Разработка алгоритмов эффективного управления тяговым вентильно-индукторным электроприводом электропоезда тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат технических наук Киреев, Александр Владимирович

• Киреев, Александр Владимирович
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Киреев, Александр Владимирович

ВВЕДЕНИЕ

1. АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Тяговый вентильно - индукторный электропривод. Устройство и принцип действия.

1.2. Зарубежный и отечественный опыт разработок ВИЭП.

1.3. Обзор научных работ по управлению ВИЭП. Актуальность задач исследования.

2. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ В ВЕНТИЛЬНО-ИНДУКТОРНОМ ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ В СИСТЕМЕ MathCAD

2.1. Система отсчета для параметров управления ВИЭП

2.2. Допущения. Расчетная схема замещения. Дифференциальные уравнения.

2.3. Моделирование входного преобразователя.

2.4. Моделирование инвертора напряжения.

2.5. Моделирование реактивного индукторного двигателя.

2.6. Расчетный алгоритм, реализующий математическую модель ВИЭП.

2.6.1. Расчет токов в обмотках двигателя.

2.6.2. Расчет электромагнитного момента.

2.6.3. Результаты моделирования процессов в ВИЭП

2.7. Идентификация математической модели ВИЭП.

2.8. Расчетно-экспериментальные методы определения электромагнитных связей ц/=Д/,0).

2.8.1. Измерение напряжения и тока в фазной обмотке при заторможенном роторе и построение матрицы потоко-сцепления.

2.8.2. Измерение напряжения и тока в фазной обмотке при постоянной частоте вращения и построение матрицы потокосцепления

2.8.3. Сравнение расчетных и экспериментальных характеристик НТИ

Выводы.

3. ПУЛЬСАЦИИ МОМЕНТА В СИСТЕМЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДА С РИД

3.1. Условия работы и требования, предъявляемые к тяговым передачам.

3.2. Причины, вызывающие пульсации момента, и пути их сни -жения.

3.3. Условия устранения пульсаций момента средствами управ -ления.

3.4. Снижение пульсаций момента в режиме токового ограни -чения.

3.4.1. Пусковой режим.

3.4.2. Работа двигателя на «низких» частотах вращения

3.5. Снижение пульсаций момента в одноимпульсном режиме

3.5.1. Режим работы РИД в области «средних» частот вра -щения.

3.5.2. Режим работы РИД в области «высоких» частот вра -щения.

3.6. Сравнение вариантов регулирования фазных токов.

3.7. Динамические нагрузки в тяговой передаче электропоезда, вызванные пульсациями момента.

Выводы.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ УПРАВЛЕНИЯ t НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ВИЭП

4.1. Подход к поиску эффективных параметров управления

4.2. Выбор алгоритма формирования фазных токов РИД.

4.3. Регулирование электромагнитного момента в режиме тяги

4.3.1. Алгоритм поиска углов управления.

4.3.2. Классификация и анализ стратегий управления ВИЭП

4.4. Регулирование электромагнитного момента в режиме рекуперации.

4.4.1 Использование ВИЭП для систем электрического торможения.

4.4.2 Анализ стратегий управления ВИЭП.

4.5 Алгоритм формирования постоянства выходной мощности ВИЭП.

4.6 Синтез законов управления электроприводом с РИД применительно к электропоезду.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка алгоритмов эффективного управления тяговым вентильно-индукторным электроприводом электропоезда»

В развитых странах главным потребителем электрической энергии является электропривод (ЭП). Во многом глобальное энергопотребление определяют электромеханические системы с неуправляемыми или управляемыми простейшим образом асинхронными и коллекторными электродвигателями, широко применяемыми в промышленности, на транспорте, в коммунальном и сельском хозяйстве, в быту.

Традиционные методы регулирования скорости вращения двигателей не являются энергетически эффективными и направлены, главным образом, для поддержания требуемых значений технологических параметров. Поэтому современные энергетические и экологические нормы требуют применения автоматизированных электроприводов с управляемыми электрическими машинами (ЭМ).

В мировой практике регулируемый электропривод признан одной из наиболее эффективных энергосберегающих и ресурсосберегающих экологически чистых технологий. Уже сейчас около 40% выпускаемых за рубежом ЭМ выполняются управляемыми, и эта доля постоянно растет.

Электроприводы потребляют около 50% всей производимой в мире электроэнергии, и соответственно, являются основными ее потребителями. Поэтому в настоящее время достаточно остро стоит задача эффективного управления электроприводами не только с технологической точки зрения, но и с точки зрения экономии электроэнергии, в том числе и на электрифицированном железнодорожном транспорте, являющимся одним из основных потребителей электроэнергии в стране. Стоит упомянуть также о том, что в развитых странах мира введены законы, требующие экономии электроэнергии и выпуска энергосберегающего оборудования. Однако развитие современной техники предъявляет все более жесткие требования к электроприводу. Современные технологии требуют от электропривода повышения точности движения (как в статике, так и в динамике), быстродействия, надежности, эффективности привода, понижения вносимых приводом искажений в сетевое напряжение, а также поддержание определенного уровня напряжения на электроподвижном составе (ЭПС). Это в свою очередь требует применения как «новых» двигателей (бесколлекторных), так и новых, более сложных методов управления электроприводом, что в свою очередь влечет за собой применение новой элементной базы (силовой и управляющей), позволяющей реализовать данные алгоритмы.

В настоящее время наблюдается интенсивное развитие тяговых и промышленных электроприводов с высокими технико-экономическими показателями. Помимо электроприводов традиционного исполнения - асинхронных, синхронных и с двигателями постоянного тока активно развивается направление вентильно-индукторных электроприводов (ВИЭП), известного за рубежом как Switched Reluctance Drive (SRD), основой которого являются реактивный индукторный двигатель (РИД) и полупроводниковый (вентильный) преобразователь.

С 1983 года фирма Task Drives (UK) выпускает регулируемый электропривод на основе SRM (Switched Reluctance Motor). С тех пор в промыш-ленно развитых странах отмечается повышенный интерес к электроприводам этого типа. Разработкой и внедрением их во многие сферы занимаются ведущие зарубежные электротехнические фирмы (Oulton (UK), Emerson Electric, General Electric Co., TRW, DANA (USA) и другие).

