автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Система адаптивного управления тяговым асинхронным приводом магистрального локомотива

| т..трр

г»

ЧШ I

На правах рукописи

Шаговик Андрей Евгеньевич

СИСТЕМА АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЯГОВЫМ АСИНХРОННЫМ ПРИВОДОМ МАГИСТРАЛЬНОГО ЛОКОМОТИВА

Специальность 05.22.07 - Подвижной состав железных дорог,

тяга поездов и электрификация

I

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2005

Диссертация выполнена на кафедре «Электроснабжение железных дорог» Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Петербургский государственный университет путей сообщения»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Бурков Анатолий Трофимович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Стрекопытов Виктор Васильевич

кандидат технических наук, ст. н. сотрудник

Ведущая организация: Всероссийский научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (ГУПВНИКТИ)

Защита состоится 9 февраля 2006г. в 15 ч. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д.218.008.05 при Петербургском государственном университете путей сообщения Минтранс РФ по адресу: 190031, Санкт - Петербург, Московский пр., 9, ауд. 5-407.

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

Автореферат диссертации разослан 30 декабря 2005г.

Чернов Сергей Сергеевич

Ученый секретарь

диссертационного совета, д.т.н., профессор

В.А. Кручек

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

В настоящее время на сети железных дорог ОАО «РЖД» парк тягового подвижного состава близок к физическому и моральному исчерпанию своего ресурса. К 2010 году выработают полностью установленный срок службы 67,8 % грузовых электровозов постоянного тока, 35,4 % грузовых электровозов переменного тока, 90,3 % магистральных грузовых тепловозов и 69,0 % маневровых тепловозов.

К основным тягово-энергетическим показателям локомотивов, наряду с силой тяги в продолжительном режиме и сцепной массой относятся такие важные параметры, как осевая мощность и потери энергии во всем диапазоне скоростей и нагрузок. На основании опыта промышленно развитых стран и исследований, проводившихся в СССР, а затем в России, следует сделать вывод, что наиболее предпочтительным для перспективных локомотивов является привод с использованием тяговых асинхронных двигателей (ТАД). Данный тип двигателей позволяет наиболее полно использовать сцепную массу локомотива по сравнению с коллекторными тяговыми двигателями, за счет отсутствия коллектора обеспечивает возможность увеличения активной длины ротора, и высокую надежность, что дает возможность реализовать повышенную осевую мощность. Опыт разработки и испытания образцов локомотивов с тяговым асинхронным приводом подтвердил, что достижение ожидаемого улучшения показателей возможно при условии создания системы автоматического регулирования (САР) тягового электропривода, обеспечивающей реализацию всех тяговых и энергетических характеристик локомотива, достижимых за счет применения прогрессивных тяговых двигателей трехфазного тока.

Цель работы.

Улучшение тягово-энергетических показателей магистральных локомотивов за счет более полного использования возможностей гибкого микропроцессорного управления по рациональным алгоритмам, обеспечивающего снижение электрических потерь в тяговом асинхронном приводе во всем диапазоне рабочей мощности.

Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи;

Выполнить сравнительный анализ различных систем автоматического управления, применяемых на тяговом подвижном составе с асинхронными двигателями по обоснованным тягово-энергетическим показателям локомотива.

Выполнить синтез алгоритма управления приводом по минимуму потерь при реализации режима постоянства мощности.

Составить алгоритм реализации цифровой системы управления с

НОС. Ьла,ЯОнл.<(ЬНА; БИБЛИОТЕКА

учетом изменения условий работы тягового привода.

Разработать математическую модель системы тягового электрического привода магистрального локомотива, учитывающую особенность адаптивного управления.

Произвести оценку тягово-энергетических показателей локомотива с использованием адаптивного управления асинхронным приводом.

На защиту выносятся следующие научные положения:

1.Принцип достижения минимума потерь электрической мощности в тяговых асинхронных двигателях при работе в зоне не полной мощности за счет использования резерва по регулированию напряжения источника питания;

2.Модель системы адаптивного управления асинхронным тяговым приводом магистрального локомотива, обеспечивающая возможность исследования привода в зоне пуска с ограничением по сцеплению и рациональное управление по минимуму электрических потерь мощности в зоне постоянства электрической мощности.

3. Алгоритм управления тяговым асинхронным приводом, обеспечивающий минимизацию электрических потерь мощности.

Методы исследования.

Для решения поставленных задач использовались теоретические и экспериментальные методы исследований. Теоретические исследования проводились с использованием положений теории автоматического регулирования и управления, теории электрических машин и локомотивной тяги. В исследованиях использованы методы имитационного математического моделирования.

Научная новизна работы.

Установлены закономерности изменения электрических потерь мощности в тяговых асинхронных двигателях в режимах частичной мощности локомотивов;

Сформулирован принцип и получен новый алгоритм регулирования асинхронного тягового привода на частичных мощностях по критерию минимума электрических потерь мощности;

Разработана математическая модель системы адаптивного управления тяговым асинхронным приводом, отличающаяся возможностью исследования потерь мощности во всем поле тяговых характеристик.

Практическая ценность.

Разработанный алгоритм рационального управления тяговым асинхронным приводом позволяет реализовать быстродействующее управление электромагнитным моментом и снижение потерь электрической энергии;

Предложена система автоматического регулирования, обеспечивающая снижение электрических потерь во всем поле тяговых

характеристик локомотива, включая режимы неполной мощности, вероятность нахождения в которых в условиях эксплуатационной работы максимальна;

Дана оценка снижения затрат на тягу по энергетической составляющей при использовании предложенных алгоритмов управления тяговым электроприводом локомотива.

Реализация работы.

Рекомендации по совершенствованию алгоритма управления асинхронным тяговым приводом во всем поле тяговых характеристик с целью повышения быстродействия управления моментом тягового асинхронного электродвигателя и снижения потерь энергии будут переданы в ВНИКТИ.

Апробация работы: основные положения работы доложены и обсуждены на Втором международном симпозиуме «Элтранс - 2003» (г. Санкт - Петербург, ПГУПС, 2003); шестьдесят третьей научно-технической конференции «Неделя науки - 2003» (г. Санкт - Петербург, ПГУПС, 2003); шестьдесят четвертой научно-технической конференции «Неделя науки - 2004» (г. Санкт - Петербург, ПГУПС, 2004); на конференции, посвященной 75-летию электрификации железных дорог России (г. Санкт - Петербург, ПГУПС 2004г.); на научно-практической конференции «Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте - 2005» (г. Красноярск филиал ИрГУПС 2005г.); на Третьем международном симпозиуме «Элтранс - 2005» (г. Санкт - Петербург, ПГУПС, 2005).

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав основного текста с выводами, общего заключения, списка литературы из 109 наименований. Объем работы составляют 127 страниц основного текста, включая 39 рисунков, 5 таблиц, 7 страниц списка используемой литературы и 3 приложения на 15 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования. Определены проблемы асинхронного тягового привода, намечены пути решения основной задачи диссертационной работы.

Первая глава включает обзор и анализ систем автоматического регулирования тягового асинхронного привода отечественных и зарубежных образцов локомотивов. В ней отмечены положительные качества и недостатки САР, сформулированы цель и задачи исследований.

Основные проблемные задачи создания САР локомотивов изложены

в работах B.B. Стрекопытова, П.К. Балычева, А.Т. Буркова, Ю.И. Гусевского, A.C. Кубрасова, В.В. Литовченко, О.Н Назарова, H.A. Ротанова, Я.Ю. Пармаса, A.B. Плакса, В.В. Стрекопытова, Б.Л. Сыркина и Др.

В результате анализа САР локомотивов с асинхронными двигателями ВЛ80А-751, ТЭ120, Е120, ВЛ86Ф, 2ТЭ25А показано, что все указанные САР в большей или меньшей степени являются системами '

параметрического регулирования. Это и определяет их основные недостатки. Рассматриваемые САР не могут обеспечить минимизацию электрических потерь мощности во всем диапазоне скоростей и нагрузок и должны быть усовершенствованы с учетом новых возможностей.

Обоснованы и сформулированы задачи работы, решение которых позволяет повысить тягово-энергетические свойства локомотивов с тяговым асинхронным приводом на основе энергоэффективных алгоритмов управления с использованием цифровых технологий обработки информации.

Наиболее существенными и общепризнанными тягово-энергетическими свойствами электроприводов локомотивов являются: использование быстродействующего управления моментом асинхронного двигателя, достижение наибольшего коэффициента полезного действия, снижение электрических потерь в системе автономный инвертор напряжения (АИН) - асинхронный двигатель.

