Дисертації з теми "Traction asynchronous electric drive"

L’objectif de ce travail est l'étude de la commande découplée du flux et du couple pour des machines asynchrones de forte puissance. Celle-ci concerne l'ensemble alimentation-machine-charge. Des problèmes spécifiques apparaissent dus à la forte puissance et à la configuration de l'alimentation: découplage flux-couple, instabilité de la chaîne complète. Notre travail porte tout d'abord sur l'étude théorique de la commande découplée du flux et du couple: un découplage prenant en compte les constantes de temps naturelles du moteur a été obtenu. Puis, après avoir mis en évidence de manière théorique les problèmes d'instabilité constatés expérimentalement, nous montrons que l'on ne peut à la fois assurer le découplage couple/flux et la stabilisation. Une solution de compromis a été trouvée par une technique de stabilisation prenant en compte le filtre d'entrée. Diverses commandes lui ont été associées dont une commande de type H2, assurant des résultats satisfaisants sur toute la plage de vitesse ou cette commande peut être mise en œuvre. L’ensemble de la commande a été implanté sur une carte industrielle et testé expérimentalement sur un banc de 300 kW. Cette étude a été réalisée en collaboration avec la société GEC ALSTHOM TRANSPORT dans le cadre général de la conception de chaines de traction asynchrone pour le TGV de nouvelle génération

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.22.09 "Електротранспорт" - Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" МОН України, Харків, 2018. Дисертація присвячена створенню наукових основ щодо вибору оптимальних параметрів та режимів роботи систем охолодження асинхронних тягових двигунів електротранспорту. Розроблений алгоритм рішення рівняння Гамільтона-Якобі-Беллмана для задачі руху електрорухомого складу на ділянці шляху із заданим профілем і графіком руху, що дозволяє створити експертну систему управління рухом. Особливостями цього алгоритму є застосування штрафних функцій для опису обмежень, що накладаються графіком руху: досягнення потягом кінцевого пункту за заданий час руху, обмеження швидкості на ділянках шляху, а також відсутність простоїв потягу в процесі руху. Єдиний підхід штрафних функцій застосований також для введення обмежень по зчепленню. Такий підхід дозволяє значно понизити витрати розрахункового часу і спростити процедури розрахунку витрат енергії. Створена математична модель для визначення ефективності тягового приводу. Модель включає в себе визначення основних втрат у асинхронного тягового двигуна з урахуванням насичення магнітної системи, що визначається за результатами вирішення рекурентного нелінійного рівняння. Також у моделі враховані втрати від вищих гармонік напруги в міді та сталі, а також механічні та додаткові втрати. В розробленій моделі враховуються статичні та динамічні втрати у IGBT транзисторах та діодах напівпровідникового перетворювача. Розроблено метод оптимізації параметрів та режимів роботи систем охолодження асинхронних тягових двигунів електрорухомого складу, якій складається з наступних основних етапів: визначення оптимальних режимів роботи тягового приводу на основі запропонованого виразу ефективності тягового приводу; визначення оптимальних режимів руху електрорухомого складу за критерієм мінімуму витрат; вирішення тягової задачі руху на ділянці колії с заданим графіком руху та профілем колії, а також визначенням залежності зміни втрат в елементах тягового двигуна за часом; вибору параметрів та режимів роботи систем охолодження тягових двигунів, які обумовлюють ефективність системи охолодження та вентиляції електрорухомого складу; вирішення задачі умовної мінімізації системи охолодження тягового двигуна за модернізованим критерієм економічної ефективності на основі методу Вейля за узагальненим золотим перетином та задачі аналізу системи вентиляції і охолодження тягових двигунів, яка створена на базі математичної моделі теплових режимів двигуна за узагальненою еквівалентною тепловою схемою.
Thesis for the degree of Doctor of Engineering in specialty 05.22.09 "Electric transport " - National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" MES of Ukraine, Kharkov, 2018. The thesis is devoted to the creation of scientific foundations for the selection of optimal parameters and operating modes for cooling systems for asynchronous traction motors of electric transport. An algorithm for solving the Hamilton-Jacobi-Bellman equation for the problem of the motion of an electric stock on a section of a track with a given profile and a traffic schedule is developed. That makes it possible to create an expert control system for motion. Features of this algorithm is the use of penalty functions to describe the restrictions imposed by the traffic schedule: the train reaches the destination point for a given driving time, the speed limit on the sections of the track, and the absence of train idle time during the movement. A single approach to penalty functions is also applied to introduce constraints on the adhesion. This approach allows to reduce significantly the costs of the estimated time and to simplify the procedures for calculating energy costs. A mathematical model is created to determine the efficiency of the traction drive. The model includes the determination of the main losses in an asynchronous traction motor, taking into account the saturation of the magnetic system, which is determined by the results of solving a recurrent nonlinear equation. Also, the model takes into account losses from higher harmonic stresses in copper and steel, mechanical and additional losses. The developed model takes into account static and dynamic losses in IGBT transistors and diodes of a semiconductor converter. A method for optimizing the parameters and operating modes of cooling systems for asynchronous traction motors of the electric stock is developed. It consists of the following main stages: determination of the optimum mode of the traction drive operation on the basis of the proposed expression of its efficiency; determination of optimum modes of movement of the electric stock by the criterion of minimum costs; solution of the traction problem of motion on a section of the track with a specified traffic schedule and the track profile, as well as the determination of the dependence of the change in losses in the elements of asynchronous traction engines in time; choice of parameters and operation modes of cooling systems for asynchronous traction motors, which determine the efficiency of the cooling and ventilation system of the electric stock; solution of the problem of relative minimization of the cooling system for asynchronous traction motors with a modernized criterion of economic efficiency based on the Weil method on the generalized golden section and the problem of analyzing the ventilation and cooling system of traction motors, which is based on the mathematical model of thermal motor conditions by the generalized equivalent thermal scheme.