООквт и более. Мощность коллекторных тяговых двигателей при индивидуальном приводе, для магистральных локомотивов не превышает ЮООквт. Дальнейшее увеличение мощности тяговых двигателей постоянного тока ограничивается механической и коммутационной напряженностью коллектора. Эти ограничения отпадают при переходе на асинхронные тяговые двигатели.

Таким образом, одним из наиболее важных направлений развития тягового привода электрического подвижного состава, является применение асинхронного тягового двигателя. Как известно, применение последнего, дает ощутимые преимущества перед коллекторными двигателями постоянного тока, такие как: уменьшение массогабаритных показателей, при одинаковой с коллекторными машинами, мощности; снижение расходов связанных с созданием и эксплуатацией тяговых двигателей; повышение коэффициента использования сцепного веса; увеличение мощности одного двигателя и как следствие повышение мощности ЭПС в целом.

Первые опыты по применению асинхронного двигателя в качестве тягового были предприняты еще в 1930 году при создании венгерского электровоза, на котором были применены электромашинные преобразователи. Позднее подобный асинхронный тяговый привод (АТП) был реализован на электровозах французских железных дорог (SNCF). В нашей стране первые опыты создания АТП относятся к 1965 году [2], причем для преобразования и регулирования электроэнергии были применены полупроводниковые преобразовательные установки. Однако данные разработки, не вышли за рамки экспериментов, так как в то время уровень элементной базы, не обеспечивал требуемые массогабаритные показатели и необходимую степень надежности.

Новым импульсом для создания подвижного состава с асинхронным тяговым приводом послужило развитие полупроводниковой техники. Создание силовых полупроводниковых тиристоров и диодов, обладающих высокими динамическими характеристиками, позволили вернуться к вопросам создания асинхронного тягового привода. Начиная с 70-х годов прошлого века в странах Западной Европы и Японии подвижной состав с АТП, становится одним из основных видов вновь разрабатываемых электрических локомотивов. С появлением силовых транзисторов (IGBT) — задача создания статических преобразователей для подвижного - состава перешла на качественно иной уровень реализации и перестала являться серьезным техническим препятствием. В настоящее время в промышленно развитых странах достигнуты значительные успехи в серийном производстве и. эксплуатации подвижного состава с АТП. Основные производители подобного подвижного состава в Европе - это концерны Siemens, AEG, GEC Alstom и ВВС.

Примеры применения частотно-управляемого асинхронного тягового электропривода на транспорте приведены в работах А.Е.Алексеева, А.С.Аваткова, А.Т.Буркова, Н.П.Семенова, Н.А.Ротанова, В.В.Литовченко, А.М.Солодунова, Ю.Г.Быкова и других авторов.

Самым большим препятствием при внедрении АТП на подвижном составе - является необходимость применения системы управления. В отличие от коллекторного привода постоянного тока, применение асинхронного, требует разработки сложных и эффективных систем управления, так как в условиях подвижного состава мы не имеем возможности, получить трехфазную синусоидальную питающую сеть, а режимы работы тягового привода накладывают дополнительные требования к применению АТП и систем управления. В нашей стране добавляются тяжелые климатические условия и широкие диапазоны перепада напряжений в контактной сети.

Применение систем управления было начато в 70-х годах XX века. Первоначально в них применялась аналоговая элементная база. В начале 80-х годов были опробованы первые микропроцессорные узлы. Их испытания доказали пригодность микропроцессорных узлов к применению в системах управления на подвижном составе. Однако успехи, достигнутые применением отдельных микропроцессорных узлов, вкрапленных в аналоговую, и даже в цифровую систему с жесткой логикой не могли дать того эффекта, который бы обеспечивали модульные комплексные системы управления. Базой для таких систем могли стать микроконтроллеры, распределенные по поезду и связанные современной системой передачи данных.

Современные аналоговые и цифровые системы управления решают задачи управления и защиты управляемых объектов с помощью отдельных функциональных блоков. Совместить решение задач управления регулирования и защиты на базе чисто аппаратных средств электроники затруднительно. Существенным недостатком аппаратных систем управления является узкая специализация и сложная перенастраиваемость решаемых ими задач.

