Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Автоматизированные системы управления электрическим подвижным составом

МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМИ ТЯГОВЫМИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИ ЭЛЕКТРОВОЗА 2ЭС5

Схема силовой цепи и функциональная схема системы управления преобразователями

Электровозы переменного тока серий 2ЭС5, 2ЭС7 с асинхронными тяговыми электродвигателями и микропроцессорной системой управления и диагностики представляют собой локомотивы четвертого поколения с полностью бесконтактным управлением тяговыми и тормозными режимами. Восьмиосные двухсекционные электровозы этих серий мощностью 9600 кВт, управляемые по системе многих единиц, предназначены для работы на участках переменного тока с номинальным напряжением 25 кВ.

На электровозах 2ЭС5, 2ЭС7 применена типовая блочная компоновка силового электрооборудования с четырехкратным преобразованием энергии, потребляемой из тяговой сети в режиме тяги и рекуперируемой в сеть в режиме электрического торможения. Упрощенная принципиальная схема силовых цепей одной секции электровоза 2ЭС5 показана на рис. 5.1. Тяговый трансформатор ТТ имеет четыре тяговых обмотки, которые подключены к блокам тяговых преобразователей, питающих четыре асинхронных тяговых электродвигателя. Каждый блок тягового преобразователя состоит из четырехквадрантного преобразователя 4QS, сглаживающего конденсаторного фильтра С и автономного инвертора напряжения АИН.

Четырехквадрантные преобразователи 4QS преобразуют переменное напряжение тяговых обмоток трансформатора в стабилизированное постоянное напряжение сглаживающих конденсаторных фильтров в тяговом режиме и инвертирование постоянного напряжения фильтров в переменное в режиме электрического рекуперативного торможения. Кроме того, преобразователи 4QS обеспечивают форму кривой тока тягового трансформатора, близкую к синусоидальной с достаточно малыми искажениями и практически совпадающую по фазе с напряжением тяговых обмоток. Указан-

Схема силовых цепей электровоза 2ЭС5

Рис. 5.1. Схема силовых цепей электровоза 2ЭС5

ные свойства преобразователей обеспечивают высокие энергетические характеристики, несмотря на четырехкратное преобразование электрической энергии при работе электровоза.

Питание и регулирование каждого асинхронного тягового электродвигателя осуществляется от индивидуального автономного инвертора напряжения АНН. Такая компоновка силовых цепей позволяет уменьшить токовые нагрузки силовых полупроводниковых приборов тягового преобразователя и обеспечивает индивидуального (поосное) регулирование тягового электропривода, существенно улучшая тягово-сцепные свойства электровоза.

Переключение тяговых и тормозных режимов работы, а также изменение направления движения электровоза производится программными средствами без применения силовых электромеханических аппаратов. Защита электрооборудования от перегрузок в эксплуатационных и аварийных условиях выполняется электронными средствами с высоким быстродействием. Защита тягового трансформатора осуществляется главным высоковольтным выключателем ГВ.

Системы автоматического управления электровозов с асинхронными тяговыми электродвигателями имеют явно выраженную иерархическую структуру. Функциональная схема системы автоматического управления асинхронными тяговыми электродвигателями одной тележки секции электровоза 2ЭС5 приведена на рис. 5.2.

Функциональная схема системы управления электровоза 2ЭС5

Рис. 5.2. Функциональная схема системы управления электровоза 2ЭС5

К верхнему уровню относится система управления режимами движения локомотива. Входной информацией для нее являются команды, поступающие от контроллера машиниста КМ, автоматического управления торможением САУТ, приборов безопасности и регистрации параметров движения КЛУБ, а также информационные данные системы контроля и диагностики состояния электрооборудования электровоза. Система управления верхнего уровня задает режимы движения электровоза, режимы работы тягового преобразователя. В ее состав входят подсистемы защиты от боксо- вания-юза, аварийных процессов в силовых цепях, а также подсистема индикации текущего состояния системы управления и электрооборудования электровоза. Эта система является общей для всего электрооборудования электровоза и обеспечивает совместную работу всех подчиненных ей систем.

К среднему уровню иерархии относится система автоматического управления четырехквадрантными преобразователями САУ 4QS и автономными инверторами напряжения САУ АИН, обеспечивающая стабилизацию заданных режимов работы асинхронных тяговых электродвигателей. В ее задачу входит формирование по заданным параметрам режимов работы АТД управляющих сигналов для систем импульсно-фазового управления четырехквадрантными преобразователями СИФУ 4QS и автономными инверторами напряжения СИФУ АИН, относящихся к нижнему уровню иерархии систем управления.

На систему управления нижнего уровня также возлагаются функции измерения контролируемых переменных величин: датчиков тока асинхронных тяговых электродвигателей ДТД1—ДТДЗ, датчиков тока ДТС>1-ДТС>2 и напряжения ДН(31— ДТ()2 контроля функционирования четырехквадрантных преобразователей 4QS, датчиков тока тяговых обмоток трансформатора ДТП—ДТТ2, датчиков частоты вращения роторов асинхронных тяговых электродвигателей (датчиков скорости ДС1—ДС2).

Для получения высокого качества управления тяговым электроприводом в статических и динамических режимах в широком диапазоне регулирования скорости необходимо иметь возможность быстрого непосредственного управления электромагнитным моментом электродвигателей. Момент любого электродвигателя определяется величиной и фазой двух моментообразующих составляющих: тока и магнитного потока. В машинах постоянного тока неизменная фазовая ориентация тока и магнитного потока определена конструктивно фиксированным положением главных полюсов с обмотками возбуждения и щеточного аппарата коллекторного узла. Для получения требуемого момента достаточно непосредственно управлять доступной для измерения одной независимой переменной — величиной тока якоря. Намного сложнее протекают электромагнитные и электромеханические процессы в асинхронных тяговых электродвигателях с короткозамкнутым ротором. Токи и потокосцеп- ления статора и ротора вращаются с разными угловыми скоростями, имеют разные изменяющиеся во времени фазовые параметры и не поддаются непосредственному измерению и управлению. Доступной управляемой переменной в асинхронном тяговом электродвигателе является только ток статора, который преобразуется системой автоматического управления в составляющие, образующие магнитный поток и электромагнитный момент. Фазовая ориентация двух этих составляющих может быть осуществлена только внешним управляющим устройством. Иными словами, в асинхронном тяговом электродвигателе необходимо обеспечить управление как амплитудой, так и фазой тока статора, т.е. оперировать с векторными величинами.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы