автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Повышение экономичности вспомогательных электроприводов с асинхронными двигателями на локомотивах

Цыкунов Юрий Юрьевич

ПОВЫШЕНИЕ ЭКОНОМИЧНОСТИ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ С АСИНХРОННЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ НА ЛОКОМОТИВАХ

05.22.07 — Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2004

Цыкунов Юрий Юрьевич

ПОВЫШЕНИЕ ЭКОНОМИЧНОСТИ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ С АСИНХРОННЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ НА ЛОКОМОТИВАХ

05.22.07 — Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва

2004

Работа выполнена в Московском государственном университете путей сообщения (МИИТ)

Научный руководитель — доктор технических наук, профессор

Феоктистов Валерий Павлович

Официальные оппоненты — доктор технических наук, профессор

Ротанов Николай Алексеевич кандидат технических наук, доцент Чернов Евгений Тихонович

Ведущая организация — Отделение транспорта Всероссийского

института научной и технической информации Российской академии наук

Защита состоится 21 декабря 2004 г. в 13 часов 00 минут на заседании диссертационного совета Д 218.009.02 при Российском государственном открытом техническом университете путей сообщения по адресу: 125993, г. Москва, ул. Часовая, 22/2, ауд. 344.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан 18 ноября 2004 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу совета университета.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 218.009.02, доктор технических наук, профессор

Алейников И.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ определяется ростом мощности вспомогательных электроприводов на электровозах и тепловозах (компрессоры, вентиляторы, насосы, генераторы), причем единичная мощность двигателей достигает 100-150 кВт. Суммарное энергопотребление вспомогательных электроприводов локомотива достигает при движении с поездом до 12-18% от общего расхода энергии. Ранее предложено и внедрено значительное количество систем регулирования вспомогательных электроприводов, в которых использованы принципы ступенчатого, а в отдельных случаях — плавного регулирования скорости и соответственно, производительности вспомогательных машин. Например, для мотор-вентиляторов и мотор-насосов такое регулирование необходимо реализовать в функции электрической загрузки охлаждаемого силового оборудования. Для мотор-компрессоров необходимо регулирование пусковых режимов. Средствами управления и регулирования можно снизить энергопотребление на вспомогательные нужды локомотива в 2-3 раза. Технические возможности современной полупроводниковой техники, в частности, серийное производство тиристоров GTO и транзисторов IGBT (биполярных Ц^ силовых транзисторов Дарлингтона с условием отсутствия малых реактивных токов), а также наличие микропроцессорных блоков управления и регулирования, позволят решить задачу регулирования вспомогательных машин средствами современной теории автоматического управления. Особенно актуальна эта задача для вспомогательных электроприводов с асинхронными трехфазными двигателями при использовании частотного регулирования, поскольку такой привод наиболее перспективен для новых электровозов и тепловозов.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ состоит в повышении экономичности вспомогательных электроприводов с асинхронными двигателями на локомотивах при питании этих двигателей через полупроводниковые преобразователи напряжения и частоты.

Эта цель достигается использованием экстремального мини максимального регулятора (ЭММР), реализующего принцип мини максимума Вейерштрасса.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА СОСТОИТ В СЛЕДУЮЩЕМ:

— обосновано понятие критерия полной управляемости для асинхронного электродвигателя. Критерий выведен как в общем виде, так и для конкретного электродвигателя в системе вспомогательного электропривода на локомотиве;

— разработана структура вспомогательного электропривода для локомотива с использованием экстремального регулятора и силового полупроводникового преобразователя, обеспечивающая оптимизацию по критерию полной управляемости асинхронного двигателя с реализацией алгоритмов регулирования по минимуму тока статора и максимуму момента с компенсацией неадекватности принятой модели реальному двигателю;

— уточнена математическая модель привода с асинхронным двигателем, содержащая линейные дифференциальные неоднородные уравнения второго порядка, на основе чего обоснованы критерий полной управляемости для асинхронной машины, а также развита методика оптимизации системы регулирования.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ сводится к оптимизации вспомогательного электропривода и базируется на анализе уравнения Вейерштрасса. При дифференцировании данного уравнения по обобщенным координатам получаются дифференциальные линейные неоднородные уравнения второго порядка. Для асинхронной машины получены линейные неоднородные дифференциальные уравнения (10), (11) и их решения представлены в виде интегрируемах функционалов(1), (2).

Неоднородные коэффициенты и коэффициенты данных оптимальных решений определяют параметры асинхронной машины АМВ-75 с переменными значениями ротора. Критерий полной управляемости данной асинхронной машины, как нелинейного объекта, обосновывается в работе в виде постоянства величин коэффициентов

(гДХ, О^Н^ линейных дифференциальных неоднородных уравнений второго порядка при всех частотах^ и отношениях и//, при постоянных Я'г и Ьг.

Установлено также, что для критерия полной управляемости асинхронной машины по дифференциальным уравнениям (10) и (И) в виде равенства ранга матрицы Ы, полученного из определителей этих уравнений, ранг матрицы управления должен быть не менее ранга матрицы состояния. В этом случае выполняются основные требования к критерию полной управляемости по количеству обратных связей для решения этой системы уравнений, абсолютная величина матриц состояния АМ будет постоянной. Критерий полной управляемости выполняется при любом отношении напряжения и частоты. Критерий полной управляемости выполняется при любом произведении момента и круговой частоты статора при данной частоте ротора асинхронного двигателя (АД).

Данная методика относится к обоснованию уравнения Вей-ерштрасса-2 и алгоритма управления, обеспечивающего компенсацию неадекватности модели конкретной асинхронной машине в системе вспомогательного электропривода локомотива. Регулирование приводов осуществляется экстремальным регулятором, входящим в состав силового полупроводникового преобразователя частоты.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ определяется возможностью реализации предложения по применению экстремальных мини максимальных регуляторов для управления вспомогательными электроприводами на локомотивах. Технические решения могут использоваться при проектировании преобразователей, выполненных на тиристорах ОТО, на ЬТЯ биполярных транзисторах и 1ОВТ транзисторах. Основные результаты работы использованы при создании электропривода мощностью 86 кВ-А с питанием асинхронного двигателя мотор-вентилятора от непосредственного преобразователя частоты типа ПЧ-ТТП-125-380-У3. Внедрение выполнено также на электроприводах с двигателями ИВ98-Б2 (мощнос-

тью 1 кВт, нагрузка вентиляторного типа) при питании от транзисторного преобразователя МТПЕ-5-380-УЗ 1Р20.

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, в том числе одно изобретение.

Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на:

• 2-й международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта», г. Москва, МИИТ, 24-26 сентября 1996 г.;

• 4-й международной научно-технической конференции, посвященной «100-летию Московского Государственного Университета путей сообщения», г. Москва, МИИТ, 28-31 октября 1996 г.;

• научно-технических семинарах кафедры «Электрическая тяга», МИИТ, 1997-1998 гг.;

• научно-технической конференции «Наука - транспорту 2004», МИИТ, 2004 г.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения на 9 листах. Работа изложена на 142 страницах машинописного текста, иллюстрирована 39 рисунками, имеет 6 таблиц. Список литературы включает 94 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во ВВЕДЕНИИ показана актуальность разработки новых алгоритмов регулирования для вспомогательных электроприводов с асинхронными электродвигателями переменного тока и преобразователями частоты на перспективных локомотивах.

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ приведен анализ тенденций развития систем регулирования и путей оптимизации вспомогательных электроприводов на локомотивах. Для сравнительного анализа приводятся дифференциальные уравнения и расчетные структурные схемы асинхронной машины с системой управления и регулирования, описывающие динамику в системе координат, связанной с модулем вектора потокосцепления

ротора Обратные связи по току ротора и потокосцепле-нию данной системы возможно применить только в расчетных моделях и поэтому они подвергаются оптимизации.

В данной главе нашли отражение следующие оптимизирующие зависимости. Сформулирован критерий полной управляемости асинхронной машины как нелинейного объекта по количеству обратных связей. На основании критерия разработана методика решения дифференциальных уравнений второго порядка, описывающая асинхронный короткозамкнутый электродвигатель в переходных режимах его работы во вспомогательном приводе локомотива. Она позволила найти следующие зависимости для токов статора и ротора асинхронной машины:

= (/.+/,.<?„/Д, +(щг/гл^у'»*) ■

•(ге^/^п/^-^соз/^ф^/А,)2 +4) (!)

•(г^/^зт/^-^соз/^/^/А,)2 +11) (2)

где 2к — приведенные сопротивления фазы;

А = / А А - 8Ш2 ©X1 - ст)> (5)

Неоднородные члены дифференциальных уравнений асинхронной машины (Ю)и(П) записаны в виде:

На рис. 1 приводится графики расчетных значений токов статора мотор-вентилятора АМВ-75.

Рис. 1. График тока статора мотор-вентилятора АМВ-75

Во ВТОРОЙ ГЛАВЕ исследованы характеристики электропривода с электродвигателем АМВ-75 при регулировании по опорному вектору потокосцепления ротора. Обосновывается приведенное в расчетах для асинхронных приводов в общем виде уравнение Вейерштрасса-2

Щя'.,дг)

(9)

г ¿]Н(д^дг) функция Гамильтона;

цг — координаты системы управления объектом;

— внешние координаты объекта; с(з — производная внепших координат (измеряемой

силы тока); дг) — функция Лагранжа.

Данное уравнение было получено автором путем алгебраической подстановки уравнения полной энергии колебательной системы в известную функцию Вейерштрасса. Так как

Таким образом, проведенные вычисления для исследуемой системы по модулю потокосцепления ротора по сравнению с предложенными зависимостями позволяют сделать вывод, что значение тока фаз по составляет в номинальном режиме 144 А, что меньше, чем в реальной машине на 11 А или на 7,1%.

Для построения методики расчета тока и напряжения по минимуму тока статора и максимуму момента от скольжения использованы полученные зависимости по формулам (12, 13) в статических режимах работы асинхронной машины АМВ-75 {к^, ке — обмоточный коэффициент, распределения):

Уравнения имеют размерность коэффициентов, принятую в монографиях К.П. Ковача, И. Раца, А.С. Сандлера, Р.С. Сарбатова, В.В. Домбровского, Г.М. Хуторецкого, М.Г. Чиликина, В.И. Ключева.

Наличие двух экстремумов характеристик асинхронного двигателя справедливо ставит вопрос о совпадении минимума тока статора и максимума момента двигателя. Совпадение их возможно в частном случае. А отождествление их не происходит по причине сложности выполнения условия, совпадения минимума для зависимости тока от напряжения и максимума зависимости момента от скольжения. Эти харак-

теристики более удобны для реализации систем управления и регулирования, но для сравнительного анализа должна быть принята одна и та же система координат.

Обосновано понятие критерия полной управляемости для

асинхронного электродвигателя в системе вспомогательного электропривода на локомотиве и критерия минимума тока статора в переходных режимах по алгоритму экстремального регулятора. Для полной управляемости нелинейного объекта, необходимо и достаточно, чтобы для уравнений (10,11,14) ранг матрицы (15) был равен

где В —дискриминант уравнений (10, 11, 14) в общем виде, для асинхронной короткозамкнутой машины (1/Ом).

В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ представлены результаты проведенных при участии автора испытаний преобразователей частоты и обоснованы схемотехнические решения в системе вспомогательного электропривода. При всем многообразии известных преобразовательных устройств, в работе рассмотрены только системы управления статическими преобразователями частоты с плавным управлением ШИР, сигналом с синусоидальной (и близкой к ней) формой выходного тока (напряжения) во всем частотном диапазоне.

На рис. 2 представлена осциллограмма ШИР управления силовыми приборами.

В алгоритмы управления трапецеидального ШИР, разработанные автором на базе микроконтроллеров (МК), была заложена близкая к синусоидальной форма ШИР и возможность управления ими по нескольким законам регулирования АИТ, как и лучшая форма ШИР для инверторов напряжения

Рис. 2. Осциллограмма импульсов управления силовыми тиристорами VS1,...,VS6 автономного инвертора тока

АИН. Из всех преобразователей частоты АИН, АИТ, НПЧ с частотно-фазовым регулированием напряжения, статические преобразователи напряжения АИН с плавным регулированием частоты вращения и МК управлением являются самыми перспективными и имеют наилучшие энергетические показатели приводов за счет улучшения асинхронной машины.

В настоящей работе (§ 3.2) рассмотрены также и вопросы связанные с применением в инверторах напряжения мощных силовых транзисторов Дарлингтона. Известно, что Российской промышленностью освоено производство биполярных Ц^-транзисторов (на токи до 250-400 А). За рубежом в настоящее время улучшается технология изготовления полупроводниковых ЮВТ, ОТО и МО$-РБТ новейших приборов, а производство ЦШ транзисторов освоено на токи 800 А. В данной работе предлагаются схемотехнические решения, исключающие прохождение через структуру Ц^-биполярного транзистора малого реактивного тока и дающие возможность использовать в схемах АИН как мощные транзисторы Дарлингтона, так и схемотехнические решения (рис. 2), позволяющие применять ЮВТ и MOS-FET-новейшие приборы.

В § 3.3 настоящей работы приводятся результаты испытаний НПЧ с экстремальным мини максимальным регулятором. Несмотря на оптимальные законы регулирования, закладываемые в экстремальный мини максимальный регулятор, вспомогательные электроприводы с автономными инверторами напряжения АИН будут иметь лучшие энергетические характеристики, чем с НПЧ преобразователями. В работе представлены коэффициенты мощности Км, сдвига трехфазной нагрузки — К, коэффициенты искажения./^ и не симметрии Ки трехфазной нагрузки, а также — Кт1а отношения периода фазного напряжения нагрузки ко времени проводимости тиристора, при законе регулирования минимума тока управления НПЧ с частотой сети синхронного генератора деленной пополам /с/2. Значения коэффициентов являются более низкими для данного НПЧ преобразователя, чем инверторов напряжения и тока.

Приводятся экспериментальные характеристики (рис. 3) минимума тока асинхронного двигателя 4АЖ225М602 для вспомогательного электропривода НПЧ преобразователя.

О 20 40 60 80 100 120

Рис. 3. Минимум тока асинхронного двигателя 4АЖ225М602 для вспомогательного электропривода НПЧ преобразователя

В ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ приводятся структурные схемы для приводов АИТ с вентиляторной и компрессорной нагрузкой, в основу которых положен экстремальный мини максимальный регулятор (ЭММР).

Приводится структурная схема ТИН транзисторного инвертора напряжения преобразователя МТПЕ-5-380 (рис. 4). Структурная схема этого преобразователя включает в себя передаточные звенья и W2, соответствующие фильтрам в звене постоянного напряжения перед ключом К прерывателя и транзисторного инвертора АИН. Апериодические звенья первого, второго порядка датчиков с гальванической развязкой напряжения и тока представлены Ж8, Ж9 соответственно Ж10, Ж11. Интегрирующее идеальное звено и регулятор в переходных и установившихся режимах смоделированы полюсами Ж5 и Ж4, где распределитель импульсов Ж6. Регуля-

Рис. 4. Структурная схема ТИН транзисторного инвертора

напряжения

тор транзисторного ключа К с ШИМ управлением представлен в виде передаточного звена 1¥3. Задание величин напряжения и тока происходит сигналами При превышении напряжения и тока обратная связь Ж12 уменьшает задание по частоте — канал и напряжению — канал происходит ограничение тока. Ключевые элементы преобразователя К и АИН моделировались как линейные-сумматоры.