Активно ведутся разработки и отечественными организациями. С 60-х годов прошлого века ведутся научно-исследовательские работы в области индукторных электрических машин на кафедре электромеханики ЮжноРоссийского государственного технического университета (НПИ), где эта машина получила название - реактивный индукторный двигатель. С 90-х годов в этой области ведутся работы в ОАО Всероссийском научно-исследовательском и проектно-конструкторском институте электровозостроения (ОАО «ВЭлНИИ»), в Московском энергетическом институте (техническом университете) (МЭИ), в Ростовском государственном университете путей сообщения (РГУПС) и ряде других.

В России серийный выпуск вентильно-индукторных приводов осуществляет Научно-производственное предприятие «ЭМЕТРОН» (г. Новочеркасск). С 1996 г. выпущено более 40 тысяч приводов на базе однофазного РИД для бытового сепаратора-сливкоотделителя. С 2001 г. Hi 111 «ЭМЕТРОН» осуществляет серийный выпуск и поставку в Новую Зеландию электроприводов интегрированного исполнения с корректором коэффициента мощности для деревообрабатывающих станков.

Основные отличительные особенности РИД заключаются в простоте конструкции магнитной системы статора, отсутствии обмоток на зубчатом роторе и питании обмоток статора однополярными импульсами тока по сигналам датчика положения ротора (ДПР). По сравнению с двигателями других типов РИД конструктивно проще и технологичнее. Так, например, в сравнении с асинхронным двигателем стоимость изготовления на 25-30% ниже, при увеличении надежности в эксплуатации примерно в два раза [1].

Также следует отметить важную особенность энергетики РИД — пологость характеристики КПД в широком интервале изменения мощности при сохранении практически одинаково высоких значений КПД от пусковых режимов до скоростей, значительно выше номинальных, что особенно важно для электроподвижных единиц с частыми пусками (пригородные поезда, трамваи и т.д.) [2]. По сравнению с асинхронным двигателем КПД РИД минимум на 2-3% выше и, за счет этого, выше КПД привода в целом [3].

К недостаткам ВИЭП следует отнести, прежде всего, высокие пульсации момента РИД. Кроме того, внедрение ВИЭП в области тяговых электроприводов в значительной мере тормозится весьма сложной и не до конца отработанной процедурой проектирования электропривода для достижения высоких энергетических показателей.

Применение ВИЭП на электроподвижном составе является пока еще мало изученной, но перспективной областью потенциальных возможностей улучшения тягово-энергетических, эксплуатационных и экономических показателей электровозов и электропоездов.

Задача снижения энергозатрат наиболее актуальна для тяговых приводов, динамические режимы которых составляют большую часть рабочего цикла. Процессы пуска, торможения, перехода электромеханического преобразователя с одной частоты вращения на другую связаны со значительными затратами электроэнергии.

Для полноценного использования возможностей ВИЭП важно не только сформировать оптимальную геометрию зубцовой зоны РИД, выбрать рациональные электромагнитные нагрузки в активных частях электрической машины, но также разработать эффективные алгоритмы управления, которые бы позволили улучшить тягово-энергетические показатели привода и уменьшить пульсации вращающего момента двигателя.

Однако, поиск эффективных алгоритмов управления в условиях большого числа независимых переменных делают решение этой задачи практически невозможным без проведения серии упорядоченных вычислительных экспериментов, с разработкой алгоритмов поиска эффективных параметров управления на базе усовершенственной компьютерной модели. !

ВИЭП представляет собой достаточно сложную электромеханическую систему. Повышение уровня проектирования таких систем, возможность прогнозирования их поведения в сложных динамических условиях могут быть обеспечены на основе современных компьютерных моделей.

Основными задачами, стоящими при проектировании ВИЭП, являются: расчет мгновенных значений токов, напряжений, магнитных потоков, вращающего момента, потерь в силовых ключах, в стали и обмотках РИД и других компонентах системы. Для их решения необходимо получить возможно более полную и точную информацию об электрических, электромагнитных и электромеханических процессах во всех составных частях ВИЭП при различных режимах работы с учетом алгоритмов управления.

Для повышения точности расчета и учета особенностей совместной работы двигателя, инвертора напряжения (ИН) с системой управления (СУ), входного выпрямительно-инверторного преобразователя (4q-S) с СУ необходим системный подход к моделированию, предполагающий рассмотрение системы как единого целого.

Целью работы является улучшение тягово-энергетических, эксплу-тационных и технико-экономических характеристик тягового вентильно-индукторного привода электропоезда на основе разработки эффективных алгоритмов управления приводом.

Достижение этой цели потребовало решения следующих задач:

- создание компьютерной модели ВИЭП электропоезда, позволяющей вести расчеты электрических процессов в системе «ВИП (4#-<S) - ИН - РИД» по 1 мгновенным значениям величин с учетом подмагничивания магнитнои системы двигателя в режиме тяги и торможения с рекуперацией энергии в контактную сеть;

-j

- разработать экспериментальные методы определения электромагнитных связей потокосцеплений обмоток с фазными токами;

- исследовать влияние алгоритмов управления на пульсации вращающего момента трехфазного РИД;

- выполнить анализ динамических нагрузок в тяговой передаче электропоезда;

- разработать стратегию поиска алгоритмов управления, обеспечивающих минимизацию потребления электроэнергии, и исследовать влияние параметров управления на тягово-энергетические характеристики ВИЭП электропоезда в режиме тяги и рекуперации;

- экспериментально проверить работу РИД с подмагничиванием магнитной системы;

- разработать алгоритмы управления ВИЭП, обеспечивающие работу в ре- . жиме постоянства мощности на валу двигателя с низкими значениями пульсаций момента.

Методы исследований. Методологической основой исследования являются: метод конечных элементов — для расчета магнитного поля в РИД; метод Рунге-Кутта - для решения системы дифференциальных уравнений; уравнение Лагранжа 2-го рода - для анализа динамических нагрузок в тяговой передаче.

