Розробка структури перетворювача з можливістю живлення тягових асинхронних двигунів рудничних електровозів від різних рівнів напруги
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.148776Ключові слова:
асинхронний двигун, автономний інвертор напруги, широтно-імпульсна модуляція, електричні втрати, коефіцієнт гармонік, рудниковий електровозАнотація
Запропоновано структуру перетворювача, що перебудовується, електричного приводу електротехнічного комплексу рудникового електровозу від джерел живлення з різними рівнями напруги – від контактної мережі та батареї тягових акумуляторів. Характерна особливість перетворювача полягає в наявності інверторних блоків, які можуть бути підключені або послідовно, або паралельно. При живленні від джерела низької напруги інверторні блоки включені паралельно у всьому діапазоні зміни вихідної напруги. У разі живлення від джерела високої напруги інверторні блоки з'єднуються послідовно в діапазоні низьких вихідних напруг і паралельно в діапазоні високих вихідних напруг. Такий відхід дозволяє вирівнювати рівні напруги живлення тягових асинхронних двигунів рудникових електровозів на більш низькому рівні. Очікуване вирівнювання рівнів напруги здійснюється на більш низькому рівні порівняно зі стандартною схемою трифазного мостового автономного інвертора і досягається управлінням спареними мостами контуру живлення тягових асинхронних двигунів. Завдяки цьому частота напруги широтно-імпульсної модуляції не змінюється, що важливо для процесу зниження динамічних втрат енергії в елементах приводу.
Підтверджено, що зниження коефіцієнта спотворення вихідної напруги в IGB-транзисторах інвертора з мінімальним рівнем втрат енергії в елементах електроприводу досягається шляхом модуляції напруги при постійній частоті комутації на різних рівнях напруги. Доведено факт, що найкращі показники коефіцієнта гармонік отримані на частотах близько 30 Гц, які є робочими, тому режим роботи перетворювача на цих частотах найбільш ефективний. В результаті аналізу класичної схеми інвертора встановлено, що при збільшенні частоти широтно-імпульсної модуляції в три рази значно збільшуються електричні втрати в обмотках тягового електричного двигуна. У запропонованій схемі перетворювача напруги живлення двигуна при вирівнюванні напруги на низькому рівні немає необхідності підвищувати частоту широтно-імпульсної модуляції, що не викликає зростання електричних втрат в тяговому двигуні
Запропоновано структуру перетворювача, що перебудовується, електричного приводу електротехнічного комплексу рудникового електровозу від джерел живлення з різними рівнями напруги – від контактної мережі та батареї тягових акумуляторів. Характерна особливість перетворювача полягає в наявності інверторних блоків, які можуть бути підключені або послідовно, або паралельно. При живленні від джерела низької напруги інверторні блоки включені паралельно у всьому діапазоні зміни вихідної напруги. У разі живлення від джерела високої напруги інверторні блоки з'єднуються послідовно в діапазоні низьких вихідних напруг і паралельно в діапазоні високих вихідних напруг. Такий відхід дозволяє вирівнювати рівні напруги живлення тягових асинхронних двигунів рудникових електровозів на більш низькому рівні. Очікуване вирівнювання рівнів напруги здійснюється на більш низькому рівні порівняно зі стандартною схемою трифазного мостового автономного інвертора і досягається управлінням спареними мостами контуру живлення тягових асинхронних двигунів. Завдяки цьому частота напруги широтно-імпульсної модуляції не змінюється, що важливо для процесу зниження динамічних втрат енергії в елементах приводу. Підтверджено, що зниження коефіцієнта спотворення вихідної напруги в IGB-транзисторах інвертора з мінімальним рівнем втрат енергії в елементах електроприводу досягається шляхом модуляції напруги при постійній частоті комутації на різних рівнях напруги. Доведено факт, що найкращі показники коефіцієнта гармонік отримані на частотах близько 30 Гц, які є робочими, тому режим роботи перетворювача на цих частотах найбільш ефективний.В результаті аналізу класичної схеми інвертора встановлено, що при збільшенні частоти широтно-імпульсної модуляції в три рази значно збільшуються електричні втрати в обмотках тягового електричного двигуна. У запропонованій схемі перетворювача напруги живлення двигуна при вирівнюванні напруги на низькому рівні немає необхідності підвищувати частоту широтно-імпульсної модуляції, що не викликає зростання електричних втрат в тяговому двигуніПосилання
- Sinchuk, O. N., Sinchuk, I. O., Guzov, E. S. (2006). Kombinatorika preobrazovateley napryazheniya sovremennyh tyagovyh elektroprivodov rudnichnyh elektrovozov. Kyiv, 252.
- Stepanenko, V. P., Sinchuk, O. N., Guzov, E. S. (1988). Shahtniy kontaktno-akkumulyatorniy elektrovoz. Gorniy zhurnal, 6, 55–57.
- Sinchuk, I. O., Chernyshev, A. A., Pas'ko, O. V., Kiba, I. I., Klyuchka, A. S., Mel'nik, O. E. (2008). Poluprovodnikovye preobrazovateli elektricheskoy energii v strukturah elektroprivodov. Skhemotekhnika i principy upravleniya. Kremenchug, 88.
- GOST 13109-97. Elektricheskaya energiya. Sovmestimost' tekhnicheskih sredstv elektromagnitnaya. Normy kachestva elektricheskoy energii v sistemah elektrosnabzheniya obshchego naznacheniya (1998). Moscow, 33.
- Kartashov, R. P., Kulish, A. K., Chekhet, E. M. (1979). Tiristornye preobrazovateli chastoty s iskusstvennoy kommutaciey. Kyiv, 152.
- Zhang, C., Gao, Z. (2018). A Cascaded Multilevel Inverter Using Only One Battery with High-Frequency Link and Low-Rating-Voltage MOSFETs for Motor Drives in Electric Vehicles. Energies, 11 (7), 1778. doi: https://doi.org/10.3390/en11071778
- Ryabov, E. S., Petrenko, A. N., Over'yanova, L. V. (2016). Analiz poter' v tyagovom asinhronnom dvigatele pri razlichnyh rezhimah pitaniya. Evraziyskiy soyuz uchenyh, 12-2, 59–65.
- Ramirez-Hernandez, J., Araujo-Vargas, I., Cano-Pulido, K., Forsyth, A. J. (2013). Space vector PWM strategy for a thirteen-level hybrid inverter. 2013 15th European Conference on Power Electronics and Applications (EPE). doi: https://doi.org/10.1109/epe.2013.6634470
- Padmanaban, S., Grandi, G., Blaabjerg, F., Olorunfemi Ojo, J., Wheeler, P. W. (2015). Power sharing algorithm for vector controlled six-phase AC motor with four customary three-phase voltage source inverter drive. Engineering Science and Technology, an International Journal, 18 (3), 408–415. doi: https://doi.org/10.1016/j.jestch.2015.02.002
- Oleschuk, V., Ermuratskii, V. (2015). Multilevel Converters with Voltage Waveform Symmetries for Power Six-Phase Traction Drive. Problems of the Regional Energetics, 1 (27), 27–34.
- Jaafar, A., Sareni, B., Roboam, X., Thiounn-Guermeur, M. (2010). Sizing of a hybrid locomotive based on accumulators and ultracapacitors. 2010 IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference. doi: https://doi.org/10.1109/vppc.2010.5729131
- Zhu, J., Liu, K., Tu, Y., Yuan, Y., Zhen, R. (2013). A Research for AC Drive System of Electric Locomotive. 2013 Fifth International Conference on Measuring Technology and Mechatronics Automation. doi: https://doi.org/10.1109/icmtma.2013.31
- Sinchuk, O. N., Skapa, E. I., Shokarev, D. A., Guzov, E. S., Sinchuk, I. O. (2011). O realizacii zakona optimal'nogo upravleniya tyagovym elektrotekhnicheskim kompleksom. Elektrotekhnichni ta kompiuterni systemy, 3, 140–141.
- Shokarov, D. A., Skapa, Ye. I. (2011). Pat. No. 67134 UA. Tiahovyi asynkhronnyi elektropryvid. No. u201105247; declareted: 26.04.2011; published: 10.02.2012, Bul. No. 3.
- Shokarov, D., Zachepa, I., Zachepa, N., Chorna, V., Susyk, D. (2017). The control of the traction asynchronous electric drive of the miner electric locomotive with dual-mode supply. 2017 International Conference on Modern Electrical and Energy Systems (MEES). doi: https://doi.org/10.1109/mees.2017.8248950
- Ying-hao, X., Yu, H., Li, C. (2014). Present situation and prospect of lithium-ion traction batteries for electric vehicles domestic and overseas standards. 2014 IEEE Conference and Expo Transportation Electrification Asia-Pacific (ITEC Asia-Pacific). doi: https://doi.org/10.1109/itec-ap.2014.6940614
- Shapoval, V. G., Sinchuk, I. O., Chernaya, V. O. (2008). K voprosu analiza impul'snyh sposobov formirovaniya form krivyh toka i napryazheniya pitaniya 2-h i 3-h faznyh tyagovyh dvigateley. Visnyk Kremenchutskoho derzhavnoho politekhnichnoho universytetu imeni Mykhaila Ostrohradskoho, 1 (48), 11–15.
- Radin, V. I., Bruskin, D. E., Zorohovich, A. E. (1988). Elektricheskie mashiny. Asinhronnye mashiny. Moscow, 328.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2018 Oleksandr Lazurenko, Dmytro Shokarov, Viktoriia Chorna, Olha Melnyk, Halyna Cherkashyna, Vladyslav Volynets, Olesia Antsyferova
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
