Исследование автономного инвертора напряжения электровоза серии «O’zbekiston» Т. М. Назирхонов к т. н (Phd), и о. Доцент

Компьютерная модель АИН преобразователя
Система тягового электропривода электровоза серии «O’Z-ELR» реализующего функцию поосного регулирования состоит из двухуровневых инверторов напряжения и АТД. Питания АИН осуществляется от промежуточного звена постоянного тока, содержащего фильтровые конденсаторы. Модель звена постоянного тока реализована при помощи блока
«Series RLC Branch», в котором задаётся ёмкость конденсатора в соответствии с параметрами сглаживающих фильтров электровоза серии
«O’Z-ELR» равной 8800 мФ.
В модели векторной системы автоматического управления заданные величины частоты вращения n^* и момента нагрузки 𝑇_𝑚, приложенные к валу двигателя, могут быть выбраны с помощью блока ручного переключения, чтобы использовать либо постоянное значение, либо ступенчатую функцию.

На компьютерной модели выход АТД подключён к механической нагрузке, которая имитирует действие колёсной пары электровоза, характеризующееся моментом инерции, коэффициентом трения и крутящим моментом сопротивления.

Принципиальная схема силовых цепей с двухуровневым автономным инвертором напряжения показана на рисунке 5. Каждый АИН состоит из трех силовых GTO модулей, формирующих на выходе преобразователя трехфазное напряжение по алгоритму синусоидальной ШИМ.
Система автоматического управления АИН реализует алгоритм управления АТД «токовый коридор», при котором инвертор приставляет собой источника тока.

а)	б)
	^+VT1 VD1 VT3 VD3 VT5 VD5 A Ud B C VT4 VD4 VT6 VD6 VT2 VD2 -

Рисунок 5 Упрощённая принципиальная схема силовых цепей двухуровневого АИН и АТД.
Функциональней схема векторной системы автоматического управления с
реализацией алгоритма управления «токовый коридор» показана на
рисунке 6.

Рисунок 6. Функциональная схема векторный системы управления АТД
Двухконтурная система управления, реализующий алгоритм управления
«токовый коридор» разработана с использованием демонстративного файла power_acdrive.slx. Внешний контур системы управления обеспечивает стабилизацию заданной частоты вращения АТД. Внутренний контур системы управления формирует «токовый коридор». Сигнал фактической частоты вращения двигателя n поступает от датчика скорости на вход элемент сравнения, где вычитается из заданного сигнала n. Далее сигнал рассогласования обрабатывается ПИ регуляторам для формирования сигнала крутящего момента Te, который поступает вход блока вычислителя i_qs. Затем сигнал i_qs поступает на вход координатного преобразователя, на входы которого также подаются сигналы вычислителя i_ds и сигнал вычислителя θ_e, формируя таким образом трехфазную систему токов неподвижной системы координат. Далее внутри блока гистерезисного регулятора тока заданные сигналы трехфазного тока сравниваются с фактическими сигналами трехфазного тока обмотки статора АТД, затем сигналы рассогласования поступают на блоки релейных элементов, реализующих алгоритм «токового коридора» при управлении АИН.
Модель блока векторный системы управления АТД состоит из субблоков Simulink, показанных на рисунок 7:

• 
  блок гистерезисного регулятора тока;
  
• 
  блоки координатного преобразования abc_dq и dq_abc;
  
• 
  блок вычисления сигнала «Teta»;
  
• 
  блок вычисления потока «Flux Calculation»;
  
• 
  блок задания потока «Phir*»;
  
• 
  блок регулятора скорости;
  
• 
  блок вычисления тока I_d;
  
• 
  блок вычисления тока I_q;
  

Для расчета параметра модели блока векторного управления использован данные асинхронного двигателя типа «SEA-107E» производства КНР.

Рисунок 7. Модель блока векторного управления.