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.22.09 "Електротранспорт" - Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" МОН України, Харків, 2018. Дисертація присвячена створенню наукових основ щодо вибору оптимальних параметрів та режимів роботи систем охолодження асинхронних тягових двигунів електротранспорту. Розроблений алгоритм рішення рівняння Гамільтона-Якобі-Беллмана для задачі руху електрорухомого складу на ділянці шляху із заданим профілем і графіком руху, що дозволяє створити експертну систему управління рухом. Особливостями цього алгоритму є застосування штрафних функцій для опису обмежень, що накладаються графіком руху: досягнення потягом кінцевого пункту за заданий час руху, обмеження швидкості на ділянках шляху, а також відсутність простоїв потягу в процесі руху. Єдиний підхід штрафних функцій застосований також для введення обмежень по зчепленню. Такий підхід дозволяє значно понизити витрати розрахункового часу і спростити процедури розрахунку витрат енергії. Створена математична модель для визначення ефективності тягового приводу. Модель включає в себе визначення основних втрат у асинхронного тягового двигуна з урахуванням насичення магнітної системи, що визначається за результатами вирішення рекурентного нелінійного рівняння. Також у моделі враховані втрати від вищих гармонік напруги в міді та сталі, а також механічні та додаткові втрати. В розробленій моделі враховуються статичні та динамічні втрати у IGBT транзисторах та діодах напівпровідникового перетворювача. Розроблено метод оптимізації параметрів та режимів роботи систем охолодження асинхронних тягових двигунів електрорухомого складу, якій складається з наступних основних етапів: визначення оптимальних режимів роботи тягового приводу на основі запропонованого виразу ефективності тягового приводу; визначення оптимальних режимів руху електрорухомого складу за критерієм мінімуму витрат; вирішення тягової задачі руху на ділянці колії с заданим графіком руху та профілем колії, а також визначенням залежності зміни втрат в елементах тягового двигуна за часом; вибору параметрів та режимів роботи систем охолодження тягових двигунів, які обумовлюють ефективність системи охолодження та вентиляції електрорухомого складу; вирішення задачі умовної мінімізації системи охолодження тягового двигуна за модернізованим критерієм економічної ефективності на основі методу Вейля за узагальненим золотим перетином та задачі аналізу системи вентиляції і охолодження тягових двигунів, яка створена на базі математичної моделі теплових режимів двигуна за узагальненою еквівалентною тепловою схемою.
Thesis for the degree of Doctor of Engineering in specialty 05.22.09 "Electric transport " - National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" MES of Ukraine, Kharkov, 2018. The thesis is devoted to the creation of scientific foundations for the selection of optimal parameters and operating modes for cooling systems for asynchronous traction motors of electric transport. An algorithm for solving the Hamilton-Jacobi-Bellman equation for the problem of the motion of an electric stock on a section of a track with a given profile and a traffic schedule is developed. That makes it possible to create an expert control system for motion. Features of this algorithm is the use of penalty functions to describe the restrictions imposed by the traffic schedule: the train reaches the destination point for a given driving time, the speed limit on the sections of the track, and the absence of train idle time during the movement. A single approach to penalty functions is also applied to introduce constraints on the adhesion. This approach allows to reduce significantly the costs of the estimated time and to simplify the procedures for calculating energy costs. A mathematical model is created to determine the efficiency of the traction drive. The model includes the determination of the main losses in an asynchronous traction motor, taking into account the saturation of the magnetic system, which is determined by the results of solving a recurrent nonlinear equation. Also, the model takes into account losses from higher harmonic stresses in copper and steel, mechanical and additional losses. The developed model takes into account static and dynamic losses in IGBT transistors and diodes of a semiconductor converter. A method for optimizing the parameters and operating modes of cooling systems for asynchronous traction motors of the electric stock is developed. It consists of the following main stages: determination of the optimum mode of the traction drive operation on the basis of the proposed expression of its efficiency; determination of optimum modes of movement of the electric stock by the criterion of minimum costs; solution of the traction problem of motion on a section of the track with a specified traffic schedule and the track profile, as well as the determination of the dependence of the change in losses in the elements of asynchronous traction engines in time; choice of parameters and operation modes of cooling systems for asynchronous traction motors, which determine the efficiency of the cooling and ventilation system of the electric stock; solution of the problem of relative minimization of the cooling system for asynchronous traction motors with a modernized criterion of economic efficiency based on the Weil method on the generalized golden section and the problem of analyzing the ventilation and cooling system of traction motors, which is based on the mathematical model of thermal motor conditions by the generalized equivalent thermal scheme.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.22.09 – електротранспорт. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2016 р. Дисертація присвячена вирішенню науково-технічної задачі по удосконаленню технології діагностування стану тягового асинхронного електроприводу рухомого складу на основі застосування діагностичних ознак, що свідчили б про настання аварійних режимів, а також розробці технологій, методів та алгоритмів, що дозволили б виявляти та упереджувати подальший розвиток таких режимів. Для виконання досліджень розроблені комп'ютерні математичні імітаційні моделі тягового асинхронного електроприводу, в яких враховуються особливості аварійних режимів в залежності від системи управління, насичення магнітного кола асинхронного двигуна та ін. Виконано експериментальне підтвердження адекватності розроблених імітаційних моделей з реальним тяговим приводом для рухомого складу. На основі розроблених моделей досліджено електромагнітні процеси, що відбуваються в аварійних режимах, що дозволило якісно та кількісно їх оцінити, а також визначити придатні для діагностування характерні ознаки. Розроблено технології діагностування на основі гармонічного аналізу сигналу та на основі математичної моделі об'єкту, проведено комп'ютерну перевірку та підтверджено ефективність роботи таких методів. Для здійснення автоматизації прийняття рішення використано моделювання математичного алгоритму штучних нейромереж.
Thesis for a candidate degree by speciality 05.22.09 – Electric transport. – National Technical University "Kharkiv Polytechnical Institute", Kharkiv, 2016. Dissertation is devoted to solving scientific and technical targets improving technology of diagnosing state for traction asynchronous drive electric rolling stock by detecting abnormally dangerous and emergency modes operation and their identification, which allowed to develop methods for early detection and prevention of drive elements failure when it malfunctions occur, as well as minimizing operational costs. The analysis of existing technologies, techniques and methods for diagnosis and protection traction asynchronous drive showed that the most promising in comparison with the existing protection systems of rolling stock, which operate on the principle of control deviations of parameters and prevent the development of emergency modes, there are diagnostics technology provides detection and localization of failures in the early stages. Improved diagnosis technology based on the object model of traction induction motor by using the extended Kalman filter that can detect damage to the stator and rotor windings of traction induction motor, for which proposed to use statistical criteria in real time for assessing its effectiveness To automate the decision approach applied mathematical algorithm simulation based on artificial neural networks for diagnostic feature variable speed oscillation induction motor rotor frequency, with which is possible to exercise effective intellectual automatic fault detection when using simple logical principles is not enough. Developed diagnosis methods are expand existing protection technologies including real technical state of asynchronous traction electric drive and allowing to perform timely malfunctions detection and automatic decision-making to prevent further development of emergency operation, thereby increasing efficiency and reliability traction drive operation.

