energyЭнергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations1029-74482414-0341BNTUenergy-838Research ArticleЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКАELECTRICAL POWER ENGINEERINGАНАЛИЗ ДИНАМИКИ МНОГОДВИГАТЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТАTHE ANALISYS OF RAILWAY MULTI MOTORS ELECTRICAL DRIVE DYNAMICХильмонВ. И.KhilmonV. I.

Инженер

Engineer

oopeiko@bntu.byОпейкоО. Ф.OpeikoO. F.

Кандидат технических наук, доцент

Associate Professor, PhD in Engineering

oopeiko@bntu.byОднолькоД. С.OdnolkoD. S.

Инженер

Engineer

oopeiko@bntu.byБелкоммунмаш, МинскБеларусьBelkommunmash, MinskBelarusБелорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarus201518032015012433Copyright © Хильмон В.И., Опейко О.Ф., Однолько Д.С., 20152015Хильмон В.И., Опейко О.Ф., Однолько Д.С.Khilmon V.I., Opeiko O.F., Odnolko D.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://energy.bntu.by/jour/article/view/838

Актуальность исследований динамических режимов многодвигательного тягового электропривода определяется его широким применением в рельсовом электрическом транспорте.  В  статье  выполнен  анализ  двухдвигательного  тягового  электропривода с питанием двух параллельно включенных асинхронных электродвигателей от одного преобразователя частоты с векторным управлением и датчиками скорости каждого из электродвигателей. Методом лабораторных исследований и имитационного моделиро- вания проведен анализ двухдвигательного асинхронного электропривода с учетом параметрических возмущений, а также с учетом ограниченного момента сцепления колес с рельсами. Так как двигатели одной серии могут иметь отличия в параметрах, для включения на параллельную работу необходим подбор машин с наименьшим отличием сопротивлений и индуктивностей обмоток. Для этого использовали метод параметрической идентификации каждого из электродвигателей, а также электродвигателя, эквива- лентного  двум,  включенным  параллельно.  Результат  идентификации  был  применен в настройке управления.

Анализ режима буксования тягового электропривода в связи с трудностями его воспроизведения в лабораторных условиях проводили математическим и имитацион- ным моделированием с учетом ограничения силы сцепления, характерного для рель- сового транспорта. Предложенная имитационная модель построена с учетом упругих деформаций в кинематической цепи, передающей тяговое усилие. Модель позволяет проанализировать динамику системы в различных условиях при буксовании.

Представлены результаты лабораторных исследований и имитационного моделирования динамических режимов двухдвигательного электропривода. На основании полученных данных можно сделать вывод, что близость параметров двигателей, подключаемых парал- лельно к преобразователю, имеет важное значение для устойчивости к буксованию.

The importance of multi motors electrical traction drive dynamic analysis is denoted by its large application in electrical driving railway vehicles. In this paper an analysis is presented for two inducton motors traction drive with frequency inverter, vector control, and speed sensors of each electrical drive. The goal of this work is the analysis of two induction motors electrical drive, taking into account parametric perturbations and also a limited moment of wheel-rail adhesion, by laboratory study and simulation. Because of difference between motor’s parameters, it is necessary for parallel work to select motors with identical resistances and inductive winding. For this purpose the parametric identification method was used for each electrical drive, and also for two parallel motors. The result of identification was used in control setting.

The  slippage  of  the  traction  drives  is  difficult  to  reproduce  in  laboratory;  therefore a mathematical modeling and simulation of mechanical part with a traction force restriction, specific for railway transport, were carried out. The suggested simulation is built with account of elastic deformations in kinetic chain, transforming traction force. The model permits to study a dynamic system in various circumstances.

The results of laboratory investigations and simulation of dynamic regimes for two motor electrical drives are presented in this article. The results of analysis show, that a minimal difference between any parameters of two motors, parallel connected to convertor, is important for the slippage stability.