Для снижения потерь электрической энергии в тяговых асинхронных двигателях магистральных локомотивов предлагается применить гибкое микропроцессорное управление на основе принципа адаптации по j

рациональным алгоритмам, обеспечивающим снижение электрических потерь в тяговом асинхронном приводе во всем диапазоне рабочей мощности.

Вторая глава посвящена поиску принципа управления асинхронным *

приводом с целью применения на перспективном локомотиве.

Как показывает опыт эксплуатации, значительную часть времени локомотив работает с частичными нагрузками. Об этом свидетельствуют, в частности, результаты опытных поездок. На рис. 1 приведено распределение времени работы тягового привода пассажирского электровоза постоянного тока по уровню реализуемой мощности.

Тяговый двигатель при проектировании рассчитывается на минимум потерь при номинальной мощности. При этом с уменьшением реализуемой мощности КПД двигателя резко снижается и увеличиваются относительные электрические потери мощности. Общее время работы электропривода в режимах ниже номинальной мощности приближенно составляет 87 - 93 % от общего времени работы в тяге (рис. 1). В связи с этим предлагается использовать принцип рационального амплитудно-частотного управления по минимуму потерь в системе автономный

инвертор напряжения - тяговый асинхронный двигатель.

Рис.1. Вероятностное распределение времени работы тягового привода пассажирского электровоза постоянного тока на различных мощностях на

равнинном участке

В большинстве случаев окончательный вариант конструкции ТАД в электроприводе в значительной мере зависит от преобразователя частоты.

* С другой стороны, важную роль при определении параметров двигателя играет рациональное управление, обеспечивающее наилучшие показатели локомотива, главными из которых являются тяговая характеристика и расход энергии в кВт-ч/104 т-км брутто.

* Область тяговых характеристик магистрального локомотива условно можно разделить на две зоны (рис. 2). Первая - зона поддержания постоянного максимального момента Мш = const, она используется для пуска в непродолжительных режимах. Вторая область накладывает ограничение по реализуемой мощности Рж - const. В этой зоне располагается точка, соответствующая движению с расчетной скоростью

растре«; ^срасчреж)> ограничивающей минимальную скорость движения в длительном режиме при заданной мощности.

В каждой зоне тяговой характеристики к тяговому электроприводу предъявляются разные требования. В первой - необходимо поддержание максимально возможного момента по условиям сцепления, которые постоянно меняются в зависимости от различных факторов, как внешних, так и внутренних.

Суммарное время работы в первой зоне не велико по сравнению со

второй зоной. Главным же показателем эффективности работы в этой зоне является быстрота управления Мш ТАД в зависимости от изменения условий сцепления. Основным критерием работы тягового привода локомотива в первой зоне поддержания постоянства момента является повышенная жесткость характеристик тяговых двигателей.

В отличие от первой, вторая зона удалена от кривой ограничения по сцеплению. Поэтому здесь не требуется высокой жескости характеристик как при работе на ограничении по сцеплению. Тягово-энергетические характеристики в этой зоне оказывают существенное влияние на расход энергии. Поэтому при работе на гиперболической характеристике наиболее целесообразно использовать принцип управления по минимуму электрических потерь мощности в системе инвертор - двигатель.

Анализ различных систем управления показал, что наиболее эффективно использование комбинированной (агрегатированной) системы управления (рис. 3), в которой для зоны I используется регулирование, основанное на принципе векторного управления, а для зоны И - скалярное управление по принципу минимума электрических потерь в системе инвертор - двигатель.

При построении системы векторного управления использована система координат (й - д), вращающаяся относительно статора двигателя синхронно с потокосцеплением ротора. Вычислительные операции для выявления ненаблюдаемых координат двигателя существенно упрощены из-за отсутствия в статорных и роторных переменных гармонических составляющих.

9 Дисплейный

модуль

Сигналы

контроллера

машиниста.

« переключателя

_пгя тгонип_

ь

Управляющая Система зашиты

ЭВМ отбомсованкя

Верхнцй^роммь

Средний уровень

Нижний уровень

Система улравлет

•синхронным тяговым приводом

Ц.ГмГ

$УМ

Рис. 3. Структурная схема системы управления асинхронным тяговым приводом на локомотиве

Аналогично остальные статорные и роторные переменные в системе координат (Л • ф представлены их амплитудными значениями и не содержат гармонических составляющих. Если вектор потокосцепления ротора ориентировать по оси ¿, то проекция вектора =0. Тогда проекции тока статора равны:

а потокосцепление уравнениями:

_ -г Ь.

4,

угловая

О)

частота тока ротора определяются

(2) _ ®

Таким образом, с помощью проекции тока статора ¡^ можно управлять потокосцеплением ротора. Передаточная функция этого канала соответствует апериодическому звену с постоянной времени, равной

8

- К

<й = I

постоянной времени ротора. А с помощью проекции ¡^ можно независимо и безинерционно управлять частотой тока ротора ©г. Подставляя в выражение момента, получим: „ 3 I- -г Зг *

(4)

т.е. частота тока ротора при заданном потокосцеплении определяет электромагнитный момент АД.

Уравнение движения двигателя в одномассовой механической системе имеет вид:

= -А/ ),

Л Л '

(5)

где ^ - суммарный момент инерции ротора двигателя и механизма;

Мс - статический момент нагрузки электропривода. Математическая модель асинхронного двигателя в системе координат (с! - д), может быть представлена как на рис. 4.

«1а

ил

1

4>га

¿т

Т2

3р

2 Яг

1

®г

„-1 1

р —

Рис. 4. Структурная схема модели асинхронного двигателя в координатах, связанных с переменными состояния статорной цепи

В реальном АД ток статора формируется в неподвижной системе координат, поэтому его модель содержит внутренний блок вращения

вектора тока или ротатор е м (рис. 4), с помощью которого осуществляется переход от неподвижной системы координат (а - р) к системе (¿1 - д), ориентированной по потокосцеплению. Текущий угол поворота вектора тока определяется частотой статора

¿и,

ю«=_Г = £0« + С0'-),и'=-х. (6)

Ш р

Выражения (1) - (4) определяют связь между проекциями тока статора на оси координат, потокосцеплением, частотой тока ротора и электромагнитным моментом АД. Из выражения (4) и уравнения движения следует, что управление моментом может осуществляться безинерционно двумя входными сигналами: потокосцеплением и частотой тока ротора в

соответствии со структурной схемой рис. 4. Но эти сигналы связаны с проекциями вектора тока статора выражениями (2) и (3). Поэтому, если построить блок управления, реализующий передаточные функции в соответствии с выражениями (1), и называемый блоком развязки координат (РК), а также ротатор, вращающий вектор тока статора в направлении, противоположном действию внутреннего ротатора АД, то входными сигналами для этого устройства управления будут потокосцепление и частота тока ротора. Название блока развязки координат происходит от выполняемой им функции формирования сигналов, соответствующих независимым (развязанным, разделённым) проекциям вектора тока статора.

Как показали исследования, для локомотивов с асинхронными тяговыми двигателями и статическими преобразователями частоты наиболее благоприятным является режим работы при условии максимума КПД АД. Известно, что заданный момент нагрузки двигателя реализуется магнитным потоком и активной составляющей тока ротора, от соотношения которых зависит значение электрических потерь мощности в АД. Существует такое соотношение между магнитным потоком и током ротора, когда ток статора становится минимальным при неизменном моменте нагрузки. Для обеспечения этого условия необходимо при каждом значении момента нагрузки подбирать соответствующие величины магнитного потока и частоты тока ротора в зависимости от насыщения стали двигателя. Отклонение частоты тока ротора в сторону меньших значений приводит к увеличению электрических потерь мощности в АД, а отклонение в большую сторону - к увеличению тока статора из-за возрастания тока ротора при малых значениях магнитного потока, что так же ведет к увеличению электрических потерь. Для сохранения минимума электрических потерь мощности в широком диапазоне значений момента нагрузки необходимо по мере возрастания нагрузки двигателя увеличивать ток ротора и магнитный поток.

Для определения минимума электрических потерь мощности при заданной частоте сом и варьировании значения и, и ш, предлагается использовать следующий алгоритм, приведенный на рис. 5.

По заданной мощности Р^ и действительной механической частоте

Р

вращения двигателя сом определяется требуемый момент АДМж = .