The work deals with creating a DC electric motor drive. The model is composed of electrical power from the engine model and transistor pulse converter load, which are joined together and completed the anchor and regulate the flow control engine speed. Great attention was paid to the determination of losses in the load drive electric vehicles and create a model of electric power load. The real work was verified by an experimental model of an electric vehicle Car4 the available parameters.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.22.09 – електротранспорт. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2016 р. Дисертація присвячена вирішенню науково-технічної задачі по удосконаленню технології діагностування стану тягового асинхронного електроприводу рухомого складу на основі застосування діагностичних ознак, що свідчили б про настання аварійних режимів, а також розробці технологій, методів та алгоритмів, що дозволили б виявляти та упереджувати подальший розвиток таких режимів. Для виконання досліджень розроблені комп'ютерні математичні імітаційні моделі тягового асинхронного електроприводу, в яких враховуються особливості аварійних режимів в залежності від системи управління, насичення магнітного кола асинхронного двигуна та ін. Виконано експериментальне підтвердження адекватності розроблених імітаційних моделей з реальним тяговим приводом для рухомого складу. На основі розроблених моделей досліджено електромагнітні процеси, що відбуваються в аварійних режимах, що дозволило якісно та кількісно їх оцінити, а також визначити придатні для діагностування характерні ознаки. Розроблено технології діагностування на основі гармонічного аналізу сигналу та на основі математичної моделі об'єкту, проведено комп'ютерну перевірку та підтверджено ефективність роботи таких методів. Для здійснення автоматизації прийняття рішення використано моделювання математичного алгоритму штучних нейромереж.
Thesis for a candidate degree by speciality 05.22.09 – Electric transport. – National Technical University "Kharkiv Polytechnical Institute", Kharkiv, 2016. Dissertation is devoted to solving scientific and technical targets improving technology of diagnosing state for traction asynchronous drive electric rolling stock by detecting abnormally dangerous and emergency modes operation and their identification, which allowed to develop methods for early detection and prevention of drive elements failure when it malfunctions occur, as well as minimizing operational costs. The analysis of existing technologies, techniques and methods for diagnosis and protection traction asynchronous drive showed that the most promising in comparison with the existing protection systems of rolling stock, which operate on the principle of control deviations of parameters and prevent the development of emergency modes, there are diagnostics technology provides detection and localization of failures in the early stages. Improved diagnosis technology based on the object model of traction induction motor by using the extended Kalman filter that can detect damage to the stator and rotor windings of traction induction motor, for which proposed to use statistical criteria in real time for assessing its effectiveness To automate the decision approach applied mathematical algorithm simulation based on artificial neural networks for diagnostic feature variable speed oscillation induction motor rotor frequency, with which is possible to exercise effective intellectual automatic fault detection when using simple logical principles is not enough. Developed diagnosis methods are expand existing protection technologies including real technical state of asynchronous traction electric drive and allowing to perform timely malfunctions detection and automatic decision-making to prevent further development of emergency operation, thereby increasing efficiency and reliability traction drive operation.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.03 – "Електротехнічні комплекси та системи" – Харківський Національний Університет Міського Господарства імені О. М. Бекетова, Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" МОН України, Харків, 2020. Дисертація присвячена вирішенню науково-практичної задачі підвищення ефективності тягового асинхронного електропривода (ТАЕП) з автономним джерелом живлення за критерієм максимізації співвідношення момент-струм (МТРА) за рахунок оптимізації системи керування тяговим асинхронним двигуном (ТАД) з урахуванням зміни підведеної потужності. Розглянуто існуючі підходи до оптимізації з та без урахування впливу характеристики намагнічування ТАД. Серед недоліків підходу до оптимізації за критерієм максимізації ККД наведено, що вона потребують значних стендових випробувань тягового електроприводу. Для подальших досліджень був обраний критерій оптимізації MTPA. Встановлено, що існуючі підходи до оптимізації за критерієм МТРА створювались за умови повного використання автономного інвертора за напругою і не враховують режимів роботи в умовах обмеження потужності ТАД. Розглянуто особливості проведення дослідження роботи ТАЕП (на базі моделювання), що дозволило визначити структуру імітаційної моделі та її необхідні складові. Встановлено, що для більш поглибленого аналізу (на базі моделювання) процесів, що відбуваються у ТАЕП, у тому числі і під час нештатних режимів, необхідні: імітаційна модель електричної та керуючої частини ТАЕП; імітаційна модель механічної частини рухомого складу, включаючи контакт "колесо − рейка"; імітаційна модель профілю колії. Для проведення досліджень, в якості базового зразка було обрано рухомий склад з автономним джерелом живлення – дизель-поїзд ДЕЛ-02. Створення імітаційних моделей ТАЕП, узгоджених з результатами випробувань ТАЕП базового зразка дозволили оцінити адекватність результатів дослідження оптимізованого ТАЕП. Послідовність виконання дослідження реалізовано за наступним алгоритмом: для отримання адекватної моделі ТАЕП досліджена система керування ТАЕП базового зразка; після верифікації імітаційної моделі в системі керування здійснена заміна структури та алгоритму керування ТАЕП, а саме заміна скалярної системи керування на векторну систему, що оптимізована за критерієм МТРА; оцінені результати імітаційного моделювання поїзних режимів оптимізованого ТАЕП. Розроблено імітаційні моделі складових та загальну модель ТАЕП, що адаптована для проведення досліджень за обраними задачами. Імітаційну модель джерела живлення подано спрощеною, оскільки перехідні процеси дизель-генераторної установки мають значно більшу інерційність, ніж процеси розвитку аварійних та нештатних режимів у електричній та механічній частинах ТАЕП. При імітаційному моделюванні системи автономний інвертор напруги – тяговий асинхронний двигуи (АІН – ТАД) проведено перевірку реалізації нелінійності магнітного кола імітаційної моделі ТАД шляхом моделювання досліду холостого ходу для восьми значень лінійної напруги ТАД. Для оцінювання, отримана характеристика холостого ходу порівнювалася з результатами стендових випробувань восьми серійних ТАД типу АД906 (виробництва ДП "ЗАВОД "ЕЛЕКТРОВАЖМАШ"), що дало змогу відобразити статистичне відхилення параметрів діючих зразків ТАД від розрахункових, що не перевищують 5 %. Для підтвердження адекватності загальної моделі ТАЕП було проведено порівняльний аналіз результатів імітаційного моделювання та результатів поїзних випробувань базового зразка при русі зі швидкістю 5 км/год та при розгоні до швидкості 50 км/год по рівній ділянці колії. Встановлено, що відхилення результатів імітаційного моделювання від результатів експерименту за F-критерієм Фішера не перевищують 5 %. При вирішенні задачі синтезу системи керування ТАД, оптимізованої за критерієм МТРА, запропоновані аналітичні вирази обчислення кута положення вектора струму ТАД, значення модуля вектора потокозчеплення ротора ТАД, що враховує зміну величини підведеної потужності. Обґрунтовано вибір способу апроксимації характеристики потокозчеплення ротора ТАД у режимі послаблення поля, отриманий у ході проведення дослідження перехідних процесів у системі АІН – ТАД у режимі послаблення поля. Встановлено, що апроксимація характеристики потокозчеплення тягового двигуна типу АД906 за допомогою лінійної функції призводить до значних відхилень величини потужності двигуна, а саме до рівня 82.6 % від номінальної, що в свою чергу призводить до зниження величини електромагнітного моменту на 20%. Встановлено, що при апроксимації характеристики потокозчеплення складеною функцією з двох лінійних дозволяє зменшити такий ефект, проте на ділянці зламу характеристики мають місце збурення величини споживаної потужності та перевантаження асинхронного двигуна за потужністю на 4 %. Апроксимація характеристики намагнічування за допомогою полінома 4-го порядку не мають таких ефектів, чим і обумовлений вибір способу апроксимації. Встановлено, що без вживанні спеціальних заходів щодо виявлення та припинення надлишкового проковзування у контакті колесо – рейка відбувається розвиток фрикційних коливань, що супроводжуються знакозмінними значеннями електромагнітного моменту ТАД, які перевищують допустимі (1.2 – 1.5 рази). Тому, для ТАЕП запропоновано математичний опис блока корекції та розподілу задання струму ТАД залежно від поточних частот обертання роторів ТАД, що дозволило обмежити прискорення частот обертання, для контролю динаміки руху або створення ефективного захисту від надмірного проковзування колісних пар (боксування, юза). Ефективність роботи такої системи була досліджена при імітаціному моделюванні поїзних режимів роботи при русі по ділянці колії з незадовільними умовами зчеплення колеса з рейкою. Встановлено, що застосування блоку корекції та розподілу струму ТАД виключають надмірне проковзування колісних пар при реалізації граничного за умовами зчеплення тягового зусилля. Розроблено імітаційну модель оптимізованого ТАЕП і встановлено, що використання оптимізації за критерієм МТРА з урахуванням величини підведеної до ТАД потужності дає змогу збільшити електромагнітний момент ТАД в залежності від величини обмеження потужності від 2 % до 53 % у режимі пуску, а коефіцієнт потужності на 17.6 %. Таким чином в ході проведеного дослідження показано, що застосування оптимізації за критерієм МТРА з урахуванням величини підведеної до ТАД потужності підвищує ефективність автономного тягового електроприводу.
Thesis for a candidate degree by speciality 05.09.03 – Electrical complexes and systems. – National Technical University "Kharkov Politechnical Institute", Kharkiv, 2020. The dissertation is devoted to solving the scientific and practical problem of increasing the efficiency of traction asynchronous electric drive (TAED) rolling stock with autonomous power supply by the criterion of maximizing the ratio of moment to current (MTPA) by optimizing the control system of asynchronous motor (AM). The existing approaches to optimization with and without taking into account the influence of the magnetization characteristics of AM are considered. Among the disadvantages of the approach to optimization by the criterion of efficiency maximization is that it requires significant bench tests of the traction electric drive. The MTPA optimization criterion was chosen for further research. It is established that the existing approaches to optimization according to the MTPA criterion were created under the condition of full use of the autonomous voltage inverter and do not take into account the operating modes in the conditions of AM power limitation. The peculiarities of the study of TAED (based on modeling) are considered, which allowed to determine the structure of the simulation model and its necessary components. It is established that for a more in-depth analysis (based on modeling) of the processes occurring in TAED, including during non-standard modes, it is necessary: simulation model of the electrical and control part of TAED; simulation model of the mechanical part of the rolling stock, including the contact "wheel – rail"; simulation model of track profile. For research, a rolling stock with an autonomous power supply – a diesel train DEL-02 was chosen as a basic sample. The creation of simulation models of TAED, consistent with the results of TAED tests of the basic sample allowed to assess the adequacy of the results of the study of optimized TAED. The sequence of the study was implemented according to the following algorithm: to obtain an adequate model of TAED, the control system of TAED of the basic sample was investigated; after verification of the simulation model in the control system, the structure and control algorithm of TAED were replaced, namely the replacement of the scalar control system with a vector system optimized by the MTPA criterion; the results of simulation modeling of train modes of optimized TAED are estimated. Simulation models of components and the general model of TAED which is adapted for carrying out researches on the chosen tasks are developed. The simulation model of the power supply is presented in a simplified way, because the transients of the diesel generator set have a much greater inertia than the processes of development of emergency and non-standard modes in the electrical and mechanical parts of TAED. In the simulation of the system autonomous voltage inverter – traction asynchronous motor (AIN – AM), the implementation of the nonlinearity of the magnetic circuit of the simulation model AM was checked by simulating the no-load experiment for eight values of the linear voltage AM. For evaluation, the obtained idling characteristic was compared with the results of bench tests of eight serial AM type AD906 (manufactured by SE "ZAVOD" ELEKTROVAZHMASH"), which allowed to display the statistical deviation of the parameters of existing samples of AM from the estimated not exceeding 5%. To confirm the adequacy of the general model of TAED, a comparative analysis of the simulation results and the results of train tests of the base sample when driving at a speed of 5 km / h and when accelerating to a speed of 50 km / h on a flat section of track. It is established that the deviation of the simulation results from the results of the experiment according to Fisher's F-test does not exceed 5%. When solving the problem of synthesis of AM control system optimized by MTPA criterion, analytical expressions for calculating the angle of position of AM current vector, value of modulus of flux coupling vector of AM rotor, taking into account change of supplied power value are offered. The choice of the method of approximation of the flux coupling characteristic of the AM rotor in the field weakening mode, obtained during the study of transients in the AIN – AM system in the field weakening mode, is substantiated. It is established that the approximation of the flux coupling characteristic of the traction motor type AD906 using a linear function leads to significant deviations of the engine power, namely to the level of 82.6% of the nominal, which in turn reduces the electromagnetic torque by 20%. It is established that when approximating the flux coupling characteristics by a composite function of two linear ones allows to reduce this effect, however, at the fracture site the characteristics disturb the power consumption and overload the induction motor by 4%. Approximation of the magnetization characteristic using a 4th order polynomial does not have such effects as the choice of the approximation method. It is established that without taking special measures to detect and stop excessive slippage in the wheel – rail contact, the development of frictional oscillations is accompanied by alternating values of the electromagnetic moment of AM, which exceed the allowable (1.2 – 1.5 times). Therefore, for TAED the mathematical description of the block of correction and distribution of the AM current depending on current rotational speeds of AM rotors is offered that allowed to limit acceleration of rotational frequencies, for control of dynamics of movement or creation of effective protection against excessive slipping of wheel pairs (boxing, yuz). The efficiency of such a system was studied in the simulation of train modes of operation when moving along the track with unsatisfactory conditions of traction of the wheel with the rail. It is established that the use of the correction and current distribution unit AM excludes excessive slippage of the wheelsets in the implementation of the ultimate in terms of traction. A simulated model of optimized TAED was developed and it was found that the use of optimization according to the MTPA criterion taking into account the amount of power supplied to AM allows to increase the electromagnetic torque of AM depending on the power limit from 2% to 53% in start-up mode and power factor by 17.6%. Thus, in the course of the study it was shown that the use of optimization according to the criterion of MTPA taking into account the amount of power supplied to the AM increases the efficiency of the autonomous traction drive.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.03 – "Електротехнічні комплекси та системи" – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" МОН України, Харків, 2020. Дисертація присвячена вирішенню науково-практичної задачі по підвищенню ефективності тягового асинхронного електроприводу (ТАЕП) з автономним джерелом живлення за критерієм максимізації співвідношення момент-струм (МТРА) за рахунок оптимізації системи керування тяговим асинхронним двигуном (ТАД) з урахуванням зміни підведеної потужності. Розглянуто існуючі підходи до оптимізації з та без урахування впливу характеристики намагнічування ТАД. Встановлено, що існуючі підходи до оптимізації за критерієм МТРА створювались за умови повного використання автономного інвертора за напругою та не враховують режимів роботи в умовах обмеження потужності ТАД. Розглянуто особливості проведення дослідження роботи ТАЕП (на базі моделювання), що дозволило визначити структуру імітаційної моделі та її необхідні складові. Для проведення досліджень був обраний рухомий склад з автономним джерелом живлення – дизель-поїзд ДЕЛ-02, як базовий зразок. Розроблені імітаційні моделі складових та загальна модель ТАЕП, що адаптована для проведення досліджень за обраними задачами. Імітаційна модель джерела живлення представлена спрощеною, оскільки перехідні процеси дизель-генераторної установки мають значно більшу інерційність, ніж процеси розвитку аварійних та нештатних режимів у електричній та механічній частинах ТАЕП. При імітаційному моделюванні системи автономний інвертор – ТАД проведена перевірка реалізації нелінійності магнітного кола імітаційної моделі ТАД шляхом моделювання досліду холостого ходу для восьми значень лінійної напруги ТАД. В якості оцінки, отримана характеристика холостого ходу порівнювалася з результатами стендових випробувань восьми серійних ТАД типу АД906 (виробництва ДП "ЗАВОД "ЕЛЕКТРОВАЖМАШ"), що дозволило відобразити статистичне відхилення параметрів діючих зразків ТАД від розрахункових, що не перевищують 5%. Для підтвердження адекватності загальної моделі ТАЕП був проведений порівняльний аналіз результатів імітаційного моделювання та результатів поїзних випробувань базового зразка при русі зі швидкістю 5 км/г та при розгоні до швидкості 50 км/г по рівній ділянці шляху. Встановлено, що відхилення результатів імітаційного моделювання від результатів експерименту за F-критерієм Фішера не перевищують 5%. При вирішенні задачі синтезу системи керування ТАД, оптимізованої за критерієм МТРА, запропоновані аналітичні вирази обчислення кута положення вектора струму ТАД, значення модуля вектора потокозчеплення ротора ТАД, що враховує зміну величини підведеної потужності. Обґрунтований вибір способу апроксимації характеристики потокозчеплення ротора ТАД в режимі послаблення поля, отриманий в ході проведення дослідження перехідних процесів у системі автономний інвертор напруги – ТАД в режимі послаблення поля. Для ТАЕП запропонований математичний опис блоку корекції та розподілу завдань струму ТАД в залежності від поточних частот обертання роторів ТАД, що дозволило обмежити прискорення частот обертання, для контролю динаміки руху або створення ефективного захисту від надмірного проковзування колісних пар (боксування, юзу). Розроблено імітаційну модель оптимізованого ТАЕП та встановлено, що використання оптимізації за критерієм МТРА з урахуванням величини підведеної до ТАД потужності дозволяють збільшити електромагнітний момент ТАД на 53% в режимі пуску, а коефіцієнт потужності на 17.6%, що підтверджує ефективність запропонованих рішень.
Thesis for a candidate degree by speciality 05.09.03 – Electrical complexes and systems. - National Technical University "Kharkov Politechnical Institute", Kharkiv, 2020. The dissertation is devoted to solving the scientific and practical problem of increasing the efficiency of traction asynchronous electric drive (TAED) with autonomous power supply by the criterion of maximizing the ratio of moment to current (MTPA) by optimizing the control system of asynchronous motor (AM). Existing approaches to optimization with and without the influence of AM magnetization characteristics are considered. It is established that the existing approaches to optimization by the criterion of MTPA were created under the condition of full use of the standalone inverter by voltage and do not take into account the modes of operation under conditions of power limitation of AM. Component simulation models and a general TAED model have been developed, adapted for conducting research on selected tasks. The simulation model of the power source is simplified, since the transients of the diesel generator set have much greater inertia than the processes of the growth of emergency and abnormal modes in the electrical and mechanical parts of the TAED. In the simulation of the system, the standalone inverter-AM is tested for the implementation of the nonlinearity of the magnetization curve of the AM simulation model by simulating the idling test for eight values of the linear AM voltage. As an estimate, the obtained idling characteristic was compared with the results of bench tests of eight serial AMs of AD906 type (manufactured by SE "ELEKTROVAZhMASH"), which allowed to reflect the statistical deviation of the parameters of the existing AM samples from the calculated, not exceeding 5%. In order to confirm the adequacy of the general model of TAED, a comparative analysis of the simulation results and the results of train tests of the basic sample was carried out when driving at a speed of 5 km / h and at acceleration to a speed of 50 km / h in a flat section of the road. It is established that the deviations of the simulation results from the results of the Fisher F-test do not exceed 5%. In solving the problem of synthesis of the control system AM, optimized by the criterion of MTPA, analytical expressions of calculating the angle of position of the vector of AM current are proposed, the value of the module of the vector of coupling of the rotor AM, taking into account the change of the magnitude of the input power. The rational for choosing of the method for constructing a characteristic flux linkage of the AM rotor in the field attenuation mode, obtained during the study of transients in the system autonomous voltage inverter-AM in the field attenuation mode. For TAED, a mathematical description of the block of correction and distribution of tasks current AM was proposed, depending on the current rotational speed of the AM rotors, which allowed to limit the acceleration of rotation frequencies, to control the dynamics of movement or to create effective protection against excessive slippage of wheel pairs (boxing, yuz). An optimized TAED simulation model was developed and it was found that using the MTPA criterion optimization, taking into account the magnitude of the AM power, allows to increase the AM electromagnetic moment by 53% in the start mode, and the power factor by 17.6%, which confirms the efficiency of the proposed solutions.