Построение систем управления и регулирования с использованием микропроцессорной техники дает возможность усовершенствовать изготовление аппаратуры, упростить ее эксплуатацию и обслуживание, а также повысить гибкость управления при наладке системы. Использование процессорных систем позволяет программным методом решать задачи управления, регулирования, защиты и диагностики управляемого объекта.

На современном этапе развития электронно-вычислительной техники для сокращения сроков разработки новых поколений электрического подвижного состава, следует более широко внедрять методы математического компьютерного моделирования, как отдельных систем ЭПС, так и всего электромеханического комплекса в целом.

Применение компьютерного математического моделирования началось в 80-х годах прошлого века. Интерес к нему увеличивался вместе с ростом вычислительной мощности ПЭВМ. С появлением общедоступных пакетов программ математического моделирования разработка моделей различных устройств и узлов ЭПС перестала быть узкоспециализированной задачей, которая требовала привлечения профессиональных программистов и математиков.

В заключение следует сказать, что летом 2003 года на научной конференции «Состояние и перспективы развития электроподвижного состава» (г.Новочеркасск), были даны рекомендации по ускорению процесса создания новых локомотивов [59], а в марте 2004 года, правление ОАО "Российские железные дороги» утвердило программу создания и освоения производства новых локомотивов в 2004-2010 г.г. В этой программе также предусмотрено освоение серийного производства локомотивов с асинхронным приводом к 2010 году.

Таким образом, исследование особенностей управления автономным инвертором напряжения на IGBT-транзисторах для тягового асинхронного привода является актуальной задачей для железнодорожного транспорта.

На рисунке В.1 представлена структура диссертационной работы.

СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

ОБЪЕКТ

ЦЕЛЬ МЕТОДЫ

ЗАДАЧИ

РЕЗУЛЬТАТ

Асинхронный тяговый привод с автономным инвертором напряжения на IGBT-транзисторах I

Учет влияния параметров IGBT-транзисторов на характеристики асинхронного тягового привода и определение особенностей пусковых режимов I

Компьютерное математическое моделирование Создание опытной МПСУ

Г 1 1 Г УГ 1 J 1

Выбор программы моделирова ния Создание моделей Оценка потерь в АИН Определение закона регулирования для ШИМ Программное обеспечение верхнего уровня Программное обеспечение нижнего уровня Проверка расчетных данных г i 1 1 г 1 1 !

Адекватность математической модели АТП с АИН на IGBT-транзисторах Физическая модель МПСУ с АИН на IGBT-транзисторах

Упрощение программного обеспечения, повышение надежности, ЭФФЕКТ увеличение быстродействия систем управления за счет алгоритмизации программного обеспечения

Поддержание постоянного момента при трогании с места

Рис, В. 1 Структура диссертационной работы

Основные результаты работы можно сформулировать следующим образом:

1. Математическая модель преобразователя на идеальных ключах не вполне адекватно отражает процессы изменения токов и напряжений на выходе инвертора. В зоне низких частот моделирование на идеальных ключах дает завышение вращающего момента на 15-25% по сравнению с моделью на IGBT-транзисторах.

2. Для поддержания постоянства момента тягового асинхронного двигателя, в процессе трогания поезда коэффициент модуляции необходимо изменять от 0,15 до единицы по линейному закону в функции частоты, а от 1 до 10 - по квадратичному с переходом при номинальной выходной частоте инвертора на 180° алгоритм управления.

3. Экспериментально установлено, что при запирании IGBT-транзистора на обмотках АТД возникают двухкратные перенапряжения, которые можно снизить до безопасных величин подключением защитных RC-цепей параллельно фазным обмоткам двигателя.

4. Разработано программное обеспечение управления бортовой ЭВМ верхнего уровня на кроссплатформенном языке программирования Java, позволяющем выполнять программу независимо от аппаратного и программного обеспечения ЭВМ. Разработанная программа позволяет задавать закон регулирования в виде графика с последующей его передачей в МПСУ для управления АИН.