со

м

Затем он сравнивается с заданным ограничением. Если момент больше чем ограничение, то сигнал поступает в систему векторного управления. Если же момент меньше или равен ограничению, то сигнал по заданному моменту поступает в систему управления по минимуму электрических потерь. По данным датчиков тока фаз статора определяется частота тока статора со,. Далее из разности со, и сом вычисляется частота

тока ротора со,, которая необходимо для определения магнитного потока Ф.

Ф =

2ж

(7)

Затем по Ф определяется индуктивность контура намагничивания Ья, с помощью которой можно определить индуктивность статора I, и ротора Ьг.

Рис. 5. Алгоритм агрегатированной системы управления асинхронным тяговым приводом

Реальная кривая 1т(Ф) с учетом насыщения стали задается с помощью полинома Ньютона:

ф

АЬ +

6 и® Л 24 и® у) 1201

.(8)

Ьг=Ьгг+Ьт, (9)

ь,=ье,+ья. (10)

Полученные данные поступают в блок поиска минимума потерь мощности ■ Получено аналитическое выражение для потерь

мощности в форме:

щ=и,

12 2 2 2 2 К +усо,-24<о,<р,,+усо.

*А-к{¿Л+[». кК +(®.

ю.-г-со..

г.-Л,

Д.+Д/2,-

1 '

Си

2.7

■Я.+

(11)

где <7, - масса стали статора, (?г - масса стали ротора, АР„ - потери в стали, п - номер гармоники.

Для поиска минимума потерь в АД применен метод наискорейшего спуска.

„ ч Г адР дАР)

Градиент указывает направление

наибольшей скорости возрастания функции АР{иг,(о1). Следовательно, -§га<1АР(1/,,с91) определяет направление наибольшего убывания. В итоге определяется локальный минимум функции.

После расчета находятся и, и со,, при условии Пг < £/1тек. Если С/ > и 1тах, то £/ принимается равным игых и, исходя из этого, определяется «в,, Далее, С/5 и со, поступают в блок управления пространственно-векторной модуляции АИН.

Включением блока минимизации потерь мощности дР£<я(я в систему управления, получена возможность уменьшения электрических потерь мощности во всем поле тяговых характеристик зоны II, за исключением режима реализации мощности, равной максимальной.

Агрегатированую систему управления с лучшими свойствами для обеих зон тяговой характеристики, предложено назвать адаптивной системой управления асинхронным тяговым приводом.

На рис. 6. представлена функциональная схема системы адаптивного управления тяговым асинхронным приводом по минимуму потерь электрической мощности.

Рис. 6. Структурная схема управления ТАП по минимуму электрических потерь мощности

В третьей главе приведены результаты математического моделирования и экспериментальные данные.

Для подтверждения возможности построения адаптивной системы управления тяговым асинхронным двигателем в среде МАТЬАВ была создана математическая модель системы инвертор - двигатель.

Проверка адекватности математической модели выполнена по данным экспериментальных исследований на макете асинхронного частотно-регулируемого электропривода, схема которого приведена на рис.7. Дана оценка степени совпадения результатов, полученных теоретическим путем на математической модели и экспериментальным путем на макете асинхронного электропривода. Проверены возможности снижения электрических потерь мощности и повышения КПД АД, а так же последовательность переключения с векторного управления на скалярное.

электропривода

1 - Источник трехфазного напряжения; 2 - Трехфазный выпрямитель; 3 -АИН на ЮВТ транзисторах; 4 - Асинхронный двигатель А180МН; 5 -Датчик частоты; 6 -1111; 7 - Нагрузочный реостат; 8 - Плата управления (СУ); 9 - Вольтметр; 10 - Датчики тока фаз

На рис. 8 и 9 приведены кривые тока и напряжения асинхронного двигателя полученные экспериментальным путем и рассчитанные с помощью математической модели.

Сравнение данных, полученных на математической модели системы адаптивного управления и на экспериментальном макете, приведены в таблице 1.

Рис. 8. Графики фазного напряжения и фазного тока, полученные на выходе АИН с ПВМ экспериментального макета асинхронного частотно-регулируемого электропривода

Рис. 9. Графики фазного напряжения и фазного тока, полученные на выходе АИН с ПВМ математической модели

асинхронного частотно-регулируемого электропривода

Таблица. 1

№ п/п Данные Р эм' кВт А Гц /Ф,А £/ф)в П э об/мин /г, Гц

1 эксперимент 15 25 72 110 690 2

расчет 15 25 68 110 705 1,49

2 эксперимент 15 30 66 110 855 1,9

расчет 15 30 64,2 110 845,4 1,82

3 эксперимент 20 40 51 149 1142 1,6

расчет 20 40 52,8 146,7 1151,4 1,62

4 эксперимент 20 50 62 150 1423 1,92

расчет 20 50 58,7 146,7 1440,7 1,95

Расхождение расчетных и экспериментальных данных по амплитуде не превышает 11 % (рис. 8, рис. 9 и табл. 1). По спектру высших гармонических при частоте 10 Гц (рис. 10), расхождение не превышает 12 %, что позволяет сделать вывод об удовлетворительной для инженерных расчетов сходимости результатов, а следовательно и возможности использовать разработанную математическую модель для синтеза адаптивной системы управления.

Исследована возможность переключения в процессе работы с векторного управления на скалярное управление через кратковременное снятие напряжения с двигателя. Результаты моделирования показали отсутствие толчков при переключении систем управления и кратковременное уменьшение момента реализуемого АД на 5 % от начального значения.

л

4,3-г*"-"''

О Эксиданицит |

.¿и

■ 4« ТВ щ

Рис. 10. Анализ высших временных гармонических при частоте тока 10 Гц на экспериментальном макете и математической модели

ш ■ ■ 1 I 1 --1-!-. ; ^Морент переключения

---\-;-1-1-: 1 < 1 . 2 "

<1-Л-А-1Ь-1 . - —ь- ■ ■ ■ 4""' • 1 1 ~Т ■' "»-»—

Рис. 11 Изменение тока в фазе А статора, частоты вращения и момента АД при переключении с векторной системы регулирования на управление по минимуму потерь мощности

Переключение с одной системы управления на другую систему управления за время менее 0,05 сек не вызывает резкого изменения скорости вращения АД из-за механической инерционности тягового привода и следовательно никак не отразится на динамике в составе поезда. Но приводит к увеличению тока фазы двигателя, которое связано с необходимостью подмагничивания двигателя вследствие кратковременного снятия напряжения с него.

Точку переключения с векторного управления на управление по минимуму электрических потерь и обратно рекомендовано разнести по моменту или по скорости, чтобы избежать возникновения автоколебаний.

Результаты моделирования подтверждают, возможность реализации такого управления АД, при котором соотношение между магнитным потоком и током ротора достигает оптимума, а ток статора становится минимальным при неизменном моменте нагрузки. Для обеспечения этого условия необходимо при каждом значении момента нагрузки подбирать соответствующие величины магнитного потока и частоты тока ротора. Для сохранения минимума электрических потерь мощности в широком

диапазоне значений момента нагрузки необходимо по мере возрастания нагрузки двигателя увеличивать тока ротора и магнитный поток.

Отклонение от оптимальной частоты тока ротора в сторону больших значений при неизменном моменте нагрузки ведет к увеличению входного тока инвертора, а следовательно к увеличению тока транзисторов. Если же частоту тока ротора уменьшить путем увеличения напряжения при заданных значениях частоты тока статора и момента нагрузки, то входной ток инвертора сначала уменьшается при возрастающем фазном токе, а '

потом резко увеличивается. Резкое увеличение входного тока инвертора при малых частотах тока ротора объясняется насыщением магнитной цепи двигателя. ,

Получены аппроксимированные кривые зависимости изменения напряжения двигателя в зависимости от частоты вращения и реализуемой мощности, которые дают возможность реализовать управление асинхронным приводом по минимуму потерь при реализации режимов постоянства мощности.

В главе четыре представлены результаты оценки энергетического эффекта от внедрения системы адаптивного управления асинхронным тяговым приводом.

При работе локомотива на линии его нагрузка и скорость движения изменяются в широких пределах, что сопровождается соответствующими изменениями электрических потерь мощности и КПД. Для экономии энергии и топлива желательно, чтобы локомотивы наибольшее время работали с максимальным КПД. Однако максимальное значение КПД локомотива не всегда совпадает с возможными или требующимися в данных условиях скоростью и силой тяги. В тех случаях, когда есть возможность выбрать режим работы локомотива, учитывают и его КПД >

или использовать предлагаемую систему управления, позволяющую снизить потери при работе на частичных мощностях.