многодвигательный электроприводрельсовый транспортана- лиз динамикиmultimotor driverailway transportanalysis of dynamicsReferencesДинамические процессы в асинхронном тяговом приводе магистральных электровозов // Ю. А. Бахвалов [и др.]; под ред. А. А. Зарифьяна. – М. : Маршрут, 2006. – 374 с.Bakhvalov, Iu. A., Buzalo, G. A., Zarif'ian, A. A., Kolpakhch'ian, P.G., Petrov, P.Iu., Sorin, L. N., Ianov, V. P. (2006). Dynamic processes in asynchronous traction drive ofr main-line electric locomotives. ?oscow, Line route. 374 p. (in Russian).Жаров, И. А. Критерии оценки работы противоюзных устройств электроподвижного состава / И. А. Жаров, С. Б. Курцев, А. А. Макас // Вестник ВНИИЖТ. – 2011. – № 3. – С. 39–44.Zharov I. A., Kurtsev, S. B., Makas, A. A. (2011). Evaluation criteria of antiskid devices operation in electrical driving railway vehicles. Vestnik nauchno-issledovatel'skogo instituta zheleznodorozhnogo transporta [Bulletin of the Research Institute of Railway Transport], 3, 39–44 (in Russian).Сафин, А. Р. Выбор рациональных схем управления тяговым электроприводом трамвая на основе разработки имитационной модели / А. Р. Сафин // Электротехника. – 2013. – № 1. – С. 57–61.Safin, A. R. (2013). Choice of optimal control variants of electric traction drive of tramway on the base of imitation model development. Elektrotekhnika [Electrical Engineering], 1, 57–61 (in Russian).Артеменко, А. Н. Система автоматического выравнивания нагрузки тягового электропривода карьерного электровоза / А. Н. Артеменко // Вісник КДУ імені Міхайла Остроградського. – 2010. – Вип. 4, Ч. 3. – С. 56–58.Artemenko, A. N. (2010). Automatic load equalization System of electric traction drive for open-cast electric locomotives. Visnik Kremenchuts’kogo Natsional’nogo Universitetu Imeni Mikhaila Ostrograds’kogo [Bulletin of the Kremenchug National University Michael Ostrogradskii], 4, Part 3, 56–58 (in Russian).Проценко, Д. П. Управление тяговым электроприводом трамвая при наличии ограничений по сцеплению / Д. П. Проценко // Вісник КДУ імені Міхайла Остроградського. – 2010. – Вип. 3, Ч. 2. – С. 42–44.Prosenko, D. P. (2010). Electric traction drive control of tramway when track adhesion is limited. Visnik Kremenchuts’kogo Natsional’nogo Universitetu Imeni Mikhaila Ostrograds’kogo [Bulletin of the Kremenchug National University Michael Ostrogradskii], 3, Part 2, 42-44 (in Russian)Крагельский, И. В. Коэффициенты трения : справочное пособие / И. В. Крагельский, И. Э. Виноградова. – М. : Гос. науч.-техн. изд-во машиностроительной литературы, 1955. – 188 с.Kragelskiy, I. V., Vinogradova, I. E. (1955). Friction coefficient. ?oscow, State scientific-engineering Publication of mechanical engineering literature. 188 p. (in Russian).Опейко, Ф. А. Колесный и гусеничный ход / Ф. А. Опейко. – Минск : Изд. Академии сельскохоз. наук БССР, 1960. – 228 с.Opeiko, F. A. (1960). Wheeled and truck track. Minsk, Publication of Academy of agricultural sciences of BSSR. 228 p. 9in Russian).Однолько, Д. С. Идентификация состояния трехфазных асинхронных двигателей / Д. С. Однолько // Электроника, автоматика и измерительная техника : межвузовский сборник научных трудов с международным участием ; под науч. ред. Г. В. Миловзорова. – Уфа : Уфимский гос. авиационный тех. ун-т, 2011. – С. 21–25.Odnolko, D. S. (2011). Condition identification of three-phase asynchronous engines. Elektronika, avtomatika i izmeritel'naia tekhnika : mezhvuzovskii sbornik nauchnykh trudov [Electronics ,automation and measuring devices: Interuniversity collection of scientific papers]. Ufa: Ufa State Aviation Technical University, 21-25 (in Russian).Однолько, Д. С. Алгоритм отслеживания «дрейфа» параметров асинхронного двигателя для микропроцессорных систем управления/ Д. С. Однолько // Електромеханічні та енергетичні системи, методи моделювання та оптимізації. Збірник наукових праць Х Міжнар. наук.-техн. конф. молодих учених і спеціалістів, Кременчук 28–29 березня 2012 р. – Кременчук : КрНУ, 2012. – С. 142–143.Odnolko, D. S. (2012), Algorithm of track out “dreifa” of asynchronous engine parameters for micro-processing control Systems. Elektromekhan?chn? ta energetichn? sistemi, metodi modeliuvannia ta optim?zats??. Zb?rnik naukovikh prats' X M?zhnar. nauk.-tekhn. konf. molodikh uchenikh ? spets?al?st?v [Electromechanical Power Systems, Methods of modeling and optimization. Collection of scientific publications of the X international scientific-engineering Conference of young scientists and specialists]. Kremenchuk: Kremenchug National University Michael Ostrogradskii, 142-143 (in Russian).Однолько, Д. С. Аналитическое исследование процесса синтеза наблюдателя параметров асинхронного двигателя / Д. С. Однолько // Инновационные технологии, автоматизация и мехатроника в машино- и приборостроении : материалы Междунар. науч.-практ. конф., Минск, 11 апреля 2012 г. – Минск : Бизнесофсет, 2012. – С. 140–141.Odnolko, D. S. (2012). Analytical investigation of synthesis process for observation of asynchronous engine’s parameters. Innovatsionnye tekhnologii, avtomatizatsiia i mekhatronika v mashino- i priborostroenii : materialy Mezhdunar. nauch.-prakt. konf. [Innovation technologies, automation and mechatronics in mechanical engineering and instrument-making engineering: materials of International scientific-practical conference]. Minsk, Biznesofset, 140-141 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.