В частности, управление преобразователем МТПЕ-5-380 в режиме пуска производится по подчиненному принципу, при котором контур задания по частоте является основным (как контур регулирования по температуре для вспомогательного привода), а контур напряжения — звено подчинен им. Момент в функции напряжения асинхронного двигателя выдается подчиненным от частоты и при внешней отрицательной обратной связи по току Ж10 и Ж11 соответствует току уставки -1у.

Для непосредственного преобразователя частоты (НПЧ) вспомогательных электроприводов тепловоза был рассчитан и испытан на стенде института в 1995-1996 гг. экстремальный мини максимальный регулятор с характеристиками минимума тока (рис. 3). Приведенная структурная схема рис. 5 экстремального регулятора содержит два ЗУ (запоминающих устройства) с ключами К управления, ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь) и БЛ — аналоговый элемент регулятора. ШИМ модулятор совместно с преобразователем Ц/Г (напряжение-частота) выполняют роль задатчика спуска к условному экстремуму функционала при помощи постоянно работающего счетчика импульсов.

Условные обозначения: Ц/Г— преобразователь напряжение-частота, Г/Ц — преобразователь частота-напряжение, КС — активно-емкостной фильтр, БЭ — дифференцирующий элемент, Р — регулятор, Б — датчик тока и напряжения, Г — генератор, ОВ — одновибратор, СТ — счетчик, К — компаратор, ЗУ — запоминающее устройство.

В системе регулирования вспомогательного электропривода локомотива управление экстремальным мини максималь-

носителей вспомогательного электропривода определяется величина сигнала Щ подчиненная контуру регулирования температуры.

Работа экстремального мини максимального регулятора, предложенного автором, осуществляется в соответствии с модифицированным методом Флетчера-Ривса и заключается в следующем. По частоте асинхронной машины, вычисленной или измеренной в системе управления, задается сигнал ЦТ подаваемый на соответствующий вход регулятора. В системе регулирования, пропорционально поданному на вход значению Щ формируется величина сигнала задания по напряжению изад, в соответствии с законом Ц/Т = 2,32 (возможно использование любого другого закона управления). Числителем этой формулы будет задание по напряжению изад. (аналогом этого сигнала по частоте ШИМ является сигнал РЦ), а знаменателем является величина частоты вращения асинхронной машины ЦТ Предпоследний сигнал подается на ЦАП и аналоговый элемент. Объединенный регулятор, системы регулирования в виде сумматора (рис. 5) и регулятора-Р, задает для асинхронной машины вспомогательного электропривода условия ее разгона по частоте. При этом ЭММР работает по указанной зависимости с постоянным числовым кодом СТ (счетчика) и величиной аналогового изменяемого сигнала задания по напряжению Цзад.

Это изменение частоты асинхронного вспомогательного привода происходит при работе системы управления и регулирования (САУР) НПЧ до момента равенства внешней величины задатчика температуры за вычетом произведения сигнала к Ц£ При соблюдении этого условия, когда задача регулирования температуры теплоносителей вспомогательного электропривода выполнена, экстремальный мини максимальный регулятор переходит в квазичастотный режим управления, характеризующийся оптимизацией энергопотребления асинхронного привода, за счет улучшения характеристик КПД асинхронной машины. Происходит включение следующих сигналов 3 и 4. Этот режим поиска зависимости миниму-

ма тока от напряжения реальных характеристик асинхронной машины управляется по сигналу 3, вход счетчика СВ и SE. При появлении сигнала 4 модулятор ШИР включает ключ К, а асинхронные сигналы 1 и 2 управляют запоминающими устройствами. На выходе второго сумматора вычисляется разность предыдущего и последующих величин токов. Сигнал с последнего — подается на блоки оптимизации алгоритма спуска (рис. 5) к экстремуму функционала и на преобразователь (напряжение-частота) Щ, а затем на счетчик и ЦАП регулятор на котором и происходит выбор направления спуска к минимуму тока статора AM. Для регулирования экстремальным мини максимальным регулятором, в системе вспомогательных электроприводов, автором предложено изменение дискретности шага квантования включением ШИМ сигнала. Он обеспечивает режим максимального спуска к минимуму (максимуму) не квадратичного функционала.

В данной работе представлены также расчетные траектории регулирования экстремального мини максимального регулятора системы НПЧ-АД-САУР (рис. 6). При проведении стендовых испытаний преобразователи ТИН и НПЧ моделировались совместно с САУР и проводился расчет систем на устойчивость амплитудно-частотных и фазовых характеристик. Получено высокое совпадение расчетных характеристик ЛАЧХ, ЛФЧХ, фазных напряжений и токов преобразователей с данными эксперимента.

В § 4.3 дается расчет энергетических показателей силовой схемы НПЧ преобразователя, включенного от тягового или вспомогательного синхронных генераторов для вспомогательных приводов тепловозов и расчетные (§ 4.2) токи и напряжения фаз.

В ПЯТОЙ ГЛАВЕ изложен пример расчета экономической эффективности внедрения регуляторов с оптимальными законами регулирования по минимуму тока статора на базе экстремальных мини максимальных регуляторов, применяемых в АИН для вспомогательных приводов с асинхронными двигателями (с регулированием по частоте вращения) по сравне-

Рис. 6. Расчетная траектория регулирования экстремального мини-максимального регулятора системы НПЧ-АД-САУР

нию с этими же преобразователями, не содержащими ЭММР, на локомотивах Проведен экономический расчет от

применения ЭММР и специальных законов управления преобразователя НПЧ (с фазовым регулированием частоты) на тепловозе мощностью 1200 кВт.

Эффект от этого применения представлен как суммарное уменьшение годовых затрат на новую технику на электроэнергию экстремальным мини максимальным регулятором и специальных законов управления преобразователем с отрицательной статической неравномерностью по частоте при регулировании температуры теплоносителей дизеля тепловоза.

Общая годовая экономия от внедрения ЭММР в АИН составляет 158 тыс. руб. на один электровоз ВЛ60к. А экономическая эффективность от этого внедрения на преобразователе НПЧ ожидается 180,4 тыс. руб. в год на секцию тепловоза. Срок окупаемости преобразователя НПЧ в этом случае равен менее года, а АИН мощностью 100 кВт — один год.

ВЫВОДЫ

1. Вспомогательные электроприводы современных электровозов и тепловозов характеризуются значительной установленной мощностью (до 18% от номинальной мощности локомотива), большим энергопотреблением, а также необходимостью регулирования их режимов в зависимости от реализуемой локомотивом мощности, температуры охлаждающей и окружающей сред. Исходя из этого, для минимизации энергопотребления вспомогательных электроприводов необходимо использовать экстремальное регулирование с обеспечением минимума энергозатрат.

2. Экстремальный мини максимальный регулятор для вспомогательных электроприводов локомотивов должен быть построен по принципу слежения за током статора асинхронного двигателя или за его вращающим моментом в функции скольжения. Регулирование реализуется в соответствии с модифицированным алгоритмом Флетчера-Ривса и критерием пол-

ной управляемости асинхронного двигателя как нелинейного объекта, выведенным в общем виде из уравнения Вейер-штрасса-2.

3. Система автоматики вспомогательных электроприводов локомотива должна содержать статический преобразователь для частотного регулирования асинхронного двигателя. Для этих целей рекомендованы преобразователи следующих видов:

— инверторы напряжения с широтно-импульсным регулированием и силовыми неуправляемыми выпрямителями;

— непосредственные преобразователи частоты для тепловозов.

Для перспективных разработок целесообразно ориентироваться на элементную базу с биполярными силовыми транзисторами ЬТЯ, транзисторами с изолированной базой ЮВТ и запираемыми тиристорами ОТО. Соответствующие схемотехнические решения проработаны в данной диссертации.

4. В период 1990-2001 гг. рекомендации и разработки автора использованы в комплексе работ, выполненных совместно Саранским заводом «Электровыпрямитель» и Брянским заводом (БМЗ) по заказу департамента локомотивного хозяйства МПС. Общий экономический эффект по расчетным данным составит 180,4 тыс. руб в год на секцию тепловоза мощностью 1200 кВт при внедрении специальных и оптимальных законов регулирования минимума тока статора вместо применения регуляторов с параметрическими законами регулирования и/Р и ЦД со сроком окупаемости непосредственного преобразователя частоты менее года.

Новые преобразователи, автономные инверторы напряжения с частотным регулированием вспомогательных электроприводов до 100 кВт только за счет экстремальных мини максимальных регуляторов, работающих по минимуму тока статора, способны окупаться за год и давать экономический эффект 158 тыс. руб в год на секцию локомотива В Л 60, а в других отраслях народного хозяйства экономить до 23% электрической энергии.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Цыкунов Ю.Ю. Метод шагающего локально-оптимального регулирования и квазичастотного управления приводов с асинхронным короткозамкнутым электродвигателем // Транспорт: наука, техника, управление, ВИНИТИ. — 1996. № 4. С. 28-33.

2. Феоктистов В.П., Цыкунов Ю.Ю. Регулируемый электропривод с полной управляемостью дополнительно экономит электроэнергию / Тезисы докладов «МИИТ, Москва, Россия», IV Международная науч.-технич. конференция, посвященная «100-летию Московского Государственного Университета путей сообщения», Москва, 28-31 октября 1996 г. С. 74-75.

3. Цыкунов Ю.Ю. Метод шагающего локально-оптимального регулирования и управления для приводов с асинхронными электро-двигателями / Тезисы докладов II Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта», Москва, 24-26 сентября 1996 г. Т. 1. С. 149.

4. Цыкунов Ю.Ю. Уравнение Вейерштрасса и оптимальное управление на границе замкнутого множества, критерий полной управляемости нелинейного объекта. ЦНИИ-ТЭИТЯЖМАШ № 791-тм 91, Библиогр. описание научн. рукописи в ВИНИТИ «Депонир. научн. рукописи» № 12 (242), 1991 г. С. 67.

5. Феоктистов В.П., Цыкунов Ю.Ю. Испытания квазичастотного НПЧ преобразователя с вентиляторной нагрузкой содержащего в САУР экстремальный мини максимальный регулятор. Препринт ВИНИТИ РАН, отд. транспорта и машиностроения № 734/15, 1998 г. С. 12.

6. Феоктистов В.П., Цыкунов Ю.Ю. Особенности работы силовых ЦШ биполярных транзисторов в индуктивных цепях преобразователей напряжения. Препринт ВИНИТИ РАН, отд. транспорт и машиностроения № 748/15, 1998 г. С. 12.

7. Многоканальное устройство для'фазового управления тиристорным преобразователем//Юликов В.М., Строков B.C., Полторак С.Н., Гусевский Ю.И, Цыкунов Ю.Ю. А.С.1317611 Н02 М7/155/515 29.12.85 г.

8. Ц ы к у н о в Ю.Ю. Тиристорный преобразователь с микропроцессорной системой управления для регулирования вспомогательных приводов локомотивов / Тезисы науч.-технич. конференции «Наука-транспорту 2004», МИИТ, 2004. С. 3.

9. Цыкунов Ю.Ю. Перспективы развития силовой преобразовательной техники во вспомогательных приводах локомотивов // Транспорт: наука, техника, управления, ВИНИТИ. - 2004. № 10. С. 23-24.

10. Цыкунов Ю.Ю. Тиристорный преобразователь с микропроцессорной системой управления для вспомогательных приводов локомотивов // Транспорт: наука, техника, управления, ВИНИТИ. - 2004. № Ю. С. 25.

ЦЫКУНОВ Юрий Юрьевич

ПОВЫШЕНИЕ ЭКОНОМИЧНОСТИ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ С АСИНХРОННЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ НА ЛОКОМОТИВАХ

05.22.07 — Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация

Тип. зак. 3%8 Изд. зак. 417 Тираж 110 экз.

Подписано в печать 4.11.04 Гарнитура Times. Офсет

Усл. печ. л. 1,5 Формат 60х90'/16

Издательский центр РГОТУПСа, 125993, Москва, Часовая ул., 22/2

Типография РГОТУПСа, 125993, Москва, Часовая ул., 22/2

$21406

РЫБ Русский фонд

2005-4 1 S б 1 S

Введение

ГЛАВА 1 ПЕРСПЕКТИВЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭКОНОМИЧНОСТИ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ С

АСИНХРОННЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ НА ЛОКОМОТИВАХ

1.1 Обзор вспомогательных электроприводов на локомотивах

1.2 Тенденции развития систем регулирования асинхронных приводов

1.3 Повышение экономичности и оптимизация регулирования и управления асинхронных приводов с позиций вариационного исчисления

ГЛАВА 2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К АСИНХРОННОМУ КОРОТКОЗАМКНУТОМУ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЮ С ВЕНТИЛЯТОРНОЙ НАГРУЗКОЙ

2.1 Характеристики приводов с регулированием по опорному вектору потокосцепления ротора '

2.2 Методы расчета значений тока и момента асинхронного электродвигателя по критериям "минимума тока" и "максимума момента" в установившихся режимах по алгоритму "экстремального регулятора"

2.3 Вывод неоднородных дифференциальных уравнений второго порядка для асинхронного двигателя и критерия полной управляемости АД как нелинейного объекта, в общем виде, из уравнения Вейерштрасса

ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ (СУ) И РЕГУЛИРОВАНИЯ (CP) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ "ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ РЕГУЛЯТОРОВ" И БЕЗ НИХ

3.1 Одноплатная система управления (СУ) на микроконтроллерах (МК) для автономных инверторов напряжения (АИН) и тока (АИТ)

-33.2 Результаты испытаний транзисторного трехфазного преобразователя частоты мощностью 1 КВТ, нагруженного на асинхронный электродвигатель

3.3 Результаты испытаний тиристорного непосредственного преобразователя частоты (НПЧ) (нагруженного на асинхронный двигатель 4АЖ225М602 с вентиляторной нагрузкой, а также на -АМВ-75) содержащего "экстремальный регулятор"

ГЛАВА 4 РАСЧЕТ САР С ПРИМЕНЕНИЕМ "ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ РЕГУЛЯТОРОВ"

4.1 Структурная схема CP АИТ, АИН и НПЧ с "экстремальным регулятором" в приводе с вентиляторной нагрузкой. Сравнение расчетных схем CP с экспериментальными

4.2 Структурная схема системы регулирования (CP) с "экстремальным регулятором" с шагающим локально - оптимальным регулированием в приводах имеющих компрессорную нагрузку

4.3 Расчет энергетических показателей силовой схемы преобразователя НПЧ для вспомогательных приводов тепловозов, включенного от тягового или вспомогательного синхронных генераторов

ГЛАВА 5 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОТ ВНЕДРЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ВО ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ПРИВОДАХ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ЛОКОМОТИВОВ С CP, СОДЕРЖАЩЕЙ "ЭКСТРЕМАЛЬНЫЙ РЕГУЛЯТОР"

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ,

Все большее применение находят системы импульсного управления тяговых двигателей постоянного тока и тиристорного трехфазного плавного регулирования на ЭПС переменного тока.

Создание и экспериментальные исследования систем преобразователей частоты для нужд железнодорожного транспорта ведутся рядом заводов и научно-исследовательских организаций СНГ и России: ВЭлНИИ, НЭВЗ (г. Новочеркасск), ВНИИЖТ, МИИТ, MJIP3 (г. Москва), РАО ВСМ (г. Петербург), ДЭВЗ (г. Днепропетровск), АО " Электровыпрямитель" (г. Саранск), В НИТИ (г. Коломна), ПГУПС (г. Петербург), АЭК "Динамо" (г. Москва).

Большой вклад в разработку и освоение отечественного производства указанного электрооборудования внесли наши ученые и инженеры : доктора технических наук Н.А. Ротанов,

A.С. Курбасов, И.П. Копылов, В.Ф. Козаченко, В.П. Феоктистов, Ю.М. Иньков, А.Н. Савоськин, кандидаты технических наук:

B.В. Литовченко, В.А. Шаров, А.А. Будницкий, Д. JL Киржнер, инженеры: А. М. Кривной, A. JI. Донской, B.C. Строков, и др.

Экспериментальные и многочисленные теоретические исследования систем преобразователей частоты для нужд железнодорожного транспорта, выполненные ВНИИЭМ, ЛИИЖТ, МИИТ, ВНИТИ, и другими организациями, показали, что технико — экономические свойства любого электропривода, определяются как силовой частью, так и законами регулирования, заложенными в С АУР преобразователя. Важнейшие критерии качества, такие как надежность и долговечность (выживаемость преобразователей), тесно связаны новейшими достижениями передовой технологии производства силовых приборов и обеспечение этих критериев является основной задачей силовой электроники.

Второй путь развития силовой полупроводниковой техники заключается в разработке и применении систем автоматического управления и регулирования, позволяющих использовать современные технологии производства интегральных микросхем (для микро миниатюризации, БИС, САУР) преобразователей. Это позволяет увеличить общую надежность и долговечность (выживаемость) преобразователя, повысить качество регулирования, уменьшить габариты преобразовательного оборудования. Экономическая эффективность их применения определяется снижением расхода непроизводительной электроэнергии, потребляемой локомотивом, особенно вспомогательными системами и электрооборудованием.

Этот расход может быть снижен в 2-5 раз [71]. Вспомогательные привода локомотивов расходуют значительную часть общего потребления электроэнергии, составляющую 10-18% от электроэнергии на тягу поезда. На тепловозах мощность вспомогательных устройств составляет 7-12% от общей мощности локомотива, а при использовании централизованного энергоснабжения поезда его доля составляет 40%.

Поэтому задача создания высокоэкономичных источников питания с повышенным качеством регулирования электроэнергии на выходе актуальна. Опыт применения электромашинных преобразователей числа фаз и частоты на электровозах и электропоездах показал их недостаточную эффективность - не обеспечиваются симметрия и стабильность напряжений фаз питания, а также нет возможности регулирования скорости приводных двигателей в зависимости от эксплуатационных условий.

Во вспомогательных приводах тепловозов не нашли должного внедрения непосредственные, а также статические преобразователи. Поскольку источником питания нагрузок перспективных тепловозов может быть использован исключительно синхронный вспомогательный или и тяговые генераторы, то в качестве преобразователя, применение НПЧ на тепловозах оправдано.

Подобный преобразователь, с алгоритмом управления, был спроектирован (для собственных нужд) и поставлен фирмой ABB на американском тепловозе Dh8 с квази- частотным управлением [3]. Несмотря на то, что привод НПЧ ступенчатый совместно с переключением по позициям контроллера машиниста, частота вращения синхронного генератора изменяется в диапазоне 20 -100Гц со ступенчатым регулированием, такое управление незначительно приближает НПЧ к преобразователям с плавным регулированием частоты. Число частот вращения нагрузки преобразователя составляет три, на каждой позиции контроллера тепловоза.

Для электроподвижного состава оптимальным решением во вспомогательных приводах будет предлагаемое применение двухзвенных, однозвенных статических преобразователей с плавным регулированием частоты.

-7В последнее время работа получила актуальность в процессе создания ряда силовых преобразователей для электропоезда ЭР2, МТПЕ-5-380, ПЧ-ТТЕ-125-380УЗ тепловоза переменного тока ТЭМ2 — 282 во ВНИТИ (г. Коломна) совместно с АО "Электровыпрямитель" (г. Саранск). В процессе создания НПЧ преобразователя, автором были проведены длительные натурные испытания, результаты которых были опубликованы в работах [10, 16, 32, 41, 51].

Для НПЧ преобразователя реактивная мощность сдвига, мощность искажения трехфазной нагрузки и не симметрии имеют наибольшие значения, чем в других преобразователях. Несмотря на это тепловые испытания показали удовлетворительные данные по нагреву асинхронного электродвигателя 4АЖ225М602. При экспериментальных исследованиях преобразователя кроме автора принимал участие инженер Р.С. Посеряев. На основании широко проведенных исследований по созданию преобразователя МТПЕ-5-380УЗ, были проведены испытания различных видов силовых транзисторов, и условия их работы в сильноточных высоковольтных индуктивных цепях полу мостового высокочастотного инвертора и других схемах. При этом были отработаны силовые узлы включателей сильноточных транзисторных преобразователей.

Накопленные экспериментальные данные [51] позволили перенести опыт работы на проектирование преобразователей с IGBT и GTO приборами. Для вспомогательных электроприводов на электроподвижном составе, включенных через высоковольтный силовой трансформатор необходим статический преобразователь с плавным регулированием напряжения и частоты на выходе. Применение НПЧ преобразователя на электроподвижном составе не даст того широкого диапазона регулирования по скоростям асинхронных мотор вентиляторов чем на тепловозах.

Между тем Российской промышленностью еще в 1988г.[52, 54] были разработаны полностью управляемые LTR биполярные транзисторы на ток 250А, хотя сейчас уже возможно серийное производство мощных модулей Дарлингтона на токи до 400А. Технико-схемотехнические проработки практически позволяют применять эти приборы в сильноточных цепях, где возможность протекания малых реактивных токов через структуру транзистора неизбежна. Поэтому применение IGBT и GTO приборов на электроподвижном составе перспективнее. А приводные АД до 5 5кВт могут регулироваться преобразователями на полностью управляемых LTR приборах в отечественном исполнении силовых модулей.

Собраны и обобщены материалы по "математической теории оптимального управления " работ J1. С. Понтрягина, В.Г. Болтянского, Р.В. Гамкрелидзе, Е.Ф. Мищенко, Р. Беллмана, Н.Н. Боголюбова, Ю.А. Митропольского и других, на основе которых выведены критерии полной управляемости для AM и подтвердился выведенный ранее [32] критерий полной управляемости нелинейного объекта в общем виде на основе функции Вейерштрасса.

В работе также уделено место методам и способам регулирования и управления асинхронными короткозамкнутыми электродвигателями. Рассмотрено до двух различных экстремумов" регулирования "минимума тока статора" АД, "максимума момента".

Все эти законы реализуемы, в преобразовательном электрооборудовании АИТ, АИН, НПЧ и др. "Экстремальный регулятор" нашел применение в приводах с АД.

Именно экстремальным мини максимальным регуляторам (ЭММР) и их алгоритмам уделено основное место в диссертационной работе, во вспомогательных приводах локомотивов.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ, ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Существующие серийные российские статические преобразователи частоты АИН, АИТ (с плавным регулированием частоты вращения AM), выполненные на основе GTO, IGBT приборов, по техническим характеристикам и долговечности наработки на отказ не в полной мере отвечают современному уровню.

Выполненные ранее работы по совершенствованию преобразователей были направлены в основном, на исследования коммутационной устойчивости электродинамических и магнитных спектральных характеристик различных процессов и силовых схем. Исследования по оптимальным законам управления силовыми приборами и регулирования методами вариационного исчисления практически отсутствовали.

Современная преобразовательная техника в основном развивается за рубежом в направлении совершенствования технологий производства IGBT, GTO и MOS-FET приборов.