Как показывает опыт эксплуатации, значительную часть времени локомотив работает на частичных нагрузках. Об этом свидетельствуют, в частности, результаты опытных поездок, приведенные на рис. 1.

При проектировании же тяговый двигатель рассчитывается на минимум электрических потерь для значений мощности близких к номинальной, при этом с уменьшением мощности КПД двигателя резко снижается, так как увеличивается относительное значение электрических потерь мощности.

Предлагается использовать способ рационального амплитудно-частотного управления по критерию минимума электрических потерь мощности. Применением принципа адаптивного управления удается за счет снижения тока в двигателе уменьшить активные потери мощности в обмотках статора и ротора.

Для оценки экономического эффекта от применения предлагаемой системы управления ТАП магистрального локомотива произведены тяговые расчеты на участке с 365 - 416 км линии Санкт - Петербург -

Москва Октябрьской железной дороги с определением расхода энергии, расходуемой ТАД с реализацией четырех различных задания касательной мощности Рж (табл. 2).

Таблица. 2

р =Ур гас /4 кастах Р =1/р /2 кастах р =Ур ЮС /4 ИСП® Р =Р кас кастах

Режим I п III IV

Лас, КВТ 1755 3510 5265 7020

Для этих режимов рассчитаны электромеханические характеристики тягового двигателя НТА-1200 пассажирского электровоза ЭП 10 с использованием: обычной системы управления АТП и адаптивной системы управления по минимуму электрических потерь мощности.

Представлены расчетные характеристики ТАД НТА - 1200 локомотива ЭП 10 при реализации различных мощностей:

Рис. 12. Характеристики ТАД НТА-1200 при реализации касательной

мощности />ИС=0,25Р1ЮМ (а), Рж = 0,5Рти (б), Ртс =0,75РНОМ (в), Р =Р (г).

кас ном V /

Заданный момент нагрузки двигателя реализуется магнитным потоком и активной составляющей тока ротора, от соотношения которых зависит значение тока статора. Для двигателя НТА-1200 были определены такие соотношения между магнитным потоком и током ротора, при котором электрические потери становится минимальными при неизменном моменте нафузки. Для сохранения минимума электрических потерь в ТАД в широком диапазоне значений момента нагрузки необходимо по мере возрастания нагрузки двигателя увеличивать тока ротора и магнитный поток.

Для автономных локомотивов есть дополнительные возможности по снижению потерь в тяговом асинхронном приводе за счет рационального регулирования напряжения в звене постоянного тока в зависимости от минимума электрических потерь в системе инвертор - двигатель.

Для примера взята точка соответствующая скорости 75 км/ч (рис. 12 (б)) и более подробно рассмотрено изменение потерь в двигателе при использовании при обычном регулировании и с использованием адаптивной системы управления. За счет использования предлагаемой системы адаптивного управления повышение КПД АД составит 2,9 %. На рис. 13 и 14 представлено изменение расхода энергии в зависимости от используемой системы управления, отнесенное к одной движущей оси. Уменьшение электрических потерь мощности для шестиосного электровоза составит 137 кВт или 3,1%.

1 2 3 4 6 в

Рис. 13. Распределение потерь мощности в электротяговой передаче электровоза ЭП 10, при обычном регулировании, Рж = 0,5Рмн и скорости 75 км/ч отнесенное к одной движущей оси

Как видно из рис. 12, 13 и 14 применение адаптивной системы управления приводит к уменьшению потерь в двигателе и увеличению КПД. Потери в ТАД (точка А) снижаются в обмотках статора и ротора ТАД на 23,8 кВт, несмотря на увеличение потерь в стали на 5,1 кВт. Использование рационального управления снизит потери в двигателе на

18,7 кВт. Уменьшение тока в двигателе вызовет снижение потерь в других элементах тяговой электропередачи локомотива.

-9,72кВт

Рис. 14 Распределение потерь мощности в электротяговой передаче электровоза ЭП 10 при управлении по минимуму электрических потерь мощности Р^. = 0,5Рти и скорости 75 км/ч, отнесенные к одной оси На рис. 13 и 14 обозначены:

А/'лин - электрические потери в АИН; ДРткят - электрические

потери в стали;

АР

об ротора

- электрические потери в обмотке ротора;

- электрические потери в обмотке статора; ДРВВГ - электрические потери от высших временных гармонических.

^обсшорв

Для оценки экономического эффекта от внедрения системы управления рассчитан расход электроэнергии на участке длиной 50 км.

Рассмотрен режим движения поезда состоящего из локомотива ЭП

10 и 25 пассажирских ЦМВ с массой вагона брутто 60 т, при реализации различных касательных мощностей. Рассчитанные электромеханические характеристики для ТАД HTA - 1200 подтвердили, что использование адаптивной системы управления в сравнении с обычным регулированием позволит снизить потери в двигателе.

При проведении тягового расчета специально выбирались фиксированные режимы работы ТАП с реализацией заранее рассчитанной мощностью и выдержкой приблизительно равного времени хода. Кроме того был исключен процесс трогания, начальная скорость принята равной в 40 км/ч.

Проведенный расчет совпадает с выводами теории П.Ю. Петрова, что наиболее выгодным является режим движения с приблизительно постоянной скоростью. Наиболее близким к этому режиму по средней скорости оказался режим I. В режиме II, III и 1У(табл. 3) отклонение от средней скорости было более высоким, поэтому и расход энергии оказался

выше. Однако для определения экономической эффективности применения адаптивной системы регулирования сравнивался расход энергии при реализации одинаковой касательной мощности локомотива, различающейся только потребляемой мощностью. Результаты тягово-энергетического расчета приведены в табл. 3.

Наиболее рациональным оказался режим I с реализацией постоянной мощности ^ = 1755 кВт и использованием адаптивной системы управления АНТ, в этом случае расход энергии составил 1058 кВт-ч, что на 62 кВт-ч (5,5 %) меньше, чем при использовании обычной системы регулирования, и на 329,5 кВт (23 %) меньше, чем при использовании полной мощности локомотива.

Таблица. 3

Система Ркас, Время Время Расход Расход Сумм. Экономия Экономия

1 управления кВт хода, работы энергии энергии расход энергии, энергии,

М мин на натягу, на энергии, кВт-ч %

№ выбеге, мин кВт-ч выбеге, кВт-ч кВт-ч

обычное упр. 1755 32,7 - 1120 - 1120

I адаптивная сист. упр. 1755 32,7 - 1058 - 1058 62 5,5

обычное упр. 3510 32,8 14,7 1187 73,5 1260,5

II адаптивная сист. упр. 3510 32,8 14,7 1155 73,5 1228,5 32 2,7

обычное упр. 5265 32,6 19,7 1246 98,5 1344,5

III адаптивная сист. упр. 5265 32,6 19,7 1233 98,5 1331,5 13 1,1

IV обычное упр. 7020 32,9 22,9 1273 114,5 1387,5 - -

Заключение

В диссертации, представляющей собой законченную научно-квалификационную работу, содержится решение задачи улучшения тягово-энергетических свойств магистрального локомотива во всей области тяговых характеристик путем использования системы адаптивного управления асинхронным тяговым приводом по критерию минимума потерь электрической мощности. На основании проведенных исследований сделаны следующие научно-практические выводы.

Сравнительный анализ систем управления асинхронными двигателями показал целесообразность применения адаптивного управления с быстродействующим управлением моментом и обеспечением минимизации потерь электрической энергии в электротяговом приводе в диапазоне заданных значений мощности.

Получены зависимости и диапазон изменения потерь в асинхронных двигателях от реализуемой мощности и частоты вращения.

Разработана модель системы адаптивного управления асинхронным тяговым приводом, учитывающая, возможность перехода от векторного регулирования к скалярному и позволяющая оптимизировать режим

21

работы асинхронных двигателей по минимуму потерь мощности. Расхождение данных полученных на модели и экспериментальных исследований не более 12 % по амплитуде и спектру высших временных гармонических.

Предложен алгоритм управления тяговым электроприводом обеспечивающий рациональное регулирование по минимуму потерь за счет использования резервов по напряжению асинхронных двигателей при работе с мощностью ниже номинальной и при электрическом торможении.