5. Разработан новый способ программного формирования алгоритма управления АИН с ШИМ (с учетом межкоммутационных пауз), который позволяет упростить программную реализацию, повысить надежность и быстродействие систем управления. За счет алгоритмизации программного обеспечения возможно формирование импульсов управления ШИМ даже на 8-ми разрядном микроконтроллере.

Заключение

1. Электроподвижной состав с асинхронными тяговыми двигателями Ротанов Н.А., Курбасов А.С., Быков Ю.Г., Литовченко В.В.; Под редакцией Ротанова Н.А. М.,Транспорт, 1991. - 336 с.

2. Рудаков В.В., Столяров И.М., Дартау В.А. Асинхронные электроприводы с векторным управлением. JL: Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ние. 1987. - 136 с.

3. Браславский И.Я., Ишматов З.Ш., Барац Е.И.

4. Адаптивная система прямого управления моментом асинхронногодвигателя. Электротехника, 2001, №11, с. 35-39.

5. Лувишис А.Л. Микропроцессорные системы управления современных зарубежных локомотивов. Ж-д. Транспорт, сер. «Локомотивы и локомотивное хозяйство. Ремонт локомотивов» ОИ/ЦНИИТЭИ, 1993 вып.З. - 55 с.

6. Лещев А.И., Матекин С.С. и др.

7. Электровоз двойного питания ЭП10: особенности конструкции и электрических схем. Локомотив. 1999, №11, с. 28-32.

8. Виноградов А.Б., Чистосердов В.А., Сибирцев А.Н., Монов Д.А. Новая серия цифровых асинхронных электровозов на основе векторных принципов управления и форматирования переменных. Электротехника 2001, №12, с. 25-30.

9. Архангельский П.Л., Курнышев Б.С., Виноградов А.Б., Лебедев С.К. Система векторного управления асинхронным электроприводом с идентификатором состояния. Электричество. 1991, №11, с. 47-51.

10. Донской Н.В., Вишневский В.И.

11. Мультипроцессорная система управления асинхронным двигателем с ориентацией по вектору потока. Электротехника 2001, №2, с. 41-43.

12. OrCAD Release 9.2 Online Manuals and Quick Reference Cards, Cadence Design System Inc. 2000

13. Разевиг В.Д. Система проектирования OrCAD 9.2. Москва: COJIOH-P, 2001.- 519 с.

14. Siemens Database CD, Datasheet and technical information for Eupec products and services, AEG-Siemens, Infineon Technologies, 1997 r.

15. ЛИИЖТ кафедра «Электрические машины». Отчет о научно-исследовательской работе №1608. «Участие в эксплуатационных испытаниях выпрямительно-инверторного преобразователя тепловоза 2ТЭ137», Ленинград, 1992

16. A.M. Солодунов, Ю.М.Иньков, Г.Н. Коваливкер, В.В. Литовченко. Преобразовательные устройства электропоездов с асинхронными тяговыми двигателями. Рига:-3инатне, 1991.-351 с.

17. И.П. Копылов, О.П. Штерн, Расчет на ЦЭВМ характеристик асинхронных машин. М.: Энергия, 1973. 120 с.

18. Т. Цубой, К. Накамура, «Системы управления тяговым приводом», Железные дороги мира, 1988, 12№, с. 30-33.

19. В.Д. Разевиг Система P-CAD 8.5-8.7: Руководство пользователя. М.: «Солон-Р»,- 1999

20. Д.И. Сучков Основы проектирования печатных плат в САПР P-CAD 4.5, P-CAD 8.5-8.7 и ACCEL EDA. М: "Горячая линия-Телеком", - 2000

21. Н.Н. Удалов, В.Д. Разевиг. Моделирование радиоэлектронных схем на СМ ЭВМ. М:. Московский энергетический институт, - 1986. - 96 с.

22. В.Н. Ильин Основы автоматизации схемотехнического проектирования. М:. "Энергия", 1979. - 392 с.

23. А.С. Васильев, С.В. Дзилев Методы машинного проектирования преобразователей электрической энергии для электротехнологий. -СПб.: Энергоатомиздат, 1993.-256 с.