Моделирование выполнено с использованием стандартной математической программы Mathcad.

Достоверность полученных результатов подтверждена экспериментальными данными, полученными на полномасштабном макетном образце ВИЭП для электропоезда.

Основные научные результаты диссертационной работы:

1. Компьютерная модель, позволяющая комплексно выполнять расчеты и проводить исследования тягового вентильно-индукторного привода электропоезда с учётом электрических, электромагнитных и механических процессов в системе «выпрямительно-инверторный преобразователь — инвертор напряжения - реактивный индукторный двигатель» по мгновенным значениям величин, а также с учетом насыщения магнитной системы двигателя.

2. Способы формирования «траектории» сигнала уставки фазного тока в околостоповых режимах, позволяющие уменьшить пульсации вращающего момента РИД и повысить эксплуатационную надежность вентильно-индукторного привода благодаря снижению динамических нагрузок в механической части колесно-моторного блока.

3. Алгоритм управления ВИЭП электропоезда, обеспечивающий работу привода с повышенными значениями момента и КПД системы при наименьших пульсациях момента на валу РИД.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Компьютерная модель вентильно-индукторного электропривода, учитывающая совместную работу ИН с фильтром и РИД, а также насыщение магнитной системы двигателя, дополнена моделью выпрямительно-инверторного преобразователя типа Aq-S. Это позволяет вести расчеты электромагнитных процессов в двигателе и электрических процессов в силовой схеме электропоезда «ВИП {Aq-S) - ИН - РИД».

2. Для повышения адекватности компьютерной модели ВИЭП предложены экспериментальные методы определения электромагнитных связей пото-косцеплений с токами обмоток РИД, основанные на численном интегрировании приложенного к фазной обмотке напряжения.

3. На основе сравнительного анализа предложенных алгоритмов формирования «траектории» сигнала уставки фазного тока в околостоповом режиме сформулированы рекомендации по снижению пульсаций вращающего момента ВИЭП электропоезда.

4. Исследовано влияние углов управления на пульсации электромагнитного момента в трехфазном тяговом РИД в основных режимах работы с учетом влияния подмагничивания магнитной системы двигателя.

5. Выбор эффективных алгоритмов управления, обеспечивающих минимальное потребление электроэнергии, предлагается вести по двум условиям: обеспечение максимального вращающего момента и минимальных значений пульсаций момента.

Практическая ценность работы

1. Разработанная компьютерная модель системы «ВИП {Aq-S) — ИН — РИД» позволяет проводить комплексные исследования работы тягового привода электропоезда, определять параметры силовых элементов ВИП и ИН, а также динамические нагрузки в трансмиссии тяговой передачи при различных алгоритмах управления.

2. Предложены рекомендации по снижению пульсаций электромагнитного момента тягового трехфазного двигателя, позволяющие уменьшить динамические нагрузки в трансмиссии электропоезда.

3. Предложенные методы экспериментального определения электромагнитных связей в РИД позволяют оперативно уточнять расчетные характеристики ВИЭП.

Результаты работы могут быть использованы при проектировании систем тяговых ВИЭП, питающихся от сети переменного и постоянного тока.

Реализация результатов работы. Результаты исследований были использованы при создании полномасштабного макетного тягового ВИЭП электропоезда (350 кВт), изготовленного ООО ПК «НЭВЗ» и испытанного в ОАО «ВЭлНИИ».

Апробация работы. Основные положения научной работы докладывались и обсуждались на:

• II Международной отраслевой научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта и роль молодых ученых в их решении», г. Ростов-на-Дону , ноябрь 2000 г.

• III Международной научно-технической конференции «Новые технологии управления движением технических объектов», г. Новочеркасск, 21-24 ноября 2000 г.

• Научно-теоретической конференции профессорско-преподавательского состава «Транспорт - 2002», г. Ростов-на-Дону, апрель 2002 г.

• V Международной научно-технической конференции «Новые технологии управления движением технических объектов», г. Новочеркасск, 18-20 декабря 2002 г.

• IV Международной научно-технической конференции "Состояние и перспективы развития электроподвижного состава", г. Новочеркасск, 17-19 июня 2003 г.

• XIII Международной научно-технической конференции "Проблемы развития рельсового транспорта 22-26 сентября 2003 г., Крым.

Ф На заседаниях секций «Электрическая тяга» и «Электрические машины»

НТС ОАО «ВЭлНИИ» г. Новочеркасск, 2002-2004гг., а также на расширенном заседании кафедры «Электромеханика» ЮРГТУ (НПИ) в 2004 г.

Работа выполнена в Всероссийском научно-исследовательском и про-ектно- конструкторском институте электровозостроения (ВЭлНИИ).

Основное содержание работы отражено в 13 научных статьях и 11 материалах докладов на научных конференциях. Получен 1 патент на способ управления РИД и 1 патент на полезную модель по схемному решению инвертора напряжения.

Заключение диссертации по теме «Электротехнические комплексы и системы», Киреев, Александр Владимирович

Выводы

1. Подход к выбору эффективных параметров управления основан на выборе границ допустимой области изменений варьируемых переменных и разбиении этапов, в каждом из которых часть переменных, определяющих режим работы, фиксируются, что приводит к понижению размерности многокритериальной задачи на каждом из этапов. На основе данного подхода разработан алгоритм поиска углов управления, обеспечивающих максимальные значения вращающего момента и минимум пульсаций вращающего момента.

Выявлено, что использование режима подмагничивания магнитной системы позволяет увеличить момент РИД электропоезда в области максимальной частоты вращения на 58% и обеспечить работу привода в режиме постоянства мощности.

Выбор эффективных алгоритмов управления позволяет существенно улучшить энергетические показатели тягового ВИЭП электропоезда. Наиболее экономичным по отношению ко всем рассмотренным вариантам управления является алгоритм управления по варианту 2 (/fn (ос; Р)-> min при Iycm=const). Экономия электроэнергии составляет 6,96%. Определено влияние частоты коммутации транзисторов инвертора напряжения на вращающий момент, коэффициент пульсаций момента и КПД системы, при пуске, на «низких» и «средних» частотах вращения в режиме рекуперации.