Ведущие немецкие фирмы успешно используют в своих преобразователях IGBT приборы, биполярные транзисторы с изолированной базой, на токи до 1200А, а также высоковольтные транзисторы MOS-FET технологии.

Известно, что российской промышленностью еще в 1988 году освоено производство 250А LTR-биполярных силовых транзисторов Дарлингтона, а на сегодня эти мощности составляют 400А.

В работе предлагаются алгоритмы управления синусоидальным ШИР, в котором были заложены максимум синусоидальный ШИР §3.1, и возможность выполнения не только одного, а нескольких алгоритмов. Алгоритмы управления могут применяться и в СУ с микропроцессорным управлением.

В данной работе предлагаются схемотехнические решения, позволяющие улучшить энергетические показатели преобразователей АИН, АИТ и предотвращающие протекание через структуру LTR-биполярных силовых транзисторов малого реактивного тока, и использующие в схемах АИН мощные транзисторы Дарлингтона. Эти же схемотехнические решения, возможно, применять для включения IGBT и GTO приборов отечественного исполнения силовых модулей на российских локомотивах.

2. Экспериментальные исследования позволили установить, что НПЧ преобразователь с фазовым регулированием уступает преобразователям с плавным регулированием частоты. НПЧ преобразователь из-за простой силовой схемы рекомендуется для применения во вспомогательных приводах, а также число сочетаний четыре из пятнадцати (всего 60) по ступеням его управления тиристорами и позиций контроллера машиниста тепловоза с электропередачей имеющей синхронные генераторы. Автором на основании экспериментальных данных для НПЧ определены достаточно низкие по величине коэффициенты Ки искажения трехфазного преобразователя, а также - коэффициент мощности Км, коэффициент не симметрии Кн и сдвига Кс. Для НПЧ преобразователя имеются графики постоянной составляющей Кп, и коэффициента Кт/п отношения периода фазного напряжения нагрузки к времени проводимости тиристора, при законе регулирования "минимума тока статора" управления "режима 2". Положительно решен вопрос тепловыделений, испытания которых проводились на электродвигателе 4АЖ225М602 в комплекте с САУР с экстремальным мини максимальным регулятором. Превышение температуры обмоток, статорной пакетной части, двигателя при Р 1=9,1 кВт отводимой от Hi 14 мощности на частоте П=45Гц составило 47,6 С над температурой окружающей среды 8,5 С. (Измерения проводились на обмотке статора внутри клеммной соединительной колодки). Электрический к.п.д. преобразователя составит 98,5-99% и приблизится по своим характеристикам к преобразователям с плавным регулированием частоты.

Несмотря на эти характеристики электропередачи НПЧ, преобразователь имеет менее сложную, но более эффективную защиту, за счет лучших алгоритмов управления и диагностики аварийных режимов. НПЧ имеет меньшие габариты перед двух и трехзвенными преобразователями и большую степень защиты -выживаемость преобразователя. Даже в случае выхода из строя одного силового вентиля, преобразователь обеспечит нужный алгоритм работы, аварийный же режим работы обеспечен будет всегда.

Для НПЧ рекомендуется использовать эффект третьих гармоник двух машин и применить дополнительную схему прозвонки силовых тиристоров для данных преобразователей вспомогательных нужд тепловозов. Это позволит увеличить время наработки на отказ в 1,4 раза силовых тиристоров при вероятности их безотказной работы 0,97.

3. На основе теоретических исследований, базирующихся на математической теории оптимального управления и вариационного исчисления, работ Л. Янга, Л.С. Понтрягина, Р. Беллмана и обширном экспериментальном материале ВНИТИ по преобразовательной технике, работ - отчетов B.C. Строкова, автором разработаны методики являющиеся новизной данной работы.

Проблемы оптимизации управления AM и регулирования их параметров снимаются при помощи "экстремального мини максимального регулятора" позволяющего компенсировать неадекватность законов управления математической модели, физическому объекту, компенсировать броски тяговой нагрузки и забросы напряжения тяговой сети, имеющих место в реальных условиях эксплуатации локомотива.

В диссертации впервые, применительно для расчета значений тока и момента асинхронной машины, разработаны:

- метод решения алгебраических уравнений, статических режимов работы, асинхронной машины по "минимуму тока статора" и "максимуму момента" от величины скольжения ротора;

- метод решения неоднородных линейных дифференциальных уравнений второго порядка для асинхронной машины позволяющий находить решения в переходных режимах работы с переменным параметром круговой частоты ротора; и определяющий постоянные коэффициенты неоднородных уравнений при всех частотах и отношениях напряжения к частоте при постоянном приведенном сопротивлении и индуктивности ротора в установившихся режимах работы; метод, определяющий эти же постоянные коэффициенты при любом отношении мощности к круговой частоте статора машины;

- критерий полной управляемости асинхронной машины как нелинейного объекта, выведенный в общем, виде из уравнения Вейерштрасса-2 Вейерштрасса-1, в таком виде эти уравнения предложены автором из известной функции Вейерштрасса; экстремальный мини максимальный регулятор для преобразователя НПЧ, и теоретически для АИН и АИТ.

4. Разработан и прошел апробацию ЭММ, построенный по принципу слежения за входным (параметром объекта) током статора AM, или моментом от скольжения, коэффициентом сдвига напряжения от тока cos (р, имеющий в своей основе модифицированный алгоритм регулирования Флетчера - Ривса.

5. Результаты исследований использованы при разработке и создании во ВНИТИ тиристорного непосредственного преобразователя частоты ПЧ-ТТЕ-125-380 УЗ, который разработан для регулирования частоты вращения мотор - вентиляторов для тепловозов с синхронными генераторами.

Предложенные в работе схемотехнические решения включателей приборов позволили в 1993г. ВНИТИ осуществить внедрение и отправить в эксплуатацию на Челябинский металлургический комбинат два трехзвенных транзисторных преобразователя МТПЕ-5-380УЗ IP20, для питания вибраторов коксозагрузочной машины. Преобразователь работали на асинхронный двигатель ИВ98-Б2.

6. Настоящая работа, обобщает исследования автора за период с 1990 по 2001 г.г., а также на тепловозе ТЭМ2-282 и ТЭМ21 (Брянского завода БМЗ) переменного тока и является частью комплекса работ департамента локомотивного хозяйства МПС, проведенных Саранскими заводами отрасли и ВЕМТИ по созданию, доводке и внедрению преобразователей частоты на локомотивах.

Это даст по расчетным данным общий экономический эффект 180,42т.руб в году на секцию тепловоза мощностью 1200кВт при реализации специальных и оптимальных законов регулирования "минимуму тока статора" НПЧ преобразователями перед параметрическими законами регулирования, которыми являются U/f и U/f2, со сроком окупаемости преобразователей менее года.

Новые преобразователи с частотным регулированием АИН вспомогательных электроприводов до 100кВт по расчетным данным только за счет ЭММР работающих по "минимуму тока статора" способны окупаться за один год и давать дополнительный экономический эффект 158т.руб, а в других областях народного хозяйства экономить до 23% активной мощности.

7. "Экстремальный мини максимальный регулятор" в приводах большой и средней мощности, согласно расчетным данным по оптимальным законам регулирования без тщательного расчета характеристик и нагрузок привода, например перед известным оптимальным законом регулирования по опорному вектору потокосцепления ротора ^, позволяет экономить до 7% активной мощности от общей мощности приводных асинхронных машин.

1. В.М.Никитин, А.Д.Позднеев, Ф.И.Ковалев, Г.Н.Шестоперов, Энергосберегающие электроприводы. "Электротехника",1. N-4, 1996., стр.52-55.

2. С.Н.Флоренцев, Ф.И.Ковалев, Современная элементная база силовой электроники. "Электротехника", N- 4,1996., стр.2-8.

3. Каталог-справочник. Тепловозы зарубежных стран . ВНИТИ, Коломна, 1992.