Применение адаптивного управления тяговым асинхронным приводом обеспечивает снижение удельного расхода электрической энергии на тягу на 3,5 кВт-ч/104 т-км брутто

В дальнейшем результаты работы приведенные в диссертации планируется использовать при разработке перспективных локомотивов с тяговыми асинхронными двигателями трехфазного тока и автономными инверторами напряжения с ШИМ.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Шаговик А.Е. Способ управления электрической передачей тепловоза//Вопросы надежности подвижного состава. Материалы семинара аспирантов механического факультета. Под редакцией д.т.н., проф. И.Г. Киселева. СПб, ПГУПС, 2003г. - с. 38-41.

2. Шаговик А.Е. Способ управления тяговым приводом автономного локомотива на не номинальных режимах тяги. «Шаг в будущее» (Неделя науки - 2003г). Материалы научно - технической конференции, - СПб,: ПГУПС, 2003.

3. Шаговик А.Е. Управление электрической передачей автономного локомотива//Совершенствование конструкции локомотивов и системы их обслуживания. Межвузовский сборник научных трудов. Под редакцией д.т.н., проф. A.B. Грищенко. СПб: ПГУПС, 2004 - с. 122-124.

4. Бурков А.Т., Шаговик А.Е. Способы рационального управления тяговым приводом перспективного локомотива//В книге «Eltrans-2003» Сборник докладов второй международной научно-технической конференции, СПб: ПГУПС, 2004 - с. 452 - 456.

5. Шаговик А.Е. Возможности повышения экономической эффективности магистральных электровозов при легковесном движении//«Шаг в будущее» (Неделя науки - 2003г). Материалы научно -технической конференции, СПб: ПГУПС, 2004 - с. 155-156.

6. Тимофеев Б.А., Шаговик А.Е. Возможности снижения расхода электроэнергии на электроподвижном составе с асинхронными двигателями//Материалы научно-практической конференции, посвященной 75 - летию электрификации железных дорого России. - СПб: Изд-во «ОМ-Пресс», 2004.-е. 127.

7. Шаговик А.Е. Двухуровневая система управления асинхронным тяговым приводом локомотива//Известия Петербургского

государственного университета путей сообщения. Вып. 1 - СПб: ПГУПС, 2005 —212с.1

8. Шаговик А.Е. Возможности снижения потерь в асинхронном приводе тягового подвижного состава//Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте: Материалы Всероссийской научно-технической конференции с международным участием: В 2 т., Т.1 Красноярск: Изд-во «Гротеск», 2005 - 632с.

9. Шаговик А.Е. Улучшение энергетических показателей асинхронного тягового привода за счет рационального регулирования. Сборник тезисов докладов третьего международного научно-технического симпозиума «Екгап8-2005», СПб: ПГУПС, 2005 - с. 144 - 145.

Подл, к печати 28.12.05

Печать - ризография Бумага для множит, апп. Тираж 100 экз. Заказ № 4Н53.

Пес. л. - 1,5 Формат 60x84 1/16

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

«

к

t

/

I

t

41

i

лг^Ш

Р- 1489

ВВЕДЕНИЕ.

1.ОБЗОРНЫЙ АНАЛИЗ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ТЯГОВЫМ ПРИВОДОМ ЛОКОМОТИВА С АСИНХРОННЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ.

1.1. Принцип рационального амплитудно-частотного регулирования тягового асинхронного двигателя.

1.2. Классификация и обзор работ по системам управления асинхронными двигателями.

1.3. Скалярное управление.

1.4. Векторное управление.

1.5. Прямое управление моментом асинхронного двигателя.

1.6. Постановка задачи и обоснование методов исследования.

2. СИНТЕЗ АДАПТИВНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЯГОВЫМ АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ.

2.1. Поле тяговых характеристик.

2.2. Математическое описание асинхронного двигателя.

2.3. Математическая модель блока широтно-импульсной модуляции.

2.4. Математическая модель преобразователя координат системы векторного управления.

2.5. Система управления с поддержанием минимума потерь электрической мощности ТАД.

2.6. Выводы по главе 2.

3. МОДЕЛИРОВАНИЕ АЛГОРИТМА УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ТЯГОВЫМ ПРИВОДОМ.

3.1. Исходные положения моделирования системы адаптивного управления ТАД.

3.2. Структурная схема модели.

3.3. Описание отдельных блоков и связей.

3.4. Экспериментальные исследования и оценка достоверности результатов моделирования.

3.5. План эксперимента на математической модели.

3.7. Выводы по главе 3.

4. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ СИСТЕМЫ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ.

4.1. Анализ режимов работы магистрального локомотива при движении с поездом.

4.2. Оценка снижения потерь в ТАД при работе с адаптивной системой управления.

4.3. Экономия энергоносителей при работе локомотива. на реальном участке.

4.4. Выводы по главе 4.

С появлением электрических машин большой мощности начался процесс внедрения тягового электропривода на локомотивах. С момента создания первого локомотива с электрической передачей одним из основных направлений развития стало улучшение тягово-энергетических свойств локомотива.

Современный локомотив, проектируемый для высоких скоростей движения и сложных условий работы, нуждается в мощных и надежных тяговых двигателях. Надежность тяговых двигателей постоянного тока ограничивается механической и коммутационной напряженностью коллектора. Эти ограничения отпадают при переходе на тяговые асинхронные двигатели.

Таким образом, одним из наиболее важных направлений развития тягового привода локомотивов является применение бесколлекторных двигателей. Как известно, применение последнего дает ощутимые преимущества перед коллекторными двигателями постоянного тока, такие как: уменьшение массогабаритных показателей при одинаковой 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 применены электромашинные преобразователи. Позднее подобный тяговый асинхронный привод (ТАП) был реализован на электровозах французских железных дорог (SNCF). В нашей стране первые опыты создания ТАП относятся к 1965 году. 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 тяговым асинхронным 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 ТАГТ, 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 ТАП. Основные производители подобного подвижного состава в Европе - это концерны Siemens, AEG, GEC Aistom и ВВС. Опыт эксплуатации локомотивов, созданных этими фирмами показал, что локомотивы с тяговыми асинхронными двигателями имеют эксплуатационный КПД, на 1 - 3 % более низкий по сравнению с локомотивами, оборудованными тяговыми двигателями постоянного тока [1.35].

Основные проблемные задачи создания САР ТАП локомотивов изложены в работах П.К. Балычева, А.Т. Буркова, Е.Я. Гаккель Ю.И. Гусевского, A.C. Курбасова, В.В. Литовченко, О.Н. Назарова, H.A. Ротанова, Я.Ю. Пармаса, A.B. Плакса, В.В. Стрекопытова, Б.Л. Сыркина, С.С. Чернова и других авторов.

В настоящее время на сети железных дорог ОАО «РЖД» парк тягового подвижного состава близок к физическому и моральному исчерпанию своего ресурса. К 2010 году выработают полностью установленный срок службы 67,8 % грузовых электровозов постоянного тока, 35,4 % грузовых электровозов переменного тока, 90,3 % магистральных грузовых тепловозов и 69,0 % маневровых тепловозов.

К основным тягово-энергетическим показателям локомотивов, наряду с силой тяги в продолжительном режиме и сцепной массой, относятся такие важные параметры, как осевая мощность и потери энергии во всем диапазоне скоростей и нагрузок. На основании опыта промышленно развитых стран и исследований, проводившихся в СССР, а затем в России, следует сделать вывод, что наиболее предпочтительным для перспективных локомотивов является привод с использованием тяговых асинхронных двигателей (ТАД).

Данный тип двигателей позволяет наиболее полно использовать сцепную массу локомотива по сравнению с коллекторными тяговыми двигателями, за счет отсутствия коллектора обеспечивает увеличение активной длины ротора и высокую надежность, что дает возможность реализовать повышенную осевую мощность. Опыт разработки и испытания образцов локомотивов с тяговым асинхронным приводом подтвердил, что достижение ожидаемого улучшения показателей возможно при условии создания системы автоматического регулирования (САР) тягового электропривода, обеспечивающей реализацию всех тяговых и энергетических характеристик локомотива, достижимых за счет применения прогрессивных тяговых двигателей трехфазного тока.

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, 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 тяговым асинхронным приводом к 2010 году.

Таким образом, исследование возможностей снижения расхода электроэнергии на тягу является актуальной задачей для железнодорожного транспорта. Улучшение тягово-энергетических показателей магистральных локомотивов за счет более полного использования возможностей гибкого микропроцессорного управления по рациональным алгоритмам, обеспечивающего снижение электрических потерь в тяговом асинхронном приводе во всем диапазоне рабочей мощности, является актуальной научно-практической проблемой в области современного локомотивостроения.