Произведена классификация способов ограничения мощности на валу РИД в режиме тяги и рекуперации, выявлено их влияние на пульсации момента. Предложенный в работе алгоритм ограничения мощности двигателя путем воздействия на уставку максимального тока обеспечивает лучшие показатели по пульсациям момента.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработана компьютерная модель системы «ВИП (4q-S) — ИН — РИД», позволяющая путем совместного решения системы дифференциальных уравнений с учетом насыщения магнитопровода двигателя рассчитывать мгновенные значения токов, напряжений, магнитных потоков, вращающего момента, потери в силовых элементах. Разработанная компьютерная модель ВИП электропоезда позволяет осуществлять выбор параметров индуктивности дросселя и емкости конденсаторов фильтра, определять динамические нагрузки в механической части привода.

0 2. Предложены методы экспериментального определения электромагнитных связей потокосцеплений с токами, позволяющие повысить адекватность компьютерной модели ВИЭП. Погрешность расчета мгновенных значений токов и момента РИД не превышает 5%.

3. Для снижения пульсаций момента в трехфазном тяговом двигателе в околостоповом режиме предложены и исследованы алгоритмы формирования специальной формы сигнала уставки фазного тока по заданным «траекториям», позволяющие снизить пульсации с 13,3% до 2,8+4,2%.

4. Для снижения пульсаций момента в диапазоне работы тягового РИД от пускового режима до максимальной частоты вращения предлагается формировать интервалы перекрытия фазных токов (моментов) путем варьирования углов управления и использования режима подмагничи-вания. Это позволяет снизить пульсации момента с 13,3+97% до 3+38%.

5. Выявлено, что снижение уровня пульсаций вращающего момента в резонансной зоне с 13,3% до 4% путем формирования специальной «траектории» сигнала уставки фазного тока в пусковом режиме способствует подавлению резонансных динамических составляющих момента в

4 раза, что позволяет повысить эксплуатационную надежность привода.

6. Проведен анализ влияния углов управления на тягово-энергетические показатели ВИЭП электропоезда. Выявлено, что использование режима подмагничивания магнитной системы позволяет увеличить момент РИД электропоезда в области максимальной частоты вращения на 58% и обеспечить работу привода в режиме постоянства мощности.

7. Выявлено, что при управлении приводом по условию минимума пульсаций момента можно улучшить энергетические показатели тягового ВИЭП электропоезда на 6,96%. Р

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Киреев, Александр Владимирович, 2004 год

1. В.И. Захаров, JI.H. Сорин, В.Г. Щербаков. Индукторные двигатели для тягового электропривода электроподвижного состава. // Электровозостроение: Сб. науч. тр./ Всерос. н-и., и проектно-констр. ин-т электровозостроения 2002. - Т.44 - с. 24-31.

2. Сорин JT.H. Индукторные тяговые и вспомогательные электроприводы для перспективного ЭПС. // Электровозостроение: Сб. науч. тр./ Всерос. н-и., и проектно-констр. ин-т электровозостроения — 2002. Т.44 — с. 17-24.

3. Byrne J.V., Tangential Forces Overlapped Pole Geometries Incorporating Ideally Saturable Materials // IEEE Trans, on Magnetics, Mag-8, 1972, No. 1 P.2-9.

4. Byrne J.V., О Dwyer J.B. Saturable Variable Reluctance Machine Simulation Using Exponential Functions // Proc. of the International Conference on Stepping Motors and Systems. England. -1976, P.l 1-16.

5. Variable speed switched reluctance motors/ Lawrenson P.J., Stephenson J.M., Blenkinsop P.T., Corda J., Fulton N.N. // IEE Proc. B, Electr. Power Appl., - 1980. - 127(4), - P.253-265.

6. Lawrenson P.J. A brief status review of switched reluctance drives // EPE Journal, October, 1992. Vol.2. - No. 3. - P.133-144.

7. Miller T.J.E. Brushless Permanent Magnet and Reluctance Motor Drives // Oxford Science Press, 1989.

8. Miller T.J.E. Switched Reluctance Motors and Their Control // Hillsboro, OH: Magna Physics and Oxford: Clarendon Press, 1993.

9. Применение реактивных индукторных двигателей на перспективном ЭПС/ В.Г. Щербаков, Г.И. Колпахчьян, Б.И. Хоменко и др. // Электровозостроение: Сб. науч. тр./ Всерос. н-и., и проектно-констр. ин-т электровозостроения 1998. - Т.40. - С.45-57.

10. Н.Ф. Ильинский. Перспективы применения вентильно-индукторного электропривода в современных технологиях. // Электротехника. 1997. - №2.-С. 1-3.

11. Перспектива применения вентильно-индукторного привода для автоматизации вращательно-падающей системы бурового станка/ В.Н. Осит-ров, Ю.Т. Бурыкин, К.С. Жаров, А.Г. Курдюмов. // Электротехника. -1997. №2. - С.3-7.

12. Садовский JI.A., Виноградов B.JI. Электродвигатели с переменным магнитным сопротивлением для современного регулируемого электропривода // Электротехника. 2000. - №2. - С.54-59.

13. Колпахчьян Г. И., Захаров В. И. Электроприводы перспективного электроподвижного состава.// Электровозостроение: Сб. науч. тр./ Всерос. н-и., и проектно-констр. ин-т электровозостроения 2002. -Т.45.-С.82-92.

14. Особенности расчета индукторных двигателей для вентильного электропривода/ Кузнецов В.А., Садовский JI.A., Виноградов B.JI. и другие. //Электротехника. 1998г. - №6. - С.35-42.

15. Кузнецов В.А., Матвеев А.В. К вопросу определения числа витков обмотки фазы вентильного индукторного двигателя // Электротехника -2000г.-№3.-С. 10-15.

16. Бычков М.Г. Сусси Риах Самир, Расчетные соотношения для определения главных размеров вентильно-индукторной машины // Электротехника 2000г. - №3 - С. 15-19.

17. Пахомин С.А. Влияние геометрии зубцового слоя и параметров питания на показатели вентильного реактивного индукторного двигателя. // Электромеханика. 2000г. - №1. - С.30-36.

18. Тяговые электродвигатели электровозов/ Бочаров В.И., Захаров В.И., Коломейцев Л.Ф.: под ред. Щербакова В.Г. // Новочеркасск: Агенство Наутилус, 1998. с.672.

19. Щербаков В.Г., Павлюков В.М., Захаров В.И. Индукторный тяговый электродвигатель для электропоезда. Параметры, особенности конструкции // Изв. вузов. Электромеханика. 2000. - №3. - С.57-58.

20. Красовский А.Б., Бычков М.Г. Исследование пульсаций момента в вен-тильно-индукторном электроприводе. // Электричество. 2001г. - №10. - С.33-43.

21. Пахомин С.А. О пульсациях электромагнитного момента в трехфазномреактивном индукторном двигателе. // Электромеханика. 2000г. -№3. - С.34-37.

22. Ghibi В.А., Bent M.F. High Speed Variable Reluctance Motor with Egual Tooth Rations // Patent USA No.4947066, Prior. -Aug.7, -1990.

23. Kolomeitsev S.F. Variable Reluctance Electric Motor // Patent USA No.5719456.

24. Henao H., Capolino G.A., Bassily E., Poloujadoff M. A new control angle strategy for Switched Reluctance Motor. // Proc. EPE Conference *97, Troudheim, 1997.

25. Режимы работы тягового электропривода рудничного электровоза с трехфазным реактивным индукторным двигателем./ Л.Ф. Коломейцев, И.А. Прокопец, С.А. Пахомин, и др. // Изв. вузов. Электромеханика. 2002. №2., - С. 18 - 22.

26. Yacamini R. Power System Harmonics. Part 3 Problems caused by distorted supplies// Power Engineering Journal, - Oct. 1995,-pp.233-238.

27. Iqbal Husain "Minimization of torque ripple in SRM drives", IEEE Transactions on Industrial Electronics vol. 49, №1, pp. 28-38, February 2002.

28. Голланцев Ю.А. Пульсации пускового момента вентильного индук-торно-реактивного двигателя. // Электричество. 2003. - №6, с. 37-42.

29. Киреев А.В., Пахомин С.А. Исследование пульсаций момента в тяговом реактивном индукторном двигателе в режиме токоограничения./ BicHHK Схщноукр. нацюн. ун-ту iM. В. Даля. Луганськ, -2003. -№9. -С. 72-77.

30. Беляев А.В., Киреев А.В. Способ управления индукторным двигателем // Заявка № 2002117539/09 с решением о выдачи патента от 11.12.2003. Опубл. 10.01.2004. Бюл. № 1.

31. Пахомин С.А., Киреев А.В. Пульсации момента тягового реактивного индукторного двигателя в режиме ограничения тока // Изв. вузов. Электромеханика. 2004. - №1. - С. 25-28.

32. M.Jufer, Y.Perriard, M.M.Radulescu, R.R.Munteanu. Analysis and design of a doubly salient permanent - magnet small motor with electronic commutation. // EPFL/LEME, -1994, -p.509-511.

33. S.Brisset, P.Brochet. Modele numerique pour la simulation du demarrage d'un moteur a reluctance variable. // EPFL/LEME, -1994, -p.413-418.

34. D.Flieller, J-P.Louis, B.Multoun. Modelisation dynamique d'un moteur a reluctance variable alimente en tension par une source imparfaite. // EPFL/LEME, -1994, -p. 431-436.

35. P.Crnosija, A.Nad. Control of a hybrid step motor drive by using a signal of reconstructed magnetic flux. // EPFL/LEME, -1994, -p. 197-202.

36. Смирнов Ю.В. Определение основных параметров электромагнитного вентильно-индукторного двигателя. // Электротехника. №11. — 2002. - С . 32-36.

37. Бычков М.Г., Кисельникова А.В., Семенчук В.А. Экспериментальные исследования шума и вибраций в вентильно-индукторном электроприводе //Электричество. 1997. -№12. - С.41-46.

38. Шевченко А.Ф., Шевченко Л.Г. Новый электродвигатель с переменным магнитным сопротивлением воздушного зазора (SD-двигатель) для высокоскоростных электроприводов // Электротехника. 2000. -№11.- С.20-23.

39. A.JI. Антонов, В.М. Остапенко. Динамические нагрузки в тяговом приводе электровоза ЭП10. // Электровозостроение: Сб. науч. тр./ Всерос. н-и., и проектно-констр. ин-т электровозостроения 1998. — т. 39. С.81-94.

40. Колпахчьян Г.И., Крамсков С.А., Кононов Г.Н., Киреев А.В., Кули-шов А.В. Схема питания двух многофазных реактивных индукторных двигателей.// Патент РФ на полезную модель №35581. Опубл. 20.01.2004. Бюл. №2.

41. Пахомин С.А., Звездунов Д.А., Коломейцев Л.Ф. и др. Однофазный электродвигатель индукторного типа // Патент РФ RU 2079950, МКИ НОЧК 19/06,29/06. Заявл. 24.08.93; Опубл. 20.05.97, Бюл. №14.

42. Пахомин С.А., Коломейцев Л.Ф., Сулейманов У.М., и др. Однофазный индукторный электродвигатель со стартовыми полюсами // Свидетельство на полезную модель №874. Заявл. 15.03.94; Опубл. 16.09.95, Бюл. №9.

43. Сулейманов У.М., Пахомин С.А., Коломейцев Л.Ф., и др. Однофазный электродвигатель // Свидетельство на полезную модель №754. -Заявл. 02.06.94; Опубл. 16.08.95, Бюл. №8.

44. Звездунов Д.А., Пахомин С.А., Сулейманов У.М., и др. Однофазный электродвигатель // Свидетельство на полезную модель №4028. Заявл. 10.01.96; Опубл. 16.04.97, Бюл. №4.

45. Compter J.C. Single-Phase Reluctance Motor // Patent USA No.4616165, Prior. Oct.7, 1986.

46. Коломейцев Л.Ф., Сулейманов У.М., Пахомин C.A. Пуск и реверс однофазного реактивного индукторного двигателя // Изв. вузов. Северокавказский регион. Технические науки. 1997. - №3 - С.56-59.

47. Пахомин С.А., Коломейцев Л.Ф., Коломейцев В.Л. Электрическая машина. // Патент РФ RU 2034393, МКИ НОЧК 19/06. Заявл. 14.12.92; Опубл. 30.04.95, Бюл. №12.

48. Коломейцев Л.Ф., Павлюков В.М., Пахомин С.А. // Индукторный двигатель // Патент РФ RU 2068608, МКИ НОЧК 1/12, 19/06. Заявл. 14.12.92 Опубл. 27.10.96, Бюл. №30.

49. Пахомин С.А., Коломейцев Л.Ф., Звездунов Д.А. Ротор индукторного электродвигателя // Патент РФ RU 2076426, МКИ НОЧК 1/26, 1/22. -Заявл. 01.06.93; Опубл. 27.03.97, Бюл. №9.

50. Пахомин С.А., Звездунов Д.А., Коломейцев В.Л. и др. Трехфазный индукторный двигатель // Патент РФ RU 2118034, МКИ НОЧК 19/10,19/02, 1/22,3/18, 1/14. Заявл. 13.06.96; Опубл. 20.08.98, Бюл. №23.

51. Пахомин С.А., Звездунов Д.А., Коломейцев Л.Ф. и др. Мотор-компрессор// Патент RU 2079714, МКИ F04B 35/04. Заявл. 28.01.94; Опубл. 20.05.97, Бюл. №14.

52. Пахомин С.А., Сулейманов У.М., Коломейцев В.Л., и др. Воздуховса-сывающий агрегат // Свидетельство на полезную модель №120. Заявл. 26.11.90; Опубл. 25.11.94, Бюл. №11.

53. Пахомин С.А., Коломейцев Л.Ф., Сулейманов У.М., и др. Двухбако-вая стиральная машина с индукторным электроприводом // Патент РФ RU 2098531 МКИ D02F 33/02. Заявл. 31.03.94; Опубл. 10.12.97, Бюл. №34.

54. Коломейцев Л.Ф., Пахомин С.А., Сулейманов У.М., и др. Сервопривод с малыми пульсациями момента // Патент №2162041, МКИ B64D 5/04. Заявл. 06.01.99; Опубл. 20.01.2001, Бюл. №2.

55. French J.R. Switched reluctance motor drives for rail traction: relative assessment// IEE Proc., Sept., 1984. Vol. 131. - Pt. B. - No.5.

56. Obradovic J. Switched reluctance motor for rail traction // IEE Proc., Januar, 1980. Vol. 133. - Pt. B. - No.5.

57. Тяговый синхронный двигатель индукторного типа. / Л.Ф. Коломейцев, В.М. Павлюков, С.А. Пахомин, И.А. Прокопец // Сб. науч. тр.: Электровозостроение / Всерос. н.-и., проектно-констр. ин-т электровозостроения 1991. - Т.32. - С.64-69.

58. Вольвич А.Г., Плис В.И., Стекольщиков Д.В. Привод мотор-колесо для подвижного состава на базе индукторного двигателя. // Электровозостроение: Сб. науч. тр./ Всерос. н-и., и проектно-констр. ин-т электровозостроения 2002. - Т.44 - с. 115-131.

59. Демченко Г.В. Исследование статических моментов в тяговом реактивном двигателе // Сб. науч. тр. ДонГТУ. Сер. Электротехника итэнергетика. Донецк: ДонГТУ. - 1998. Вып.2 - С.84-87.

60. Дудник М.З., Демченко Г.В., Определение параметров вентильного реактивного тягового двигателя // Електричный журнал. 1999. №1.-С.11-14.

61. Davis R.M. et al. Inverter Drive for Switched Reluctance Motor: Circuits and Component Ratings // IEEE Proc., 1981 Mar. Vol. 128, Pt. B. -P.126-136.

62. Barnes M., Pollock C. Power Electronic Converters for Switched Reluctance Motor Drives // IEEE Trans, on Power Electronics, vol. 13. No 6, November 1998, P.l 100-1111.

63. Barnes M., Pollock C. New Class of Dual Voltage Converters for Switched Reluctance Drives // IEE Proc. Electric Power Applications, vol. 145, no. 3, May 1998, P.164-168.

64. Barnes M., Pollock С. Power Converters for Single Phase Switched Reluctance Motors//Electronics Letters, vol. 31, no. 25, 1995, P.2137-2138.

65. B.G. Hexamer. SRM with the improved characteristics and the power inverter for a drive of electrotransport. // Proc. EPE Conference '97, Troud-heim, 1997.

66. Режимы работы тягового электропривода рудничного электровоза./ Прокопец И.А., Пахомин С.А., Коломуйцев В.Л., и др. // Электровозостроение: Сб. науч. тр./ Всерос. н-и., и проектно-констр. ин-т электровозостроения 2002. - Т.44 — с.62-71.

67. Система тягового индукторного электропривода для рудничного электровоза./ Реднов Д.А., Карпенко Е.В., Коломейцев В.Л., и др.// Электровозостроение: Сб. науч. тр./ Всерос. н-и., и проектно-констр. ин-т электровозостроения — 2002. — Т.44. — с.81-87.

68. Тяговый реактивно-индукторный двигатель для рудничного электровоза К14У./ Коломейцев Л.Ф., Пахомин С.А., Прокопец И.А., и др. // Электровозостроение: Сб. науч. тр./ Всерос. н-и., и проектно-констр. ин-т электровозостроения — 2002. — Т.44. — с.87-90.

69. Buja G.S., Valla M.I. Control Characteristics of the SRM Drives: Pt.2. Operation in the saturated region // IEEE Trans. Ind. Electron. 1994. -Vol.41,- No. 3,-P.316-325.

70. Sen P.C. Electric Motor Drives and Control Past, Present, and Future // IEEE Trans, on Indust. Elect. December 1990. Vol.37. - No. 6. - P.562-575.

71. Torrey D.A., Lang J.H. Optimal efficiency excitation of variable-reluctance motor drives // IEE Proc. - B, 1991 January. - Vol. 138. - No. 1. -P.l-14.

72. Filicori F., Lo Bianco C.G., Tonielli A. Modeling and Control Strategies for a Variable Reluctance Direct-Drive Motor // IEEE Trans, on Indust. Elect., Feb. 1993, Vol. 40. No. 1, - P.105-115.

73. Kjaer P.C., Nielsen P., Andersen L., Blaabjerg F.A. New Energy Optimizing Control Strategy for Switched Reluctance Motors // IEEE Trans. On Industry Applications, 1995. Vol. 31 - No. 2 - P.345-353.

74. Suriano J.R., Ong.Chee-Mun. Variable Reluctance Motor Structures for Low-Speed Operation // IEEE Trans, on Industry Applications, 1996

75. March / April. Vol. 32 No. 2 - P.345-353.

76. Красовский А.Б. Анализ условий формирования постоянства выходной мощности в вентильно-индукторном электроприводе. Электричество.- 2002. №2. - с.36 - 45.

77. Красовский А.Б. Анализ процесса отключения фазной обмотки вен-тильно-индукторного двигателя при локальном насыщении зубцовой зоны. Электричество.- 2001. №5. - с.41 -47.

78. Коломейцев Л.Ф., Пахомин С. А., Гребенюк Е. И., и др. Анализ способов регулирования момента в реактивном индукторном двигателе. // Электровозостроение: Сб. науч. тр./ Всерос. н-и., и проектно-констр. ин-т электровозостроения 2002. — Т.44 — с.31 -38.

79. Stiebler М., Ge J. A lov voltage switched reluctance motor with experimentally optimised control // ICEM Proc. 1992 - P.532-536.

80. Orthmann R., Schoener H.P. Turn off angle control of switched reluctance motors for optimum torgue output // EPE Proc. - 1993 - P.20-25.

81. Расчет электромагнитных процессов в трехфазном управляемом индукторном двигателе/ Коломейцев Л.Ф., Пахомин С.А., Прокопец

82. И.А. и др. // Электровозостроение: Сб. науч. тр./ Всерос. н-и., и проектно-констр. ин-т электровозостроения -1997. Т.38. - С.234-245.

83. H.Cailleux, J-C. Mouchoux, B.Multon, E.Hoang, Comparison of measurement methods to determine the electromagnetic characteristics of switched reluctance motors. EPP LEME, -1994. -pp. 639-644.

84. Ferrero A., Raciti A., Urzi C., An indirect test method for the characterization of variable reluctance motors, IEEE Trans, on Ins. And Measurement, Vol.42 6 December 1993, pp.1020-1025.

85. Corda J, Masis S, Stephenson J.M. Computation and experimental determination of running torque waveforms in switched reluctance motors, IEE Proc. В Vol. 140, 6 November 1993.

86. Ferrero A., Raciti A., A digital method for the determination of the magnetic characteristic of variable reluctance motors. IEEE Trans, on Instrumentation and Measurement, Vol. 39, No. 4, August 1990, pp.604-608.

87. Chiba A., Fukao Т. An analysis and an operating method of switched reluctance motors based on a simple inductance representation // Proc. IAS Annual Meeting, 1995. P.419-426.

88. Голланцев Ю.А Уравнения вентильного индукторно-реактивного двигателя при одиночной коммутации фаз // Электричество. — 2003. -№7, с. 45-51.

89. Пахомин С.А. Развитие теории и практика энергосберегающих вен-тильно-индукторных электроприводов. Автореферат на соискание уч. степ. докт. тех. наук. Новочеркасск. 2001. — с. 40.

90. Киреев А.В., Крамсков С.А. Моделирование электромагнитных процессов в вентильно-индукторном электроприводе в математической системе MathCAD// Изв. вузов. Электромеханика. — 2003. №1. - С.42 -46.

91. Р. О. Rasmussen, G. Andersen, L. Helle, J. К. Pedersen, F. Blaabjerg. "Fully automatic characterization system for switched reluctance motors", in Proceedings of ICEM, 1998.

92. Lovatt H.C., Stephenson J.M. Computer optimized current waveforms for switched reluctance motors // IEE Proc.- Electr. Power Appl. - Vol. 141. -No. 2. - 1994 - P.45-51.

93. Бирюков И.В, Беляев А.И., Рыбников E.K. Тяговые передачи электроподвижного состава железных дорог.-М.: Транспорт, 1986 -256 с.

94. Orthmann R., Krautstrunk A., Schoener Н.Р. Overload Protection and Maximum Power Operating Point Control of Switched Reluctance Motor Drives // Proc. EPE Conference '97, Troudheim, 1997.

95. Красовский А.Б. Получение максимальной выходной мощности вентильно-индукторного электропривода средствами управления. Электричество. 2002. - №9. - С.29 - 35.

96. Буд Д.А., Чернова Е.Н. Линейные вентильно-индукторные двигатели // Часть 1. Электричество. - 1999. - №12. - С.32 - 41.

97. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин: Учеб. Для вузов по специальности "Электромеханика" 2-е изд. пере-раб. и доп. М.: Высш. шк. 1994. - 318 с.

98. Колмейцев Л.Ф., Пахомин С.А., Крайнов Д.В. и др. Математическая модель для расчета электромагнитных процессов в многофазном управляемом реактивном индукторном двигателе // Изв. вузов. Электромеханика. 1998. - №1. - С.49-53.

99. Кузнецов В.А., Матвеев А.В. Дискретная математическая модель вен-тильно-индукторного двигателя // Электричество 2000г. - №8. - С. 22 -27.

100. Электроподвижной состав с асинхронными тяговыми двигателями // Н.А. Ротанов, А.С. Курбасов, Ю.Г. Быков, В.В. Литовченко; Под ред. Н.А. Ротанова. — М.: Транспорт, 1991. 336с.

101. В.В. Литовченко 4q-S — четырехквадрантный преобразователь электровозов переменного тока (принцип работы, анализ и экспериментальные исследования). // Изв. вузов. Электромеханика. — 2000. №3. -С.64-73.

102. Беляев А. В., Солтус К. П., Капустин М. Ю. Алгоритмы управления четырехквадрантным преобразователем// Электровозостроение: Сб. науч. тр./ Всерос. н-и., и проектно-констр. ин-т электровозостроения -2002. —Т.45.- С.341-353.

103. Солодунов A.M., Иньков Ю.М., Коваливкер Г.Н. Преобразовательные устройства электропоездов с асинхронными тяговыми двигателями. Рига: Зинатие, -1991.-351 с.

104. Уайт Д., Вудсон Г. Электромеханическое преобразование энергии. — М., JI.: Энергия, 1964.

105. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. Определения, теоремы, формулы / Под общ. ред. И.Г. Артамонова. 5-е изд. - М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. литературы, -1984. -831 с.

106. Моделирование электромеханической системы электровоза с асинхронным тяговым приводом / Ю.А. Бахвалов, А.А. Зарифьян, В.Н. Кашников и др.; Под ред. Е.М. Плохова.-М.: Транспорт,-2001-286 с.

107. Фролов М.И. Техническая механика: Детали машин: Учеб. Для ма-шиностр. Спец. Техникумов. — 2-е изд., доп. — М.: Высш. Шк., 1990. — 352 е.: ил.

108. Бирюков И.В. Некоторые методологические особенности моделирования динамики тяговых приводов локомотива // Сб.тр. / Брян. Ин-т трансп. Машиностр. 1974. Вып. 26. - С. 109-119.

109. Маслов Г.С. Расчет колебаний валов : Справочник. — М.: Машиностроение, 1980.— 151 с.

110. Бидерман В.М. Теория механических колебаний. М.: Высш. Школа, 1980.-408 с. ил.

111. Гутер Р.С., Овчинский Б.В. Элементы численного анализа и математической обработки результатов опыта. — М.: «Наука» 1970 г., 432 с.

112. Ахмедов Г. Г. Динамические нагрузки в тяговом приводе электровоза ЭП1 при аварийных режимах работы./ Г. Г. Ахмедов, В. М. Остапенко, П. Е. Сергиенко // В1сник Схщноукр. Нацюнального ун-ту. iM.

113. B.Даля. Луганськ, 2001г. - №7. - С. 135-139.

114. Петров Ю.П. Вариационные методы теории оптимального управления. М. Л., издательство «Энергия», 1965.- 220 с.

115. Крайнов В. В. Вентильно-индукторный электропривод. Алгоритмы и микропроцессорные системы управления. Автореферат на соискание уч. степ. канд. техн. наук. Новочеркасск 2001 г. — 20 с.

116. Сулейманов У.М., Коломейцев В.Л., Пахомин С.А. и др. Мостовой инвертор и схема его управления . // Патент РФ RU 2094937. — Опубл.2710.97, Бюл. №30.

117. Правила тяговых расчетов поездной работы. М.: Транспорт. 1985. -287 с.

118. Основы локомотивной тяги. Учебник для техникумов ж.-д. трансп. /

119. C.И. Осипов, К.А. Миронов, В.И. Ревич. 3-е изд., доп. и перераб. — М.: Транспорт, 1979.-440 с.

120. Номинальные данные НТИ-350

121. Режим работы Часовой Продолжительный1. Мощность Ру кВт 350 3001. Напряжение Ш, В 1450 14501. Ток фазный /, А 215 190

122. Частота вращения и, мин"1 1440 1440

123. Частота тока fy Гц 192 1921. Момент My кН'м 2,32 1,99кпд 0,96 0,96число фаз 3число зубцов статора/ротора 12/8внутренний диаметр статора 465 ммдлина пакета по зазору 264 ммвоздушный зазор 1,5 ммвитков в катушке 23

124. Параметры динамической системы тягового ВИЭП электропоезда с РИД НТИ-350

125. Параметр, наименование Обозначение Величина Размерность

126. Момент инерции колеса колесной пары (КП), со стороны редуктора JkI 128,5 кг'м2

127. Момент инерции КП со стороны противоположной редуктору JK2 110,7 КГ'М^

128. Момент инерции шестерни с фланцами РКМ и половиной оболочки РКО Js 2,0 КГ'М2

129. Момент инерции редуктора тягового привода относительно оси КП Jp 60 КГ'М2

130. Момент инерции ротора РИД НТИ-350 с 1/2 РКМ Ja 9,06 КГ'М2

131. Торсионная жесткость РКМ cT 78480 147150 Н'м/рад Н'м/рад

132. Жесткость подвески редуктора C„ 3,2 МНУм

133. Торсионная жесткость оси КП Co 7,774 МН-м/рад

134. Коэффициент сопротивления РКМ bx 66 Н'см/рад

135. Коэффициент сопротивления оси КП b0 100 Н'см/рад

136. Коэффициент сопротивления в подвеске редуктора bp 160 Н-с/м

137. Передаточное отношение редуктора h 3,9473

138. База подвески редуктора lo 0,74 м

139. Давление колеса на рельс P 107900 Н

140. Радиус среднеизношенного ходового колеса r 0,5075 м

141. Инвертор напряжения тягового ВИЭП для РИД НТИ-350

142. Блок системы управления инвертором напряжения для РИД НТИ-350

143. Реактивный индукторный двигатель НТИ-350 для электропоезда

144. Реактивный индукторный двигатель НТИ-350 (слева - ротор, справа - статор)1. ТЕХНИЧЕСКИЙ/

145. УТВЕРЖДАЮ s 5( Ойиэальный директор1. ЩЖ^&У&Ф «ВЭлНИИ» к.т.н.1. UMu, Л.Н. Сорин1. Vsp/, J * Ъ***^ {fry- V

146. В.П. Янов К.Н. Суслова П.И. Гордиенко

147. Председатель комиссии Члены комиссии