24. Моделирование электромеханической системы электровоза с асинхронным тяговым приводом. Ю.А. Бахвалов, А.А. Зарифьян, В.Н. Кашников, П.Г. Колпахчьян, Е.М. Плохов, В.П. Янов. Под ред. Е.М. Плохова. М.,Транспорт, - 2001. - 286 с.

25. А.В. Ширяев Исследование электромагнитных процессов в силовой цепи электровоза постоянного тока с асинхронным тяговым приводом. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.-СПб, ПГУПС, 1996. 134 с.

26. А.Т. Бурков Электроника: физические основы, полупроводниковые приборы и устройства. СПб.: ПГУПС, 1999. - 289 с.

27. К. Арнолд, Д. Гослинг, Д. Холмс Язык программирования Java. 3-е издание. М.;СПб;Киев: Издательский дом «Вильяме», 2001. - 623 с.

28. И.П. Копылов. Математическое моделирование электрических машин. -М.: Высшая школа, 1994. 318 с.

29. Бурков А.Т. Управление электроэнергетическими процессами локомотивов с асинхронным приводом: Дисс. доктор техн. наук. JI,: 1982.- 470 с.

30. Шаров В.А. Исследование электромагнитных переходных процессов в силовых цепях асинхронного тягового привода электрического локомотива. Автореф. дис. канд. техн. наук. М.,1981. — 25 с.31. РотановВ.Н.

31. Преобразовательные устройства на базе автономных инверторов тока для электровозов с асинхронным тяговым двигателями: Автореф. дис. канд. наук. М., 1988. - 24 с.

32. Клюев А.С. Автоматическое регулирование. Учебник для сред. спец. учеб. заведений. М.: Высш. шк., 1986. - 351 с.

33. Малютин В.А., Литовченко В.В., Грибанов П.Ф., Талья Ю.И. Анализ построения тягового и вспомогательного оборудования современного ЭПС. Электрическая тяга на рубеже веков. Тр.ВНИИЖТ. М: Интекст. 2000.- с. 130-150.

34. Силовые IGBT модули. Материалы по применению. М. ДОДЭКА, 1997.- 157 с.-ISBN5-87835-020-3

35. Depenbrock М.: Einphasen Stromrichter mit sinus Dformigem Netzstrom und gut geglatteten Gleichgroben. ETZ-A. 94(1973) H.8, s.466-471.

36. International Railway Journal, «Тяговый привод ОтхЗООО», 1998, № 10, с. 56-58.

37. Гаврилов Я.И., Мнацаканов В.А. Вагоны метрополитена с импульсными преобразователями.- М:, Транспорт, 1986. 229 с.

38. Лозановский А.Л., Рогов А.Н., Суслова К.Н., Янов В.П. Схема силового преобразователя для электровоза с асинхронными тяговыми двигателями. Электровозостроение. Сб.научн.тр. Новочеркасск 1991, т.32 с.32-38.

39. Микуляк С.П. Микроконтроллер асинхронного привода электропоезда. Электровозостроение, т.33:сб.научн.тр., Новочеркасск: ВЭЛНИИ, 1993, с. 30-33

40. Александров А.Л., Крамсков С.А., Машинец О.Т., Микуляк С.П., Петренко С.В. Микропроцессорные средства управления асинхронным тяговым приводом электроподвижного состава. Электровозостроение, -т.38, сб.научн.тр., Новочеркасск: ВЭЛНИИ, 1997, с. 191-202.

41. Плис В.М. Унифицированная микропроцессорная система управления тяговым электроприводом. Электровозостроение, т.35 сб.научн.тр., Новочеркасск: ВЭЛНИИ, 1995, с. 121-125.

42. Машинец О.Г., Микуляк С.П. Микропроцессорная аппаратура управления тяговым асинхронным приводом электропоезда ЭН-3. Электровозостроение, т.41: сб.научн.тр., Новочеркасск: ВЭЛНИИ, 1999, с. 48-54.