В настоящей диссертационной работе сформулированы и решены задачи, направленные на улучшение тяговых и энергетических характеристик магистральных локомотивов за счет применения новых алгоритмов адаптивного управления ТАЛ по критерию минимума потерь при работе во всем диапазоне реализуемой тяговой мощности.

В диссертации, представляющей собой законченную научно квалификационную работу, содержится решение задачи улучшения тягово энергетических свойств магистрального локомотива во всей области тяговых

характеристик путем использования системы адаптивного управления

асинхронным тяговым приводом по критерию минимума потерь

электрической мощности. На основании проведенных исследований сделаны

следующие научно-практические выводы. Сравнительный анализ систем управления асинхронными двигателями

показал целесообразность применения адаптивного управления с

быстродействующим управлением моментом и обеспечением минимизации

потерь электрической энергии в электротяговом приводе в диапазоне

заданных значений мощности. Нолучены зависимости и диапазон изменения потерь в асинхронных

двигателях от реализуемой мощности и частоты вращения. Разработана модель системы адаптивного управления асинхронным

тяговым приводом, учитывающая возможность перехода от векторного

регулирования к скалярному и позволяющая оптимизировать режим работы

асинхронных двигателей по минимуму потерь мощности. Расхождение

данных, полученных на модели, и экспериментальных исследований не более

12 % по амплитуде и спектру высших временных гармонических. Предложен алгоритм управления тяговым электроприводом,

обеспечивающий рациональное регулирование по минимуму потерь за счет

использования резервов по напряжению асинхронных двигателей при работе

с мощностью, ниже номинальной, и при электрическом торможении. Применение адаптивного управления тяговым асинхронным приводом

обеспечивает снижение удельного расхода электрической энергии на тягу на

3,5 кВт-ч/Ю'* т-км брутто

В дальнейшем результаты работы, приведенные в диссертации,

планируется передать для использования в ВНИКТН при разработке

перспективных локомотивов с тяговыми асинхронными двигателями

трехфазного тока и автономными инверторами напряжения с ШИМ.

1.1. Костенко М.П. Работа многофазного асинхронного двигателя при переменном числе периодов // Электричество. - 1925, №2. - с.87-95.

2. Булгаков A.A. Закон экономического регулирования электрических машин // Электричество. 1956, №10. - с.29-32.

3. Булгаков A.A. Частотное управление асинхронными электродвигателями. М.: Наука, 1966. - 297с.

4. Петров Ю.П. Оптимальное частотное управление асинхронными электродвигателями // Автоматика и телемеханика. 1960. - Т.21, 3. - с.333-339.

5. Щубенко В.А., Шрейнер Р.Т., Мищенко В.А. Оптимизация частотно-управляемого асинхронного электропривода по минимуму тока. // Электричество. 1970, №9. - с. 23-26.

6. Щубенко В.А., Шрейнер Р.Т., Мищенко В.А. Частотно-управляемый асинхронный электропривод с оптимальным регулированием абсолютного скольжения. // Электромеханика. 1970. - №6. - с. 676-681.

7. Алексеев А.Е., Бурков А.Т., Рудаков Б.В. Новое направление в тяговом приводе для электроподвижного состава // Усовершенствование систем электрического подвижного состава. Сб. науч. тр./ Ленингр. ин-т инж. ж.-д. трансп. Л., 1972. -Вып.336. - с. 3-13.

8. Литовченко В.В. Внедрение асинхронного привода на тяговом подвижном составе/Юбзор ЦНИИТЭИ МПС по информационному обеспечению общесоюзных научно-технических программ. — 1988. — Вып.1. -36с.

9. Литовченко В.В., Сотник А.Н. Датчик тока на основе полупроводникового преобразователя магнитного поля для подвижного состава // Изв. вузов. Сер. Электромеханика. 1988. - № 10. - С. 80-82.

10. Быков Ю.Г., Ротанов H.A. Рациональный режим пуска тягового асинхронного двигателя электровоза. // Вестник ВНИИЖТ. М.: Транспорт. -1974, №4.-С. 28-32.

11. Тяговый электропривод перспективных электропоездов / Иньков Ю.М., Литовченко В.В., Солодунов A.M., Шаров В.А. // Электротехника. -1990, №1.-с. 65-69.

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

13. Бурков А.Т. Управление электроэнергетическими процессами локомотивов с асинхронным приводом. Дис. на соиск. учен, степени докт. техн. наук. ЛИИЖТ Л., 1982. - 470с.

14. Аватков Е.С., Быков Ю.Г., Курбасов A.C. Электровоз с асинхронными двигателями. // Электрическая и тепловая тяга. 1979, № 5. - С. 40-42.

15. Булгаков A.A. Частотное управление асинхронными двигателями. -М.: Энергоиздат, 1982.-216с.

16. Касьянов В.И. Энергетические характеристики качества выходного напряжения трехфазного автономного инвертора. -Тр. ВНИТИ. Коломна, 1985. Вып. 61, С. 130-136.

17. Жулев О.Н., Валтонен П. Электровоз ВЛ86Ф с асинхронными тяговыми двигателями // Электротехника. 1986, №4. - С. 16-20.

18. Blaschke F. Das Prinzip der Feldorientierung, die Geundlage fur die TRANSVEKTOR Regelung von Asynchronmaschinen // Siemens - Zeitschrift. -1971.-No.45.-S.757.

19. Эпштейн И.И. Автоматизированный электропривод переменноготока. M.: Энергоиздат, 1982. - 192с.

20. Жулев О.Н. Сравнение систем асинхронного тягового привода// Электровозостроение. Сборник научных трудов ВЭлНИИ. Т. 30, 1989 с. 44-58.

21. Гридасов Э.В., Дядичко В.Я., Шапиро М.П., Кривцов А.Г. Результаты испытаний электровоза с асинхронными тяговыми двигателями типа ВЛ86Ф//Электровозостроение. Сборник научных трудов ВЭлНИИ. Т. 30, 1989. с. 58-81.

22. Вершинин В.И., Галка В.Л. Современное состояние и тенденции развития регулируемых электроприводов переменного тока с частотным управлением//«Электрофорум» №2., с. 4-6.

23. Пармас Я.Ю. Формирование электромеханических характеристик асинхронного тягового двигателя с переменными параметрами ротора // Электротехника. 1981, №10. - с. 13-15.

24. Перспективные электровозы для железных дорог России//Железные дороги мира №8 2003. с. 26-34.

25. W.-D. Weigel. Современный трехфазный тяговый привод -состояние и перспективы//Железные дороги мира №10 2003. с. 22-29.

26. Eiseele. M. Diesel locomotives with a three-phase drive for heavy cargo trains in the USA Glaser. Annalen, 1995 № 4, s. 112-121.

27. Минов Д.К. Повышение тяговых свойств электровозов и тепловозов с электрической передачей. М.: Транспорт, 1965. 268с.

28. Герман-Галкин С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MATLAB 6.0: Учебное пособие. СПб.: КОРОНА принт, 2001.-320с.

29. Калинин Ю.С. Программирование управления магистральным локомотивом. Дис. на соиск. учен, степени к.т.н. ЛИИЖТ 1986. 174с.

30. Peter Vas. Sensorless vector control and direct torque control. Oxford University press, 1998.

31. R. Polacek, B. Simonovic. Локомотив для Европы без границ//Железные дороги мира №8 2004. с. 23-29.

32. Перфильев К.С. Обоснование выбора параметров тягового преобразователя перспективных тепловозов с электрической передачей переменного тока. Дис. на соиск. учен, степени к.т.н. ПГУПС 2005 г. 174с.

33. Бурков А.Т. Электронная техника и преобразователи. М.: Транспорт, 2001. -464с.

34. Котельников A.B., Нестрахов A.C. Железнодорожный транспорт России в 2000 2030 гг. // Вестник ВНИИЖТ. 2000. № 5. с. 3 — 15.

35. Вершинин В.И., Галка В.Л. Современное состояние и тенденции развития регулируемых электроприводов переменного тока с частотным управлением.//«Электрофорум» №2., с. 4-6.

36. Дартау В.А., Рудаков В.В., Козярук А.Е. и др. Теоретическиеосновы построения частотных электроприводов с векторным управлением. / Автоматизированный электропривод. М.: Энергия, 1980. -223с.