4. Перевод 497/80 ГПНТБ ФК 28352-79, Преобразователь частоты SAMI для регулирования числа оборотов коротко-замкнутых электродвигателей. Каталог фирмы Stromberg Финляндия ,769, SAMI 6-78-04.

5. Traction Drives for Electric Vehicles. Stromberg., проспект фирмы (Stromberg) Финляндия, 1984-06.

6. Eisenbahntechnisehe Rundschau: DE-2500-Ein Wendepunktin der Lokomotivyechnik, HENSCHEL, 11/1971.

7. Weiterentwicklung der Drehstrom Antriebstechnik "ZEV-Glasers Annalen", Siemens, 11/12, 1987.

8. Badstieber, K. Kommissari En engieruch gewinnung der Brensvorgagangen BBC, BR-120, 1982.

9. P. Appeuu, W. Lienau. Vierquaddrautensteller bei indu-ktivem und kapazitivem Betrieb BBC, EL 17, 1984.

10. В.П. Феоктистов, Ю.Ю. Цыкунов. Испытания квазичастотного НПЧ преобразователя с вентиляторной нагрузкой содержащего в САУ "экстремальный регулятор". Препринт ВИНИТИ РАН, отд. транспорт и маш. N734/15,1998г. с. 12.

11. Т. А. Глазенко, С. Г. Гернан Галкин. Анализ и синтез ти-ристорных автономных инверторов напряжения в системах электропривода. Автоматизированный электропривод Под. общ. ред. стр. 359-366 -М.: "Энергоатомиздат", 1986.-448с.: ил.

12. Христиан Титце. Современные системы привода для электрического тягового подвижного состава, AEG,1986.

13. М.Пелтола. Регулируемый привод экономит электроэнергию, жур. Локомотив, 11, 1994. стр. 46-47., фирма "АББ", Нью-Берлин, США (привод SAMI).

14. В. В. Рудаков, И.М.Столяров, В. А. Дартау. Асинхронные электроприводы с векторным управлением. -Л. : "Энергоатомиздат"., Ленинград., 1987. -стр.136. :ил.

15. Ю.Ю. Цыкунов. Метод шагающего локально-оп+имального регулирования и квазичастотного управления приводов с асинхронным короткозамкнутым электродвигателем. М. : " Транспорт , наука, техника , управление",4 ВИНИТИ стр.28-33., 1996.

16. Н. Brunner , М. Hierholzer, R. Spanke. 3300 V IGBT Modulle for traction application // EPE, 95. Proceeding of 6th European Conference on Power Electronics and Applications. 19-21 Sept. 1995. Sevilla, Spain, vol. l.p. 1056-1059.

17. JI. С. Понтрягин , В. Г. Болтянский , Р. В. Гамкрелидзе , Е.Ф.Мищенко. Математическая теория оптимальных процессов. изд.2ое. "Наука" Физ.мат.лит. Москва 1969. стр.368.

18. Ю. П. Петров. Оптимальное управление электроприводом. М.: "Гос. энергоиздат". 1961. 187с.

19. Ю.П. Петров. Вариационные методы теории оптимального урпавления. "Энергия", Л. 1965. 220 с.

20. Ю.П. Петров. Оптимальное управление движением транспортных средств. "Энергия", Л. 1969. 96 с.

21. Р.Беллман , Э.Энджл. Динамическое программирование и уравнения в часных производных. -"Мир". М. : 1974.-207с.

22. Р.Беллман, К.Л.Кук. Дифференциально-разностные уравнения. М.: "Мир".- 1969. 548 с.

23. Р.Беллман. Введение в теорию матриц. -М.:1976. 352 с.

24. А. А. Булгаков. Частотное управление асинхронными электродвигателями. М. изд. "АН СССР", 1955. стр.216.

25. А. С. Сандлер , Р. С. Сарбатов. Автоматическое частотное управление асинхронных двигателей. М.:"Энергия",1974.

26. Е.Я. Казовский. Переходные процессы в машинах переменного тока. -М.: "АН СССР", 1962 -550 с.

27. А.В. Иванов-Смоленский Универсальные механические характеристики асинхронных машин с учетом скорости изменения скольжения, "Электричество" N1,1963. 7-12с.

28. Математическая энциклопедия . под ред. И.М.Виноградова, в 5-ти томах.,"Советская энциклопедия",Москва,1977-85г.

29. Л. Янг. Лекции по вариационному исчислению и теории оптимального управления. "Мир". 1974. -М. 488 с.

30. И. Н. Бронштейн, К. А. Семендяев. Справочник по математике. -"Наука". 1986. 544 с.

31. А. Лихтенберг, М. Либерман. Регулярная и стохастическая динамика ., Перевод с англ . под ред . Б. В. Чирикона М.: "Мир", 1984.-528с., ил.

32. М. Холоднион, Ф. Клич, М. Кубичек, М. Марек. Методы анализа нелинейных математических моделей. : Пер. с чешского М.: "Мир", 1991. - 368 е.,ил.

33. К. П. Ковач, И. Рац. Переходные процессы в машинах переменного тока. Пер. с нем. Под ред. А. И. Вольдека. М. -Л.: "Госэнергоиздат", 1963. 344 с.

34. И. И. Эпштейн. Автоматизированный электропривод переменного тока. М.:"Энергоиздат", 1982.- стр.192.

35. С. П. Тимошенко, Д. X. Янг, У. Уивер. Колебания в инженерном деле. / Пер. с англ. Л. Г. Корнейчука; Под ред. Э. И. Грегорюка. М.: "Машиностроение", 1985. - 472с.

36. К. Н. Вакуленко, Э. М. Агагабян. Об оптимальном регулировании асинхронного двигателя. \ " Электромашиностроение и электрооборудование". Харьков: ХГУ, 1965.

37. А. С. Сандлер, Р. С. Сарбатов. Частотное управление асинхронными двигателями. М.: 1966., 144с. вып. 179.

38. А. С. Курбасов , В. И. Седов , JI.H. Сорин. Проектирование тяговых электродвигателей. // "Транспорт" . 1987. N-2.-536 с. К93.

39. Д. Д. Богаченко. Частотно регулируемый электропривод с улучшенными энергетическими показателями. Электротехника.; стр.50-53., N-8.; "Энергоатомиздат", 1987.

40. Д. JI. Киржнер, Н. А. Кузнецов, В. С. Строков. Система автоматического управления асинхронным тяговым двигателем его регулирование. Научно исследовательский институт тепловозов и путевых машин. Труды ВНИТИ. Выпуск 75, Коломна, 1995. -с. 63.

41. В. В. Домбровский, Г. М. Хуторецкий. Основы проектирования машин переменного тока. JI., "Энергия", 1974., 505 с. с ил.

42. Двигатели асинхронные единой серии 4А мощностью 0,06 400кВт, ИНФОРМЭЛЕКТРО, Электротехника СССР 01.40.22-81.

43. Ю. И. Топчеев. Атлас для проектирования систем автоматического регулирования: Учеб. пособ. для вуз. -М.: "Машиностроение", 1989. -752 е.: ил.

44. В. В. Фаронов. Система автоматического моделирования и параметрической оптимизации, руководство пользователя, SIAM, Москва, "Учебно инженерный центр МВТУ-Фесто Дидактик", 1990.

45. Перевод N 1945 Systeme und Komponenten einer modernen, Rudolf Wagner, Antriebstechnik fur Triebfahrzenge, ETR, 1995., 181 187. (Германия).

46. W. Bosterling , R. Jorke , M. Tscharn IGBT Moduie in Stromrichtern: regeln, steuern, schutzen. ABB.

47. В.П. Феоктистов, Ю.Ю. Цыкунов. Особенности работы силовых LTR биполярных транзисторов в индуктивных цепях преобразователей напряжения. Препринт ВИНИТИ РАН, отд. транспорт и маш. N748/15, 1998 г. с. 12.

48. С.А.Шабоян. Силовые биполярные транзисторы и транзисторные модули. М. : "Энергоатомиздат", Электротехника 5, 1988.

49. А. Блихер.Физика силовых биполярных и полевых транзисторов: Пер. с англ./ -JL: "Энергоатомиздат". Ленингр. отд. 1986.-284 с.:ил.

50. С.А.Шабоян. Силовые транзисторные защищенные ключи. М. : "Энергоатомиздат", Электротехника 5, 1986.

51. С.А. Шабоян. Двухполярный транзисторный ключ новый элемент силовой электроники. - М. : Энергоатомиздат, "Электротехника" , 5 , 1985.

52. Отчет США (AAR)NR-778 Ассоциация американских дорог. Внедрение на американских дорогах тепловозов переменного тока с трехфазным асинхронным тяговым двигателем.1. Ш 1992г.

53. Ю. В. Ольховский и др. отчет ВНИТИ И-47- 84(т2). Исследование экспериментальное на стенде теплового состояния и топливной экономичности дизеля и опытных систем охлаждения подогрева теплоносителей дизеля типа Д49 мощностью 3000.4000 л.с.

54. Ю.В. Ольховский и др. отчет ВНИТИ И-17-89. Стендовые испытания различных вариантов 2В-9ДГ систем автоматического регулирования температуры (САРТ) воды масладизеля тепловоза 2ТЭ-121 в условиях летней и зимнейэксплуатации.

55. В. С. Строков и др. Исследование системы плавного регулирования мотор вентиляторов холодильной камеры с частотным и фазовым регулированием напряжения",отчет ВНИТИ И-08-77.

56. О. Е. Смышляев и др. Сравнительная оценка среднеэксплу-атационных затрат мощности на привод вентиляторов охлаждающих устройств тепловозов при различных способах регулирования температур теплоносителей. Отчет ВНИТИ И-34-73, г.Коломна, 1973.,52 стр.

57. О. М. Маевский. Энергетические показатели вентильных преобразователей. М.: "Энергия", 1978г. стр.320., :ил.

58. А.С. 532167 Н02 Р7/42 15.07.74. Крутой В. П. и др. Способ устранения автоколебаний асинхронного двигателя.

59. А.С.702477 Н02Р7/42 05.07. 76. П. Д. Андриенко, В. П. Крутой и др. Способ устранения автоколебаний асинхронного двигателя.

60. И. Я. Браславский, A.M. Зюзев, С.И. Шилин. Тиристорный преобразователь напряжения в асинхронных электроприводах с микропроцессорным управлением:, "Электротехника", N7, 1996., стр.36-39.

61. В. Е. Розенфельд , И.А. Староскольский Высокочастотный бесконтактный электрический транспорт. / М., "Транспорт", 1975г., 208с. Рис. 74, табл. 18 список лит. 51.

62. A. Farini, F. Fura, R. Marigrasso Prototipi di conver-titori e di macchinario per ia trazione rafiredddati con termosifoni a freon. / Ingegneria Ferroviaria. 1987. 4. N4. p. 149-155.- 12 il. уч. тр. N-205. МЭИ, Москва, 1989г.

63. М.П. Гундоров. Реостатные испытания тепловоза М62К-686А с дизель генератором 5-26ДГ, N 13-97-01, Справка. 1997.

64. В.А. Петраков, Г. Ф. Кашников, В. Н. Юдин. Обоснование выбора системы плавного регулирования температур теплоносителей силовых установок маневровых промышленных тепловозов, труды ВНИТИ, N 67, Коломна, 1988,с.96-104.

65. Blaschke F. Das Prinzip der Feldorientierung , die Grundlage fur die Travsvektor Regelung von Drehfeld-maschine//Siemens Zeitschrift. - 1971.- NO 45.-h.10.

66. Floter W., Ripperger H. Die Travsvektor Regelung fur den feidorientierten Betreib einer Asinchron - maschine / /Siemens Zeitschrift. - 1971.- N0 45.-h.10.

67. М.Г. Чиликин, В. И. Клячев, А. С. Сандлер "Теория автоматизированного электропривода": Учеб. пособие для вузов / М.: Энергия, 1979. - 616 е., ил.

68. А.С.1317611 Н02М7/155/515 29.12.85 В.М. Юликов, B.C. Строков, С.Н. Полторак, Ю. И. Гусевский, Ю. Ю. Цыкунов, "Многоканальное устройство для фазового управления тиристорным преобразователем".

69. Статический преобразователь в Мульденштайне. E.Fieber et Electrische Bahnen, 1995, N1/2, S. 43-48; N3, S. 94-97. ISSN 0321 1495 Железные дороги мира, 1997, N5, 1-80

70. ISSN 0321 1495 Железные дороги мира, 1997, N5, По странам мира. Германия, с. 64 - 66.

71. Европейские электровозы нового поколения. Материалы фирмы Siemens и GECAlstom; Eisenbahntechnisch Rundschan, 1996, N6, S. 349 356; Electrische Bahnen, 1995, N12, S. 386-395; 1996, N8/9, S. 235-247, 248 - 260; Eisenbahn, 1996, N5, S. 190-195.

72. ISSN 0321 -1495 Железные дороги мира, 1996, N10, По странам мира. Канада, с. 70-71. ;

73. К. Сегьет ( С. Segietn ) Электровоз типа 12Х, Электровоз ВВ36000, Сочлененный дизель поезд серии GTW 2/6. Le Rail, 1994, N12, p. 21. A.Cortesi et al. Glaser. Analen, 1995, N3,S. 72.

74. США от двух к трем локомотивным компаниям. G.Welty Railway Age, 1994, N1, p. 49-53. - 1495 Железные дороги мира, 1996, N11, с. 15-17.

75. Д. X. Пропп ( D.X. Ргорр ) Тепловозы с асинхронным тяговым приводом и их эксплуатация. -1495 Железные дороги мира, 1997, N9, с. 28-29.

76. ISSN 0321 1495 Железные дороги мира, 1995, N2, По странам мира. США с. 73 - 74.

77. Тепловозы с трехфазным приводом для тяжеловесных грузовых поездов в США. М. Eisell. Glaser. Analen, 1995, N4, S. 112-121.

78. О. А. Некрасов A. M. Рутштейн Вспомогательные машины электровозов переменного тока. Москва, Транспорт 1988.223 с.

79. Н. М. Луков В. В. Стрекопытов К. И. Рудая Передачи мощности тепловозов. Учебник для вузов ж. д. транспорта Под ред. Н. М. Лукова М. : Транспорт, 1987. - 279 с.

80. Экономичное охлаждение привода дизель вагона. R. Sommerer, Н. Iwainsky Glaser. Analen., 1994, N10, S. 455-458.

81. И. M. Гельфанд, С. В. Фомин Вариационное исчисление. Физматгиз, 1961.

82. Н. М. Гюнтер Курс вариационного исчисления. Гостехиздат, 1941 .

83. Н. А. Ротанов, Д. Д. Захарченко Тяговые электрические машины. Учебник для вузов, ж.-д. транспорта.-М.: Транспорт, 1991г. 334 е., ил. 236., таб.8, биб. 33.

84. Н.А. Ротанов, А.С. Курбасов, Ю.Г. Быков, В.В. Литовченко под редакцией. Ротанова Н.А. Электроподвижной состав с асинхронными тяговыми двигателями.-М.: Москва, Транспорт, 1991г.-336с.

85. Ю. Ю. Цыкунов Тиристорный преобразователь с микропроцессорной системой управления для регулирования вспомогательных приводов локомотивов / Тезисы научно -технической конференции "Наука транспорту" - 2004.,1. МИИТ, 2004г.