Revue des propriétés des thyristors interrupteurs. Aptitude à l'utilisation en grande traction. Etude du rétablissement de la tension aux bornes. Soufflage et mise en série des thyristors interrupteurs. Caractérisation des GTO de grande puissance.

The topic of this diploma thesis is a traction drive of electrocar with fuel cell. The drive is supplied with hydrogen fuel cell with power of 2 kW. The traction drive consists of the three-phase DC/AC converter and the asynchronous machine. The main part of this work is a creation of the mathematical model of the traction drive in program Matlab–Simulink.

Energy demands are steadily increasing as the world's population continues to grow. Automobiles are primary transportation means in a large portion of the world. The combination of fuel consumption by automobiles along with the shrinking fossil fuel reserves makes the development of new more energy efficient technologies crucial. Electric vehicle technologies have been studied and are still being studied today as a means of improving fuel efficiency. To that end, this work studies the effect of switching frequency on the efficiency of a hybrid electric vehicle traction drive, which contains both an internal combustion engine as well as electric motor. Therefore improving the efficiency of the electric motor and its drive will help improve the viability of alternative vehicle technologies. Automobiles spend the majority of their operational time in the lower speed, lower torque region. This work focuses on efficiency improvements in that region. To estimate the efficiency trend, the system is modeled and then tested both electrically and thermally. The efficiency is shown to increase at lower switching frequencies. The experimental results show that there are some exceptions, but the basic trend is the same.
Master of Science

This thesis presents a detailed comparison of the torque-speed characteristics of three permanent magnet synchronous machine designs based on how the magnets are mounted. The machines investigated are an interior permanent magnet machine, an interior-rotor surface-mounted machine and an exterior-rotor surface-mounted machine. They are designed for traction drives in hybrid electric vehicles. Two sets of comparisons based on the same machine volume and starting torque are performed. Important issues, such as machine mass and cost, cogging torque, and flux-weakening capability are addressed. Computer simulations were performed to estimate their performances and the results are presented. Design guidelines and tradeoffs of their performances are extracted from the simulation results. Relative strengths and limitations of different PM machine types are highlighted.

In a world with a growing population there is a trend toward higher and higher energy usage. Because of the cost involved in producing extra energy, there is a need for more efficient usage of the energy that is already available. The issue of efficiency rings home especially clear with electric motors. Although induction motors are used in many different applications, the motors used in electric vehicles must be able to generate a large starting torque as well as operate over a wide speed range. This work analyzes the restrictions placed on the motor and inverter drive system. It also looks at the best method for controlling the drive in order to achieve the highest efficiency out of the drive. While other works have shown methods of achieve high efficiency out of the motor, it is the assertion of this work that the efficiency of the total drive is more important. It is to that end that this work analyzes the performance of an induction motor under low torque and speed where a traction drive utilizes the most energy.
Master of Science

Les objectifs de ce travail consistent à diminuer la consommation énergétique d'un véhicule électrique. Après avoir modélisé la chaîne de traction incluant un moteur asynchrone, un onduleur triphasé et sa commande ainsi que la mécanique, deux voies d'optimisation sont abordais. La première consiste à optimiser la commande en amont de l'onduleur. Différentes familles de commandes sont alors développées. La première commande optimise un critère sur une durée instantanée. Elle a été simulée, puis implantée sur véhicule. Elle apporte un gain d'autonomie significatif (quelques pourcents) et diminue la variation d'un cycle de conduite à l'autre. La seconde commande optimise un critère sur une durée plus longue. Sous certaines hypothèses, c'est un retour d'état linéaire avec un critère quadratique (commande LQ). Des premiers résultats de simulation font apparaître des autonomies supérieures à celles obtenues avec la première famille. La seconde voie consiste et optimiser la commande au niveau de l'onduleur. Une commande minimisant les pertes de l'onduleur est déterminée à partir des résultats de simulation. L'association d'un contrôle direct du couple et d'une commande en pleine onde à hautes vitesses diminue les pertes totales de l'onduleur de manière importante (quelques tourments de la puissance nominale)

Вдосконалено математичні моделі пускових режимів електроприводів, які базуються на використанні нелінійних диференційних рівнянь та дають можливість отримати оптимальні критерії для швидкого компенсування реактивної потужності. Вдосконалено системи керування пристроями динамічної компенсації реактивної потужності, що дає підвищення точності та швидкості компенсування реактивних навантажень.
У кваліфікаційній роботі магістра вдосконалено математичні моделі пускових режимів електроприводів, які базуються на використанні нелінійних диференційних рівнянь та дають можливість отримати оптимальні критерії для швидкого компенсування реактивної потужності. Також у роботі вдосконалено системи керування пристроями динамічної компенсації реактивної потужності, що дає підвищення точності та швидкості компенсування реактивних навантажень
In the qualification work of the master the mathematical models of starting modes of electric drives which are based on use of nonlinear differential equations and give the chance to receive optimum criteria for fast compensation of reactive power are improved. The control systems for dynamic reactive power compensation devices have also been improved, which increases the accuracy and speed of reactive load compensation.
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ .... 5 ВСТУП .... 7 1 АНАЛІТИЧНИЙ РОЗДІЛ .... 9 1.1 Аналіз взаємного впливу реактивної потужності та відхилення напруги ...... 9 1.2 Установки компенсації реактивної потужності ....... 13 Висновки до розділу 1 ....... 18 2 ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСЬКИЙ РОЗДІЛ ..... 19 2.1 Системи динамічної компенсації реактивної потужності .... 19 2.2 Проектування вимірювальних каналів ..... 27 2.3 Вплив напруги живлення на пускові та усталені струми асинхронних двигунів ... 35 Висновки до розділу 2 .... 40 3 РОЗРАХУНКОВО-ДОСЛІДНИЦЬКИЙ РОЗДІЛ ..... 41 3.1 Вибір критерію оптимальності та моделювання пускових процесів СД .... 41 3.2 Дослідження пуску синхронних двигунів за зниження якості електроенергії ... 45 3.3 Моделювання компенсації реактивної потужності з використанням СД ....53 Висновки до розділу 3 .... 57 4 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ .... 58 4.1 Електробезпека та захисне заземлення електрообладнання ..... 58 4.2 Надзвичайні ситуації воєнного часу ..... 60 ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ ... 62 ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ .... 63

This work deals with designs of drive for two types electric powered tricycles (type for outdoor and indoor). Designs comprise general conception of drive. We selected optimal electric motors in terms of research electric engines and calculations. Next, we proposed batteries. The last part describes design power circuit and general financial expenses.

La topologie onduleur à six bras associé à une machine triphasée à phases indépendantes a la propriété de d'offrir, dans le cadre applicatif de l'automobile, une double fonctionnalité, traction et chargeur forte puissance. Cet avantage nécessite, par contre, le contrôle des composantes homopolaires classiquement nulles lors de la présence d'un couplage en étoile. Cette thèse propose alors, d'une part une étude et une modélisation des onduleurs multi-bras et, d'autre part, développe des stratégies de contrôle-commande adaptées à la présence des grandeurs homopolaires. Les algorithmes de commande classiques de l'onduleur sont comparés et une stratégie vectorielle originale, dite Z-SVM permettant d'annuler le courant homopolaire haute fréquence, est développée. Enfin, il est montré comment la gestion des composantes homopolaires aux valeurs moyennes permet d'accroître les performances de l'ensemble à faible comme à haute vitesse, en jouant sur les zones avant et après défluxage des caractéristiques couple-vitesse. Les solutions proposées sont validées sur un banc expérimental composé d'une machine prototype spécialement développée pour une application automobile et alimentée par un onduleur six-bras commandé par des composants de type FPGA. Les stratégies proposées sont comparées en termes de performances et de complexité algorithmique
For an automotive application, a six leg-VSI connected to a three-phase open-end winding machine has the ability to offer a dual-function. In this case, an additional zero-sequence component, usually absent when a star-coupling is used, needs to be controlled. Firstly, a study, modeling and control of a multi-leg inverter are proposed. Secondly, control structures capable of handling the presence of zero-sequence components are investigated. The conventional control algorithms applied to the inverter are analyzed and an original vector control strategy, called Z-SVM, capable to cancel the high frequency zero-sequence current is developed. Finally, it is shown how the management of the zero-sequence components enhances the performance of the drive at low as well as at high-speed, corresponding on the areas of the torque-speed characteristics before and after flux weakening. The proposed solutions are validated on an experimental test bench consisting of a machine prototype especially developed for automotive application and powered by a six-leg inverter controlled by an FPGA-based device. The proposed strategies are compared in terms of performance and computational complexity

Etude d'un système à deux convertisseurs triphases à transistors bipolaires. Application à la commande par modulation de durée d'impulsion d'un entrainement asynchrone. Vérification sur un prototype de 3 kw

Магістерська дисертація містить: сторінок – 111, рисунків – 41 , таблиць – 21, графічна частина на 6 листах А1. Метою роботи є проектування автономної фотоелектричної насосної станції разом із теоретичним дослідженням та математичним моделюванням у програмному середовищі Matlab з використанням пакету Simulink. Дослідити працездатність системи при зміні вхідної напруги від джерела живлення. Розглянути вплив опромінення та температури на роботу фотопанелі. Провести аналіз динамічних та статичних характеристик системи, отриманих при моделюванні насосної установки. В роботі проведено аналітичний огляд різновидів, принципу роботи, переваг та недоліків автономних джерел енергії. Розглянуто приклади промислового та транспортного застосування, особливості керування та моделювання автономних енергосистем. Виконано вибір відцентрового насосу виходячи з вихідних даних напору та продуктивності, розраховано його потужність та обрано привідний асинхронний двигун, розроблено перетворювальний пристрій. Наведено математичні моделі асинхронного двигуна, фотопанелі. Розглянуті алгоритми керування електромеханічною системою.
The master's dissertation contains: pages - 111, figures - 41, tables - 21, graphic part on 6 sheets of A1. The aim of the work is to design an autonomous photovoltaic pumping station together with theoretical research and mathematical modeling in the Matlab software environment using the Simulink package. Investigate the performance of the system when changing the input voltage from the power supply. Consider the influence of radiation and temperature on the operation of the photo panel. To analyze the dynamic and static characteristics of the system obtained during the simulation of the pumping unit. An analytical review of the types, principle of operation, advantages and disadvantages of autonomous energy sources is carried out. Examples of industrial and transport application, features of control and modeling of autonomous power systems are considered. The choice of the centrifugal pump is made proceeding from initial data of pressure and productivity, its power is calculated and the driving asynchronous motor is chosen, the converter device is developed. Mathematical models of induction motor, photopanel are given. Algorithms of control of electromechanical system are considered.

Baigiamajame magistro darbe nagrinėjama iešmo elektros pavara su tiesiaeigiu asinchroniniu cilindriniu varikliu. Programiniu paketu ,,Matlab“ yra sudaryti pavaros matematiniai modeliai α, β koordinačių sistemoje. Uždaviniai – tiesiaeigės iešmo elektros pavaros kompiuterinio modelio sudarymas, tyrimas ir dinaminių charakteristikų imitavimas. Literatūros analizės dalyje išnagrinėtos tiesiaeigės elektros pavaros, jų taikymo sritys bei valdymo būdai. Magistro darbo teorinėje dalyje pateikiamos tiesiaeigių elektros pavarų skaičiavimo ir valdymo metodikų analizės. Tiriamoji dalis apima iešmo elektros pavaros su tiesiaeigiu cilindriniu asinchroniniu varikliu matematinių modelių sudarymą ir dinaminių charakteristikų tyrimą programiniu paketu ,,Matlab“. Matematiniai modeliai yra sudaromi pavarai veikiant skirtingais darbo režimais (pavara perjungiama neapkrauta, pavara perjungiama apkrovus nominalia apkrova ir iešmą perjungiant pabaigoje ir pradžioje trukdant papildomai pasipriešinimo jėgai) ir tyrimo rezultatai pateikiami grafiškai. Gauti rezultatai yra palyginami ir apibendrinami. Išnagrinėjus teorinius tiesiaeigės iešmo elektros pavaros su asinchroniniu cilindriniu varikliu darbo režimų aspektus, pateikiamos išvados ir pasiūlymai. Tyrimo rezultatai gali būti panaudoti iešmo elektros pavaros su tiesiaeigiu asinchroniniu varikliu racionaliam ir optimaliam realizavimui geležinkelio transporto automatinio valdymo sistemose. Darbą sudaro 9 dalys: santrumpos ir simboliai, įvadas... [toliau žr. visą tekstą]
The final Bachelor thesis analyses point electric drive with cylinder-type linear asynchronous motor. Software package ,,Matlab“ was used to prepare mathematical models of the drive in α, β coordinate system. Objectives: preparing and analyzing a computer model of linear point electric drive, simulation of dynamic characteristics. The analysis of literary sources deals with linear electric drives, their application areas and methods of control. Theoretical part of the Master thesis presents analyses of calculation and control methods of linear electric drives. The analytical part of the thesis includes mathematical models of point electric drive with cylinder-type linear asynchronous motor and the analysis of dynamic characteristics using software package ,,Matlab“. Mathematical models were prepared when the drive operated in different modes (the drive switched without load, the drive switched with nominal load, the switch connected at the end or beginning, thereby blocking additional resistance force). Research results were presented in a graphical form. Obtained results were compared and summarized. Following the analysis of the theoretical aspects of operating modes of linear point electric drive with cylinder-type asynchronous motor, conclusions and recommendations were presented. Research results can be used for rational and optimal realization of point electric drive with linear asynchronous motor in automatic railway control systems. The thesis consists of nine parts:... [to full text]

The focus of the work is the calculation and design of battery-powered drive of locomotive, operating in the sub-siding mode, ie when the locomotive is moving on the track section without the overhead line. The proposed battery groups to ensure the drive train will be installed directly into the locomotive engine room. In the theoretical part of the work there has been done the analysis of the electrical locomotives and electrical unit, which nowadays are used in the Czech Republic in driving of voltage controller with the integrated circuit. Then, in the chapter there is a brief description modern locomotives frequency convertor’s and rectifier’s function. The practical part of the work contains the necessary force and energy calculation for train moving on the determined rails. On the base of the received data, the design of battery groups has been done. These battery groups will work as an independent traction which insures the moving of the train on the determined rails. In the work the design, which consists of STEP-UP and STEP-DOWN convertors, has also been done. The power model and model management were created in Matlab Simulink programme. Data and graphs exported from the Matlab Simulink programm are determined for verifying convertor’s function, which can be found in a separate chapter. In addition to the proposal of the battery drive is at work also has been calculated loss of traction rectifier during normal operation of the locomotive, ie outside siding mode. For this calculation, in the conclusion is listed the theory of calculation of the losses incipient in the transistor and freewheeling diode of rectifier. According to the theory own calculation is performed. Subsequently the liquid cooler calculation of the rectifier is calculated.