37. Дартау В.А., Рудаков В.В., Столяров И.М. Асинхронные электроприводы с векторным управлением. Л.: Энергоатомиздат, JI.0.1987. -136с.

38. Козярук А.Е., Рудаков В.В. Современное и перспективное алгоритмическое обеспечение частотно-регулируемых электроприводов. Изд. Санкт-Петербургская электротехническая компания. С-Пб. 2004. 127с.

39. Петров Л.П., Ладензон В.А. и др. Моделирование асинхронных электроприводов с тиристорными управлением. М.: Энергия. 1977. 357с.

40. Сипайлов Г.А., Лоос A.B. Математическое моделирование электрических машин. Учебное пособие для студентов вузов. М.: Высш. Школа. 1980.-176с.

41. Тулупов В.Д. Проблемы совершенствования электроподвижного состава //Железнодорожный транспорт. 1992 №2. с. 28-36

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

43. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин: Учеб. для вузов, 2-е изд.-М.: Высш. шк., 1994.-318с.

44. Мартемьянов Я.Б. Исследование асинхронного тягового электропривода локомотива при частотном управлении по критерию минимума тока. Дис. на соиск. учен, степени к.т.н. ЛИИЖТ 1971. 168с.

45. Бурков А.Т. Управление электроэнергетическими процессами локомотивов с асинхронным приводом Дис. на соиск. учен, степени докт. техн. наук. ЛИИЖТ Л., 1982. - 470с.

46. Минов Д.К. Повышение тяговых свойств электровозов и тепловозов с электрической передачей. М.: Транспорт, 1965. 268с.

47. Вершинин В.И., Галка В.Л. Современное состояние и тенденции развития регулируемых электроприводов переменного тока с частотным управлением.//«Электрофорум» №2., с. 4-6.

48. Под ред. Плохова Е.М. Моделирование электромеханической системы электровоза с асинхронным тяговым приводом. М.: Транспорт. 2001.-287с.

49. Курбасов A.C., Седов В.И., Сорин Л.Н. Проектирование тяговых электродвигателей. М.: Транспорт. 1987.-535с.

50. Тихменев Б.Н., Кучумов В.А. Электровозы переменного тока с тиристорными преобразователями. М.: Транспорт, 1986. - 312с.

51. Методические рекомендации по определению экономической эффективности мероприятий научно-технического прогресса на железнодорожном транспорте / ВНИИЖТ МПС. М.: Транспорт, 1991. - 239с.

52. Никулин М.А., Шегалов И.Л. Оптимизация систем регулирования и управления тепловозов. М. Транспорт, 1971. 192с.

53. Сенаторов В.А. Отключение части тяговых двигателей электровоза с целью экономии электроэнергии на тягу при ведении легковесного поезда//Вестник ВНИИЖТ. 2003. №1. С. 17-22.

54. Электрические машины/ Копылов И.П. М.: высш. шк., 2004.607с.

55. Гридасов Э.В., Дядичко В.Я., Шапиро М.П., Кривцов А.Г. Результаты испытаний электровоза с асинхронными тяговыми двигателями типа ВЛ86Ф//Электровозостроение. Сборник научных трудов ВЭлНИИ. Т. 30, 1989. с. 58-81.

56. Гаккель Е.Я., Никулин М.А. Оптимизация системы управлениятепловозом с асинхронными тяговыми двигателями//Вестник ВНИИЖТ. 1982. №5. с. 27-31.

57. Кучумов В.А. Асинхронные тяговые двигатели и их применение на электроподвижном составе//Тр. ВНИИЖТ, 1982. Вып.642. с. 76-93.

58. Жулев О.Н. Сравнение систем асинхронного тягового привода// Электровозостроение. Сборник научных трудов ВЭлНИИ. Т. 30, 1989 с. 44-58.

59. Микуляк С.П. Микроконтроллер асинхронного привода электропоезда//Электровозостроение. Сборник научных трудов ВЭлНИИ. Т. 33, 1993 с. 30-33.

60. Плакс A.B., Лянда A.A. Оптимизация режимов движения поездов метрополитена//Вестник ВНИИЖТ. 1981. № 6. с. 23-27.

61. Медлин Р.Я., Рождественский С.М., Усманов Ю.А. Экономия энергии при отключении части тяговых двигателей на электровозах постоянного тока и методика ее определения//Научные труды ОмИИТ, Т. 163, Омск, 1974. с. 33-44.

62. Классен Г.Я., Медлин Р.Я., Рождественский С.М., Усманов Ю.А. Анализ затрат на тягу электровозом со схемой дистанционного отключения части двигателей//Научные труды ОмИИТ, Т. 163, Омск, 1974. с. 45-50.

63. Ширяев В.В., Сорокин С.В. Посекционное регулирование мощности электровоза ВЛ80С//ЭТТ. №3 1990. с. 21-22.

64. Некрасов O.A., Рахманинов В.И. Расчётное исследование отключения части тяговых двигателей электровоза постоянного тока с целью снижения расхода энергии на тягу//Тр. ВНИИЖТ, 1982. Вып.642. с.43-55.

65. Гридасов Э.В., Исаков О.Н., Курочка A.A. Расчет закона частотного управления асинхронным тяговым двигателем//Эпектровозостроение. Сборник научных трудов ВЭлНИИ. Т. 38, 1997 с. 150-154.

66. Конашинский А.Ю. Влияние электрических видов коррекции электромеханических характеристик асинхронных тяговых двигателей на их энергетические показатели// Электровозостроение. Сборник научных трудов ВЭлНИИ. Т. 42, 2002 с. 228-241.

67. Бахвалов Ю.А., Зарифьян A.A., Кашников В.Н. и др. Моделирование электромеханической системы электровоза с асинхронным тяговым приводом/Под ред. Плохова Е.М. М.: Транспорт, 2001. - 286с.

68. Тяговые электродвигатели электровозов / Бочаров В.И., Захаров В.И., Коломейцев Л.Ф. и др.; Под ред. Щербакова В.Г. Новочеркасск: Наутилус, 1998.-672с.

69. Вольдек А.И. Электрические машины. Л.: Энергия, 1974. - 839с.

70. Сергеев П.С., Виноградов Ю.В., Горяинов Ф.А. Проектирование электрических машин. М.: Энергия, 1969. - 632с.

71. Электроподвижной состав с асинхронными тяговыми двигателями / Ротанов H.A., Курбасов A.C., Быков Ю.Г., Литовченко В.В.; Под ред. Ротанова H.A. -М.: Транспорт, 1991.-336с.

72. Стрекопытов В.В., Пушкарев И.Ф., Русаков Ю.М. Перспективы автоматизации контроля и управления тепловозов на базе микро-ЭВМ // Тр. ВНИТИ, Коломна. Вып. 57, 1983. с. 121-132.

73. Будницкий A.A., Строков B.C., Мельман П.Ш. Тягово-энергетические характеристики макетного тепловоза типа ТЭ120 сэлектропередачей переменного тока//Тр. ВНИТИ, Коломна. Вып. 51, 1980, с. 2348.

74. Давид С. Уайт, Герберт X. Вудсон. Электромеханическое преобразование энергии, перев. с англ., М.: Энергия, 1964. - 528с.

75. Мирошник И.В. Теория автоматического управления. Нелинейные и оптимальные системы. СПб.: Питер, 2005. - 272с.

76. Методы оптимизации в теории управления / Черноруцкий И.Г. -СПб.: Питер, 2004. 256с.

77. Клименко Ю.И. Исследование электропривода с изменяемой жесткостью тяговой характеристики. Дис. на соиск. учен, степени к.т.н. ПГУПС 2004.- 187с.

78. Куропаткин П.В. Оптимальные и адаптивные системы М.: Высшая школа, 1980.-270с.

79. Лазаревский Н.А., Мартынов С.А. Состояние и перспективы развития асинхронных электродвигателей «Электрофорум» 2000. №1. с. 19-20.

80. Кулинич Ю.М., Находкин В.В. и др. испытания электровоза BJI85 с разнофазным управлением выпрямительными преобразователями//Вестник ВНИИЖТ. 1986. №4. с. 23-26.

81. Литовченко В.В., Баранцев О.Б., Чекмарев А.Е. Современные силовые управляемые полупроводниковые приборы // Локомотив. 1998, №5. с. 15-20.

82. Малютин В.А. Принципы построения систем автоматического регулирования электровозов переменного тока // Вестник ВНИИЖТ. 1982. №1. с. 17-22.

