ВВЕДЕНИЕ 4
1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ПО ТЕМЕ: АНАЛИЗ МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ
ВРАЩАЮЩИМ МОМЕНТОМ В ТЯГОВОМ ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ 6
Структура тягового электропривода 10
Классификация тяговых электрических приводов 17
Выбор прототипа и метода решения задачи 21
Точность скалярного управления электромагнитным моментом 21
Точность векторного управления электромагнитным моментом 22
2. РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННО - ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА С ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ УПРАВЛЕНИЯ 25
3. МЕТОДИКА НАСТРОЙКИ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ ПО ДАННЫМ ИСПЫТАНИЙ И ТЕХНИЧЕСКИМ ДАННЫМ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ 33
Выбор способа настройки математической модели 37
Классификация методов оптимизации 38
Настройка модели по методу наискорейшего спуска 41
4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК 52
5. ВЫБОР ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ АППАРАТУРЫ И МИКРОКОНТРОЛЛЕРА ИНФОРМАЦИОННО - ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА 57
Выбор датчиков тока 58
Выбор датчиков напряжения 61
Выбор датчиков углового перемещения 63
Выбор микроконтроллера 65
6. РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ ТЯГОВОГО
ЭЛЕКТРОПРИВОДА С ЭТАЛОННОЙ МОДЕЛЬЮ 67
7. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННО - ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА С ТРЕБУЕМЫМИ ТОЧНОСТНЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ 72
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 75
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 77
За последнее десятилетие тяговый электрический привод получил усиленное развитие. Это связанно с непрерывной разработкой электросиловых установок транспортных средств и частичной заменой тепловых двигателей электрическими или гибридными. Главной координатой управления в тяговом электроприводе является крутящий момент. Так как прямой метод управления ТЭП не применяется в связи с рядом технических сложностей, в современном ЭП обратную связь по моменту формируют косвенным методом с помощью электромагнитного момента, который получают из эталонной модели электрической машины [1].
Актуальность данной темы заключается в необходимости повышения точности распределения момента между двигателями в многодвигательных взаимосвязанных либо групповых силовых установках автотранспортных средств и однодвигательных агрегатах, область применения которых обширна: начиная от намоточных устройств однодвигательных электроприводов и заканчивая многодвигательными электроприводами автотранспортных систем и промышленных конвейеров. Стоит отметить, что на данный момент, тяговый электропривод является одним из основных узлов электротранспортных средств. Его характеристики во многом определяют характеристики транспортного средства в целом. Развитие тягового электропривода проходит на основе предельно высоких технико-экономических требований [2].
Проблема недостаточного качества управления тяговым электрическим приводом связана с тем, что существующие методы управления не обеспечивают необходимую точность определения электромагнитного момента и распределение его по осям, в следствие чего снижается общий уровень надежности и безопасности транспортных средств. Кроме того, это может привести к нарушению технологического процесса.
Целью ВКР является разработка технологии определения мгновенного электромагнитного момента электрических машин в тяговом электроприводе на примере асинхронного двигателя, позволяющая минимизировать погрешность определения момента до уровня приведенной погрешности не более ±3%.
В ВКР рассмотрены существующие методы управления тяговым электроприводом, на основе которых сделан выбор в пользу энергетического метода формирования электромагнитного момента. Он учитывает недостатки векторного управления и позволяет повысить точность определения электромагнитного момента в 3-4 раза. Разработана функциональная схема информационно - измерительной системы тягового электропривода, в состав которой входят два датчика тока, два датчика напряжения, датчик углового перемещения и эталонная модель электрической машины, реализованная на базе микропроцессора.
Выполнена оптимизация математической модели асинхронного двигателя по критерию минимума среднеквадратичного отклонения базовых показателей, благодаря которой определены значения сопротивлений электрической машины, позволяющие с высокой точностью определять ее основные параметры.
Моделирование точностных характеристик подтвердило реализуемость предъявленных требований к точности определения электромагнитного момента на уровне ± (2.5...3) %. При этом определены допуски на определение суммарных номинальных потерь активной мощности и их зависимость от КПД, а также допуски на погрешности прямого измерения активной мощности, угловой скорости, тока и напряжения. Кроме того, произведен выбор измерительной аппаратуры и микроконтроллера, входящих в состав информационно - измерительной системы тягового электропривода, с учетом определенных ранее допусков погрешностей, найденных в результате моделирования. Разработана общая функциональная схема тягового электропривода с эталонной моделью.
В результате проделанной работы получена универсальная технология проектирования информационно - измерительной системы тягового электропривода с требуемыми точностными характеристиками. Подтверждено, что данная технология позволяет повысить точность определения электромагнитного момента до уровня ± (2.5...3) % приведенной погрешности, то есть в 3-4 раза по сравнению с векторным методом управления.
При выполнении выпускной квалификационной работы использовались такие программы как MathCAD и AutoCAD, при помощи которых производились такие расчеты как настройка математической модели электрической машины по данным испытаний и техническим данным и моделирование точностных характеристик электрической машины на примере АД, а также разработка функциональных схем как информационно - измерительной системы тягового электропривода, так и общей схемы тягового электропривода.
