Мокін Олександр Борисович. Ідентифікація параметрів моделей та оптимізація режимів системи електропривода трамвая з тяговими електродвигунами постійного струму : дис... канд. техн. наук: 05.09.03 / Вінницький національний технічний ун-т. — Вінниця, 2006. — 157арк. — Бібліогр.: арк. 139-152.
Анотація до роботи:
Мокін О.Б. Ідентифікація параметрів моделей та оптимізація режимів системи електропривода трамвая з тяговими електродвигунами постійного струму. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.03 – Електротехнічні комплекси та системи. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», Київ, 2006.
Дисертація присвячена мінімізації втрат електроенергії в системі електропривода трамвая з електродвигунами постійного струму послідовного збудження (ЕДПЗ) за рахунок побудови і реалізації законів оптимального керування режимами роботи цієї системи. Побудовано лінійно-параболічну математичну модель кривої намагнічування ЕДПЗ. Запропоновано метод експериментальної ідентифікації моделі динаміки системи електропривода трамвая. Отримано оптимальні закони зміни струму якоря та кутової швидкості обертання вала ротора ЕДПЗ системи електропривода трамвая з транзисторним керуванням для режиму сталого навантаження, реалізація яких призводить до мінімізації втрат електроенергії в системі електропривода трамвая під час його руху по маршруту від однієї зупинки до наступної. Зазначені оптимальні закони отримано також для режимів сталого недо- та перевантаження. Побудовано оптимальні закони зміни напруги якоря електродвигуна системи електропривода трамвая. Результати, отримані в дисертаційній роботі, впроваджені в навчальний процес Вінницького національного технічного університету та прийняті для впровадження Вінницьким підприємством «Трамвайно-тролейбусне управління».
В результаті досліджень, здійснених за темою дисертаційної роботи, отримано такі наукові і практичні результати.
У галузі теоретичних та експериментальних досліджень:
Побудовано математичну модель кривої намагнічування ЕДПЗ, яка є найбільш придатною для розв’язання задач оптимізації режимів системи електропривода на основі цього класу електродвигунів, і запропоновано два методи ідентифікації такої моделі.
Зроблено порівняльний аналіз авторської математичної моделі кривої намагнічування ЕДПЗ з відомими, яким доведено, що запропонована в даній роботі математична модель точніше відображає криву намагнічування, ніж усі інші моделі. Доведено також доцільність та перевагу використання авторської математичної моделі характеристики намагнічування в задачі мінімізації втрат електроенергії для системи електропривода трамвая.
Вперше запропоновано метод експериментального визначення еквівалентного моменту інерції махових мас трамвая, приведеного до вала електричного двигуна, в задачі ідентифікації моделі динаміки системи електропривода, в якому мінімізовано вплив похибки вимірювання режимних параметрів об’єкта ідентифікації (струму якоря та кутової швидкості обертання вала електродвигуна системи електропривода трамвая) на визначення параметра моделі (моменту інерції махових мас трамвая, приведеного до вала електричного двигуна), що ідентифікується. Запропоновано також метод експериментального визначення моменту навантаження системи електропривода трамвая на прямолінійній ділянці трамвайної колії як другого важливого параметра моделі динаміки системи електропривода.
Отримано нові оптимальні закони зміни струму якоря та кутової швидкості обертання вала ротора ЕДПЗ системи електропривода трамвая для режиму сталого навантаження, при яких система електропривода трамвая втрачатиме мінімальну кількість електроенергії під час руху по маршруту від однієї зупинки до наступної. Отримано також оптимальні за тим самим критерієм нові закони зміни струму якоря та кутової швидкості обертання вала ротора ЕДПЗ системи електропривода трамвая для режимів сталого недо- та перевантаження.
Запропоновано методи визначення параметрів побудованих оптимальних законів для усіх розглянутих режимів роботи системи електропривода трамвая.
