Система экстремального управления вспомогательным приводом электровозов
Ключевые слова:
асинхронный двигатель, имитационное моделирование, векторное управление, вращающаяся система координат, экстремальное управление, MatLab / SimulinkАннотация
Одним из путей повышения энергетической эффективности асинхронного двигателя является применение системы экстремального управления. Повышение энергетической эффективности достигается за счет уменьшения потребляемого тока двигателем до экстремально низких значений изменением величины потокосцепления ротора. Целью работы является повышение энергоэффективности системы векторного управления асинхронного двигателя за счет оптимизации задания потокосцепления ротора. Оптимальное значение потокосцепления определяется в соответствии с критерием минимального потребляемого тока статора в зависимости от заданного значения электромагнитного момента на валу двигателя. Недостатком классической системы экстремального регулирования является низкое быстродействие за счет большого значения времени поиска точки экстремума. Таким образом, классические поисковые системы применимы в установившихся режимах работы. В случае отклонения параметров двигателя или изменения режима его работы, необходимо осуществлять новый поиск экстремума при каждом изменении, что невозможно из-за низкого быстродействия. В этой связи применение классических экстремальных регуляторов ограничено. Для устранения этого недостатка предлагается использовать систему экстремального управления с изменяющимся шагом в процессе работы регулятора. При этом система управления обеспечивает повышение энергетических показателей асинхронного двигателя как в номинальном, так и в отличных от номинального режимах работы. Предложенный алгоритм регулирования целесообразно применять в приводе вспомогательных машин электровоза. В работе использовался типовой асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором типа 4А225 М4 У2, установленный в приводе мотор-вентилятора ВЛ85. Предлагаемая система экстремального управления позволяет уменьшить электрические потери в двигателе во всех режимах его работы. Для рассмотренного двигателя 4А225 М4 У2 величину тока статора удалось сократить на 15 %, а время поиска на 40 % по сравнению с классическим методом экстремального регулирования с постоянным шагом поиска.
Библиографические ссылки
Yousef A. Abdel maksoud S. Review on Field Oriented Control of Induction Motor. International Journal For Research In Emerging Science And Tech-nology. 2015. Vol. 2. No. 7. 12 p.
Mekrini Z., Bri S. A Modular Approach and Simulation of an Asynchronous Machine. International Journal of Electrical and Computer Engineering. 2016. Vol. 4. No 6. 10 p.
Вольдек А.И. Электрические машины. М.: Энергия, 1974. 839 с.
Калачёв Ю.Н. SimInTech: моделирование в электроприводе. М. ДМК Пресс. 2019. 98 с.
Kulinich Yu.M., Shukharev S.A. Application of an Extreme Control Sys-tem to Operate the Reactive Power Compensator of an Electric Locomotive. Russian Electrical Engineering. 2016. Vol. 2. No. 87. 3 p.
Растригин Л.А. Системы экстремального управления. М.: Наука, 1974. 623 с.
Кулинич Ю.М., Шухарев С.А., Гуляев А.В. Устройство экстремального управления асинхронного двигателя. Заявка на изобретение № 2021121608 Российская Федерация, МПК B 60 L 3/10.: заявл. 20.07.2021.
Кравчик А.Э., Шлаф М.М. Асинхронные двигатели серии 4А. М.: Энергоиздат, 1982. 504 с.
Кулинич Ю.М., Шухарев С.А. Повышение энергетических показателей электровоза переменного тока за счет новой структуры управления компенсатором. Электротехника. 2016. № 9. С. 57–61.
Kulinich Y.M., Shukharev S.A. Improving the energy performance of an ac electric locomotive using a new compensator control structure. Russian Electrical Engineering. 2016. Vol. 87. No. 9. P. 532–535. DOI 10.3103/S106837121609008X.
Шухарев С.А. Повышение энергетической эффективности электровозов переменного тока на основе применения экстремального компенсатора реактивной мощности: автореф. дисс. на соиск. уч. ст. кан. техн. наук. Комсомольск-на-Амуре, 2017. 24 c.
Березин И.С., Жидков Н.П. Методы вычислений. Т. 1. М.: ГИФМЛ, 1962. 464 с.
Дьяконов В.П. Simulink: Самоучитель. М.: ДМК Пресс, 2015. 782 с.
Герман-Галкин С.Г. Виртуальные лаборатории полупроводниковых систем в среде Matlab-Simulink. СПб.: Лань, 2013. 448 с.
Терехин В.Б. Моделирование систем электропривода в Simulink (MatLab 7.0.1). Томск: Изд-во ТПУ, 2008. 320 с.
Eshkabilov S. Beginning MATLAB and Simulink: From Novice to Professional. Apress, 2019. 544 p.
Усольцев А.А. Частотное управление асинхронным двигателем. СПб.: изд-во СПбГУ ИТМО, 2006. 94 с.
Панкратов В.В. Векторное управление асинхронными электроприводами. Новосибирск: изд-во НГТУ, 1999. 66 с.