Михаліченко, П. Є. Наукове обгрунтування та розробка засобів підвищення ефективності роботи системи електричної тяги постійного струму при аварійних режимах : авт. дис. д-ра т. н.: 05.22.09 / П. Є. Михаліченко ; Дніпропетр. нац. ун-т залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна. - Д. : Вид-во Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна, 2013. ГРНТИ 73.29.71 УДК 621.33:629.423.3(043.3) Захист - 20 червня 2013 р.
UK: АНОТАЦІЯ Дисертація присвячена підвищенню ефективності роботи системи електричної тяги постійного струму в аварійних режимах її роботи. Запропоновано ряд заходів, впровадження яких дозволить полегшити перебіг перехідних електромагнітних процесів. Останнє, в свою чергу, дозволить підвищити безперебійність руху поїздів, зменшити витрати на ремонт. Розроблено математичні моделі системи електротяги і на основі їх чисельних розрахунків досліджено вплив взаємного розташування електровозу та точки короткого замикання, схеми секціонування тягової мережі, схеми з’єднання тягових двигунів, степені послаблення збудження на основні перехідні електромагнітні величини і характер протікання генераторних струмів в режимах короткого замикання в тяговій мережі і на електровозі. Для підтвердження результатів теоретичних досліджень на діючих ділянках Придніпровської залізниці виконані різні експерименти короткого замикання. Математичні моделі дозволили оцінити вплив тривалості відриву, а також положення електровозу на фідерній зоні на величину кидків фідерних і електровозних струмів в режимі «відриву-торкання» струмоприймача. Результати моделювання дали можливість для кожного із цих аварійних режимів оцінити імовірність перепалу контактного проводу. Теоретичні дослідження підтверджені осцилограмами фідерних струмів і напруг.
RU: АННОТАЦИЯ Диссертация посвящена повышению эффективности работы системы электрической тяги постоянного тока в аварийных режимах ее работы. Предложен ряд мероприятий, внедрение которых позволяет облегчить ход переходных электромагнитных процессов, которые протекают в элементах системы электрической тяги. Последнее, в свою очередь, позволит повысить бесперебойность и безопасность движения поездов, безотказность работы элементов системы электротяги, уменьшить затраты на ремонт. По результатам экспериментальных исследований режима короткого замыкания в тяговых сетях электрифицированных железных дорог выполнена сравнительная характеристика подстанционных быстродействующих выключателей типов ВАБ-43, ВАБ-49, ВАБ-206 и UR-40-64S Seсheron и на ее результатах выданы рекомендации относительно эффективной их работы. Разработаны математические модели системы электротяги и на основе их численных расчетов подробно исследовано влияние взаимного расположения электроподвижного состава и точки короткого замыкания, схемы секционирования тяговой сети, схемы соединения тяговых двигателей, степени ослабления возбуждение, количества электровозов на основные переходные электромагнитные величины и характер протекания генераторных токов в аварийных режимах короткого замыкания в тяговой сети и на электроподвижном составе. Расчеты математических моделей позволили оценить влияние продолжительности отрыва, а также положение электровоза на фидерной зоне на величину бросков фидерных и электровозных токов в режиме «отрыва-касания» токоприемника. Результаты моделирования дали возможность для любого из этих аварийных режимов оценить вероятность пережога контактного провода. В работе экспериментально и теоретически установлено явление линейного уменьшения временной зависимости фидерного напряжения и на его основе обоснован и разработан вариант системы микропроцессорной фидерной защиты, которая владеет рядом преимуществ перед существующими системами. Предложен, экспериментально и теоретически обоснованно новый, так называемой метод «остаточного напряжения», селективного распознавания подсистемы с коротким замыканием, который заключается в определении уровня фидерного напряжения со стороны тяговой сети в конце переходного процесса аварийного режима. Новый метод позволяет определить место короткого замыкания, (в тяговой сети или на электроподвижном составе). На основе этого метода разработана новая информационная микропроцессорная система для ускорения и согласования взаимодействия енерго- и поездного диспетчеров при определении места короткого замыкания. Разработан и обоснован новый метод выбора уставки, существующей максимальной импульсной защиты фидеров +3,3 кВ по приращению тока на основе оптимальной защитной характеристики с учетом графику движения поездов, который позволяют использовать этот вид защиты в современных интеллектуальных микропроцессорных терминалах. Предложен и теоретически обоснован признак, который дает возможность распознавать причины отключения защитных аппаратов тяговых подстанций, короткое замыкание или токовая перегрузка. Метод основан на знании уровня максимального значения напряжения на быстродействующем выключателе непосредственно после его выключения и продолжительность этого отключения. По результатам экспериментальных и теоретических исследований для уменьшения влияния генераторных токов в режиме короткого замыкания, а также бросков токов в момент восстановления питания, предложена модернизация тяговых цепей электровозов, которая позволяет избежать повреждений контактной сети от действия сверхтоков и перенапряжений во время аварийных переходных процессов. В работе было установлено, что наибольшую опасность генераторные токи электровозов представляют при ослаблении возбуждения тяговых электродвигателей. Для уменьшения их влияния в работе предложен способ «запирающего диода» в шунтирующей ветви обмотки возбуждения электродвигателя электровозов постоянного тока. Для снижения бросков тока электровоза в период восстановления напряжения предложено использовать включение емкостного накопителя параллельно обмотке возбуждения тягового двигателя. Результаты диссертационной работы приняты к использованию в службах «Электроснабжения и электрификации» государственных предприятий Приднепровской и Донецкой железных дорог, а также при восстановлении и настройке работы токоприемников в условиях Днепропетровского моторвагонного депо.
EN: ABSTRACT The dissertation is dedicated to improve the efficiency of DC traction power supply system in the emergency modes. The many measures are offered to make easier the transient electromagnetic processes in the electric elements of DC traction power supply system. Abatement of the transient electromagnetic processes allow to improve the continuity and safety of the locomotives traffic, the operational safety of the electric elements of the traction power supply system, and minimization of the repairing losses. The mathematical models of the traction power supply system are designed. The relative location of the electric rolling stock and the short circuited point, the sections scheme of the traction power supply system, the scheme type of the traction drives connection, the field attenuation degree, and the numbers of the locomotives are analyzed using the data of the mathematical models calculation. Their influence on the basic transient electromagnetic coefficients, the character of the generator currents in the emergency modes of the power supply system and electric rolling stock are investigated in this dissertation too. The mathematical models allow to estimate the influence of the pantograph detachment duration, the position of the locomotive in the feeder area on the amplitude of the current pulse in the moments of the current collector “detachment-touchdown”. The simulation of the results allows to estimate the probability of the contact-wire line fusion in these emergency modes.

