Аналіз та оптимізація процесу розбудови алгоритмів керування системою тягового електроприводу електровоза АМ8Д

Abstract

Мета роботи: Підвищення енергоефективності, тягових властивостей та безпеки експлуатації підземного рейкового транспорту шляхом розробки, математичного моделювання та оптимізації мікропроцесорних алгоритмів керування системою тягового електроприводу акумуляторного електровоза АМ8Д, а також покращення тягово-зчіпних властивостей та подовження експлуатаційного ресурсу акумуляторних батарей шахтного рудникового електровоза АМ8Д шляхом розробки, системного аналізу та програмної оптимізації мікропроцесорних алгоритмів керування його тяговим електроприводом. Для досягнення поставленої мети необхідно виконати такі завдання: Здійснити ретроспективний аналіз штатних систем керування електровоза АМ8Д та обґрунтувати необхідність переходу до сучасних транзисторних (IGBT) перетворювачів із мікропроцесорним керуванням. Проаналізувати тягові, гальмівні та перехідні режими роботи акумуляторного електровоза АМ8Д у специфічних умовах підземних гірничих виробок (змінний профіль колії, висока вологість, нестабільна маса поїзда). Розробити математичну модель електромеханічної системи "акумуляторна батарея – перетворювач – тяговий двигун – колісна пара – рейка", яка враховує нелінійність характеристик зчеплення у специфічних умовах гірничих виробок (висока вологість, запиленість). Дослідити недоліки традиційних систем керування та обґрунтувати перехід до сучасних транзисторних або частотно-регульованих тягових електроприводів із мікропроцесорним керуванням. Синтезувати та оптимізувати алгоритми широтно-імпульсної модуляції (ШІМ) для мінімізації комутаційних втрат та електромагнітних завад у тягових колах. Розробити базову структуру алгоритмів прямого та векторного керування тяговим моментом, що враховує обмежену ємність автономного джерела живлення. Розробити адаптивний протибоксувальний алгоритм на основі спостереження за швидкістю ковзання колісних пар для реалізації максимального тягового зусилля на межі зчеплення. Оптимізувати програмні алгоритми захисту від боксування та юзу колісних пар на основі безперервного аналізу швидкостей осей та похідних тягового струму, мінімізуючи час реакції системи на втрату зчеплення. Провести оцінку енергетичної ефективності запропонованих алгоритмів за критерієм збільшення часу автономної роботи електровоза на одному заряді тягової батареї. Сформулювати та оптимізувати алгоритм рекуперативного гальмування для забезпечення максимального повернення кінетичної енергії поїзда назад в акумуляторну батарею на затяжних спусках.