43. Вольвич А.Г., Наумов Б.М., Федорова Н.Ю., Хоменко Б.И. Микропроцессорные системы управления (МПСУ) на российских электровозах и электропоездах. Электровозостроение, т.40: сб.научн.тр., Новочеркасск: ВЭЛНИИ, 1998, с. 91-105.

44. Плис В.И., Системы управления электроподвижным составом. Электровозостроение, т.45: сб.научн.тр., Новочеркасск: ВЭЛНИИ, 2003, с. 131-147.

45. Хвощ С.Т., Варлинский Н.Н., Попов Е.А. Микропроцессоры и микроЭВМ в системах автоматического управления // справочник. Под редакцией Хвоща С.Т. Л.,Машиностроение, 1987. - 639 с.

46. Майоров С.А., Кириллов В.В., Приблуда А.А. Введение в микроЭВМ. -Л.Машиностроение, 1988.- 304 с.

47. Каган Б.М., Сташин В.В., Основы проектирования микропроцессорных устройств автоматики. М.: Энергоатомиздат, 1987. — 304 с.

48. Кожевников Б.Я., Скрипка А.Г., Турулева Н.В., Новое поколение преобразователей на IGBT транзисторах. Электровозостроение, т.40: сб.научн.тр., Новочеркасск: ВЭЛНИИ, 1998, с. 78-90.

49. Круг К.А. Бесколлекторные асинхронные двигатели. Л.: 1928. - 365с.

50. Крамсков С.А, Ершов Д.П., Электропоезд переменного тока с асинхронными тяговыми двигателями типа ЭНЗ. Электровозостроение, т.40: сб.научн.тр., Новочеркасск: ВЭЛНИИ, 1998, с. 195-205.

51. Шевкопляс Б.В. Микропроцессорные структуры. Инженерные решения: Справочник. 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1990. - 512 с.

52. ГребневВ.В. Незнакомое знакомое семейство. Однокристальные микроЭВМ семейства MCS-51 фирмы Intel. Псков: Псковская коммерческая палата, 1996. - 47 с.

53. Жулев О.Н., Валтонен П., «Электровоз ВЛ86Ф с асинхронными тяговыми двигателями», Электротехника, 1986 г., №4, стр. 16-20.

54. Шрейнер Р.Т., Дмитриенко Ю.А. Оптимальное частотное управление асинхронными электроприводами. Кишинев: «Штиинца»,1982. - 224 с.

55. Хашимов А.А. Режимы работы частотно-регулируемых асинхронных электроприводов. Ташкент, Фан, 1987. —176 с.

56. Васько Н.М., Сукач Э.И., Терехов В.И., Электропоезда для пригородных перевозок пассажиров, Электровозостроение т.45., сб.научных трудов, Новочеркасск: ВЭЛНИИ, 2003 г., с.72-82.

57. Бродин В.Б., Шагурин И.И. Микроконтроллеры. Архитектура, программирование, интерфейс. М.: Издательство ЭКОМ, 1999. - 400 с.

58. Рекомендации IV Международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития электроподвижного состава», 17-19 июня 2003 г., г.Новочеркасск. — 10 с.

59. М. Moreau. Eisenbahntechnische Rundschau, 1998, №5, s.276 283.

60. Савоськин A.H., Коваль П.Е., Вольвич А.Г., Особенности реализации алгоритма автоматического регулирования скорости в микропроцессорной системе управления., Электровозостроение т.32., сб.научных трудов, Новочеркасск, ВЭЛНИИ, 1991 г., с. 100-108

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

62. Хрисанов В.И. «Вопрос адекватности математических моделей асинхронных двигателей при анализе переходных процессов пуска», Электротехника, 2003 год, №10

63. И.Влах, К.Сингхал, Машинные методы анализа и проектирования, Перевод с английского А.Ф. Объедков, Н.Н. Удалов, В.М. Демидов, под. Ред. А.А. Туркина, М., Радио и связь, 1988. - 560 с.

64. Сабинин Ю.А., Грузов В.Л., Частотно-регулируемые асинхронные электроприводы. Л: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1985. - 128 с.183