83. Под ред. Савоськина А.Н. Автоматизация электроподвижного состава-М.: Транспорт, 1990. -311с.

84. В.Д. Тулупов. Проблемы совершенствования тягового привода электровозов и электропоездов // Электротехника. 1995. №9. с. 43-45.

85. Проектирование систем автоматического управления и защиты тепловозов / Гаккель Е.Я., Пушкарев И.Ф., Стрекопытов В.В., Сабуров Ф.Ф. -М.: Транспорт, 1970.-232с.

86. Комплексная автоматизация тепловоза и разработка системы управления движением поезда на тепловозной тяге / Гаккель Е.Я., Зимеров Б.Д., Калинин Ю.С., Пойлов Л.К. Отчет по НИР ЛИИЖТ, 1966. 38с.

87. Калинин Ю.С. Программирование управления магистральным локомотивом. Дис. на соиск. учен, степени к.т.н. ЛИИЖТ 1986. 174с.

88. Jeunesse et М. Debruyne, "La ВВ36000: la locomotive multitension europeenne", REE, no. 9, octobre, 1998, pp 44-49.

89. Lochot, X. Roboam, B. de Fornel and F. Moll. "High speed railway traction system modeling for simulating electromechanical interactions", in World Congress on Railway Research, 16-19 November 1997, Florence, Italy, vol. d, pp. 461-467.

90. E.H. Mamdani, H.J. Efstathion. Higher-order logics for handling uncertainty in expert system. "Int. J. Man-Mach. Stud", 1985 No3, pp. 243-259.

91. Peter Vas. "Vector Control of AC machines", Oxford University Press, New York, 1990.

92. Шаговик А.Е. Двухуровневая система управления асинхронным тяговым приводом локомотива // Известия Петербургского университета путейсообщения. Спб.: Петербургский гос. ун-т. путей сообщения, 2005. - Вып. 1. -212с.

93. Усольцев A.A. Векторное управление асинхронными двигателями.- СПб.: Санкт-Петербургский государственный институт точной механики и оптики. 56с.

94. Колпахчьян П.Г., Захаров В.И. Потери в асинхронном тяговом двигателе при питании от преобразователя частоты и числа фаз/ Вестник Всероссийского научно-исследовательского и проектно-конструкторского института электровозостроения. 2005. №48 С. 78-88.

95. Бурков А.Т., Васильев Ю.П., Полторак С.Н., Федоров В.М., Шатнев О.И., Строков B.C. Система защиты преобразователя частоты магистрального тепловоза с асинхронными электродвигателями // Тр. ВНИТИ, Коломна, Вып. 61, 1985. с. 60-64.

96. Касьянов В.И. Энергетические характеристики качества выходного напряжения трехфазного автономного инвертора // Тр. ВНИТИ, Коломна Вып. 61, 1985. с. 130-136.

97. Кравчик А.Э., Шлаф М.М., Афонин В.И., Соболевская Е.А. Асинхронные двигатели серии 4А. Справочник./М. Энергоиздат, 1982. 531с.

98. Курбасов A.C., Седов В.И., Сорин JI.H. Проектирование тяговых электродвигателей. М.: Транспорт. 1987.-535с.

99. Гаккель Е.Я., Рудая К.И., Пушкарев И.Ф., Лапин A.B., Стрекопытов В.В. Электрические машины и электрооборудование тепловозов / Под ред. Е.Я. Гаккель 3-е изд. перев. и доп. - М.: Транспорт, 1981. - 256с.

100. Бурков А.Т. Управление электроэнергетическими процессами локомотивов с асинхронным приводом. Дис. на соиск. учен, степени докт. техн. наук. ЛИИЖТ Л., 1982. - 470с.

101. Мартемьянов Я.Б. Исследование асинхронного тягового электропривода локомотива при частотном управлении по критерию минимума тока. Дис. на соиск. учен, степени к.т.н. ЛИИЖТ 1971. 168с.

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

103. И.П. Копылов. Математическое моделирование электрических машин: Учеб. для вузов, 2-е изд.-М.: Высш. шк., 1994.-318с.

104. Перфильев К.С. Обоснование выбора параметров тягового преобразователя перспективных тепловозов с электрической передачей переменного тока. Дис. на соиск. учен, степени к.т.н. ПГУПС 2005 г. 174с.

105. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов СПб.: Питер, 2005.- 604с.

106. Лазарев Ю.Ф. Matlab 5.x. К.: Издательская группа BHV, 2000.384с.

107. Львовский E.H. Статистические методы построения эмпирических формул: Учеб. пособие. М.: Высш. школа, 1982. - 224с.

108. Герман-Галкин С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MATLAB 6.0: Учебное пособие. СПб.: КОРОНА принт, 2001.-320с.

109. Преобразовательные устройства электропоездов с асинхронными тяговыми двигателями / Солодунов A.M., Иньков Ю.М., Коваливкер Г.Н. и др. Рига.: Зинатне, 1991.-531с.

110. Джон Г. Мэтьюз, Куртис Д. Финк. Численные методы. Использование MATLAB, 3-е издание.: Пер. с англ. М.: издательский дом «Вильяме», 2001. - 720с.

111. Давид С. Уайт, Герберт X. Вудсон. Электромеханическоепреобразование энергии, перев. с англ., М.: Энергия, 1964. - 528с.

112. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин: Учеб. для вузов, 2-е изд.-М.: Высш. шк., 1994.-318с.

113. Гольдберг О.Д., Гурин Я.С., Свидеренко И.С. Проектирование электрических машин/Под ред. Гольдберга О.Д. М.: Высш. шк., 1984. - 431с.

114. Гребенюк П.Т., Долганов А.Н., Скворцова А.И. Тяговые расчеты. Справочник./Под ред. Гребенюка П.Т. М.: транспорт, 1987. - 272с.

115. Молярчук B.C. Теоретические основы методики нормирования расхода топлива и электроэнергии для тяговых средств транспорта. М.: Транспорт, 1966.-263с.

116. Методические основы определения норм расхода электрической энергии и дизельного топлива на тягу поездов./МПС СССР ВНИИЖТ ЦТЧ -М.: Транспорт, 1990.-21с.

117. Энергоемкость перевозочного процесса на железнодорожном транспорте/В.П. Феоктистов, В.Ю. Погосов М.: МИИТ, 1990. - 21с.

118. Испытания локомотивов и выбор рациональных режимов вождения поездов./ Под ред. С.И. Осипова. М.: Транспорт, 1975. - 271с.

119. Некрасов O.A., Лисицин А.Л., Рахманинов В.И. Режимы работы магистральных электровозов/Под ред. O.A. Некрасова. М.: Транспорт, 1983. -213с.

120. Рациональные режимы вождения поездов и испытания локомотивов./ Под ред. С.И. Осипова. М.: Транспорт, 1984. - 280с.

121. Возможности повышения массы составов на железных дорогах СССР/ Стрекопытов В.В., Афонин Г.С., Кондратьев Н.В. Л.: Ленинградский Центр Научно-технической информации, 1988. с. 25-31.

122. Тяга поездов/ Деев В.В., Афонин Г.С., Ильин Г.А. М.: Транспорт, 1987.-230с.

123. Розенфельд В.Е., Исаев И.П., Сидоров H.H. Теория электрической тяги. М.: Транспорт, 1983. - 328с.

124. Бахвалов Ю.А., Зарифьян A.A., Кашников В.Н. и др. Моделирование электромеханической системы электровоза с асинхронным тяговым приводом/Под ред. Плохова Е.М. М.: Транспорт, 2001. - 286с.

125. Шаговик А.Е. Возможности снижения расхода элетроэнергии электровозом постоянного тока на частичных мощностях // Сборник статей «Шаг в будущее 2004». - СПб.: ПГУПС, 2004. С.52-53.

126. Комплексная автоматизация тепловоза и разработка системы управления движением поезда на тепловозной тяге / Гаккель Е.Я., Зимеров Б.Д., Калинин Ю.С., Пойлов Л.К. Отчет по НИР ЛИИЖТ, 1966. 38с.

127. Петров Ю.П. Оптимальное частотное управление асинхронными электродвигателями // Автоматика и телемеханика. 1960. - Т.21, 3. - С. 333339.

128. Калинин Ю.С. Программирование управления магистральным локомотивом. Дис. на соиск. учен, степени к.т.н. ЛИИЖТ 1986 г. 174с.