Уже протягом тривалого часу відцентрові насоси створюють комфортні умови в життєдіяльності суспільства, приймають участь в значній кількості виробничих процесів. Проведені дослідження свідчать, що майже 27% всієї виробленої на земній кулі електроенергії витрачається на роботу електричного приводу відцентрових механізмів, а основна доля цієї енергії припадає на відцентрові насоси. Більшість електроприводів вказаних механізмів на даний час є нерегульованими [1]. Класичні методи регулювання подачі води в насосних установках полягають у дроселюванні напірних ліній та зміні повної кількості робочих агрегатів. Зазначені методи регулювання дозволяють вирішити технологічні задачі але на практиці не враховують енергетичних проблем подачі води [2]. В більшості випадків електротехнічне та гідравлічне обладнання при проектуванні систем насосних станцій розраховують за максимальними технічними характеристиками (подача, напір води і ін.) водопостачання та водовідведення. Але на практиці, при введені в експлуатацію таких насосних установок, виявляється, що вони можуть вийти на проектні режими тільки за декілька років. Відповідно, діючі насосні станції дуже часто працюють в режимах, які не відповідають розрахунковим. Варто також врахувати сезонні, тижневі та добові нерівномірні графіки витрат і напорів, що характеризуються непостійним водоспоживанням, в наслідок чого робочі режими насосів виходять поза межі робочих параметрів їх характеристик
У даній кваліфікаційній роботі виконано теоретичну розробку автоматичної системи управління насосною установкою, яка здійснює подачу води до приватних житлових поселень. Основним критерієм вибору при проектуванні системи автоматичного управління і її елементної бази є доступність складових частин електроприводу можливість безпосередньої їх купівлі в Україні, доступність технічної документації та умови гарантійного обслуговування. Опираючись на результати проведених розрахунків та вибрану елементну базу було розроблено структурну схему системи автоматичного управління, на основі якої було виконано моделювання динамічних режимів системи автоматичного управління на персональному комп’ютері
In this qualification work the theoretical development of the automatic control system of the pump installation which carries out water supply to private housing estates. The main criterion for selection in the design of the automatic control system and its element base is the availability of components of the electric drive the possibility of their direct purchase in Ukraine, the availability of technical documentation and warranty conditions. Based on the results of the calculations and the selected element base, the structural scheme of the automatic control system was developed, on the basis of which the modeling of the dynamic modes of the automatic control system on a personal computer was performed.
ВСТУП …6 1 АНАЛІТИЧНИЙ РОЗДІЛ ...10 1.1 Насосні установки і частоні перетворювачі для систем водопостачання ...10 1.2 Частотне регулювання швидкості асинхронних електроприводів ...15 1.3 Система підпорядкованого регулювання ... 21 1.4 Висновки до розділу ...23 2 ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСЬКИЙ РОЗДІЛ ...24 2.1 Конструкція промислової установки та задача автоматизації ...24 2.2 Вибір електродвигуна для системи водопостачання ...27 2.3 Вибір частотного перетворювача ...31 2.4 Вибір давача тиску системи водопостачання ...38 2.5 Вибір захисного обладнання ...42 2.6 Висновки до розділу ...46 3 РОЗРАХУНКОВО-ДОСЛІДНИЦЬКИЙ РОЗДІЛ ...47 3.1 Аналітичне дослідження системи автоматичного керування ...47 3.2 Розрахунок ПІД-регулятора для автоматичної системи управління ...51 3.3 Дослідження моделі лінійної системи без обмежень ...53 3.4 Дослідження моделі лінійної системи з урахуванням обмежень ...55 3.5 Дослідження системи автоматизованого управління ...58 3.6 Висновки до розділу ...61 4 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ ...62 4.1 Заходи безпеки при обслуговуванні автоматичної системи керування насосною установкою ...62 4.2 Вимоги пожежної безпеки при роботі з автоматичною системою керування насосною установкою ...65 ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ ...68 ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ ...69

碩士
國立臺南大學
綠色能源科技研究所碩士班
100
The paper proposed the development and traction control system (TCS) of a front-wheel drive electric vehicle (EV). Two in-wheel motors were utilized in the system to construct a power-scattered EV. The permanent magnet servo motor can individually control the motor power output and immediately limit the torque individual. This paper imposed the maximum transmission torque estimation (MTTE) system as the core of TCS for preventing the vehicle skid. The control algorithm is embedded in a high speed microprocessor, which can real-timely monitor feedback signals. In the torqure ouput, a plenary gearbox was employed to amplify the motor torque. This paper also used the simulation software “CarSim” to analyze the anti-skid performace of the prototype EV which is called Corsa-EV. The crucial issues include vehicle dynamics construction and anti-skid evaluation. From the results of simulation, it is obvious that the propsed EV can achieve an accetptable performance of stability and safety with the enhancement of MTTE.

Thesis (M.S.)--University of Wisconsin--Madison, 1997.
Typescript. eContent provider-neutral record in process. Description based on print version record. Includes bibliographical references (leaves 145-152).

碩士
國立臺灣大學
機械工程學研究所
103
This thesis developed a real-time fault detection techniques for motor drive system of electric vehicles which enhanced the safety of the multiple traction electric vehicles. This research used dSPACE real-time control system simulator as a fault/failure mode analysis platform for motor drive system of electric vehicles. This platform is used to implement the quantitative and qualitative analysis for fault/failure mode of motor drive system and construct the failure mode and effect analysis (DFMEA) in order to execute the research of real-time fault detection and classification of motor drive system. This research proposed a real-time fault detection method based on the wavelet transform technique which combined with model predictive control theory, developing a fault tolerant control techniques for enhancing the safety and system reliability of propulsion system of multiple traction electric vehicles.

У дипломній роботі магістра проведено дослідження та аналіз сучасного стану алгоритмів управління вентильними двигунами переміщення антени радіолокаційної системи, досліджено методи управління двигунами, змодельована система управління двигунами, зпроектовано модель оптимального алгоритму управління двигунами.
In the master's thesis the research and analysis of the current state of the algorithms of control of valve motors of antenna displacement of the radar system were carried out, the methods of motor control were investigated, the engine management system was modeled, modeled the optimal motors control algorithm was designed. The subject of this diploma thesis is system of control valve motors of antenna displacement of the radar system.
ВСТУП 8 СУЧАСНИЙ СТАН ЕЛЕКТРОПРИВОДІВ ПЕРЕМІЩЕННЯ АНТЕН РАДІОЕЛЕКТРОННИХ СИСТЕМ 12 Основні технічні характеристики АФП та САУ 14 Математичний опис вентильних двигунів 17 Розрахунок параметрів двигунів приводів азимута, поперечного крену і кута місця 21 Висновки до розділу 1 23 СИНТЕЗ РЕГУЛЯТОРІВ СЛІДКУЮЧОЇ СИСТЕМИ УПРАВЛІННЯ АНТЕНОЮ 24 Контур регулювання струму 32 Контур регулювання швидкості 37 Контур регулювання положення 44 Висновки до розділу 2 47 МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ СЛІДКУЮЧИХ СИСТЕМ УПРАВЛІННЯ АНТЕНОЮ 48 Дослідження контурів регулювання слідкуючих системи при ступінчастому вхідному впливі 48 Дослідження слідкуючих систем управління антеною на грубість до варіацій параметрів об’єкту управління 60 Дослідження впливу збурюючих впливів на якість регулювання слідкуючих систем управління антеною 64 Висновки до розділу 3 71 СПЕЦІАЛЬНА ЧАСТИНА 72 Програмне середовище математичного моделювання MATLAB 72 Середовище Simulinл 75 ОБҐРУНТУВАННЯ ЕКОНОМІЧНОЇ ЕФЕКТИВНОСТІ 82 Розрахунок норм часу на виконання науково–дослідної роботи 82 7 Розрахунок витрат на проведення НДР 82 Розрахунок ціни НДР і економічна ефективність від використання програмної системи 88 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ. 90 Охорона праці 90 Безпека в надзвичайних ситуаціях 94 ЕКОЛОГІЯ 98 Електромагнітне забруднення довкілля його вплив на людину. Шляхи його зменшення. 98 Радіоекологія – один з нових розділів загальної екології 101 ВИСНОВКИ 103 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ104 ДОДАТКИ 105