Вперше синтезовано закони керування напругою якорів електродвигунів системи електропривода трамвая, реалізацією яких за допомогою підсистеми транзисторного керування досягається оптимальний режим функціонування системи електропривода.
Здійснено порівняльний аналіз втрат електроенергії в системі електропривода для випадків руху трамвая за оптимальним законом та тим, що нині використовують водії. Показано, що розроблені у дисертаційній роботі оптимальні закони дозволяють теоретично зменшити втрати електричної енергії в контурах якорів електричних двигунів системи електропривода трамвая при його русі по прямолінійних ділянках трамвайної колії на 8,361%.
Оцінено вплив перехідного процесу в якорі електродвигуна системи електропривода трамвая на мінімізацію втрат електроенергії і показано, що за рахунок перехідного процесу втрати електричної енергії в якорі електродвигуна збільшуються всього лише на 0,206%.
У галузі практичного використання:
Для трамвая KT4SU, який обладнано електричними двигунами TE022, за розробленими методами визначено еквівалентний момент інерції трамвая, приведений до умовної осі, що обертається під дією одразу усіх чотирьох електродвигунів, та еквівалентний статичний момент навантаження трамвая в цілому, приведений до цієї ж умовної осі, що дозволило ідентифікувати модель динаміки системи електропривода трамвая.
Синтезовано оптимальні закони зміни струму якоря електродвигунів TE022 системи електропривода трамвая KT4SU, оптимальні закони зміни кутової швидкості обертання валів електродвигунів TE022, а також оптимальні закони зміни напруги якорів цих електродвигунів, реалізацією яких і досягається мінімум втрат електроенергії в системі електропривода трамвая KT4SU.
Публікації автора:
Мокін Б.І., Мокін О.Б. Математична модель кривої намагнічування електричного двигуна постійного струму з послідовним збудженням для задач оптимізації // Вісник Вінницького політехнічного інституту. – 2004. – № 1. – С. 45–47.
Мокін Б.І., Мокін О.Б. Математичні моделі в задачі оптимізації електропривода трамвая при його сталому навантаженні // Вісник Вінницького політехнічного інституту. – 2004. – № 2. – С. 57–61.
Мокін Б.І., Мокін О.Б. Експериментальна ідентифікація математичної моделі динаміки електропривода трамвая // Вісник Вінницького політехнічного інституту. – 2004. – № 3. – С. 46–49.
Мокін Б.І., Мокін О.Б. Друга ітерація алгоритму побудови математичних моделей в задачі оптимізації електропривода трамвая при його сталому навантаженні // Вісник Вінницького політехнічного інституту. – 2004. – № 5. – С. 43–49.
Мокін Б.І., Мокін О.Б. Оптимізація електропривода трамвая в режимах сталого недовантаження та перевантаження // Вісник Вінницького політехнічного інституту. – 2004. – № 6. – С. 28–33.
Мокін Б.І., Мокін О.Б. Створення передумов для практичної реалізації математичних моделей в задачі оптимізації електропривода трамвая при його сталому навантаженні // Вісник Вінницького політехнічного інституту. – 2005. – № 1. – С. 39–42.
Мокін О.Б. Порівняльний аналіз математичних моделей кривої намагнічування електричного двигуна постійного струму з послідовним збудженням // Вісник Вінницького політехнічного інституту. – 2005. –№ 2. – С. 52–58.
Мокін О.Б. До питання моделювання характеристики намагнічування електричного двигуна постійного струму з послідовним збудженням // Вісник Вінницького політехнічного інституту. – 2005. – № 3. – С. 54–57.
Мокін Б.І., Мокін О.Б. Математичні моделі характеристики намагнічування електричного двигуна постійного струму з послідовним збудженням та їх порівняльний аналіз // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету. – Випуск 3/2005 (32). – С. 193–196.
Мокін Б.І., Мокін О.Б. Особливості практичної реалізації оптимізації електропривода трамвая в режимі сталого навантаження // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”. Тематичний випуск. – 2005. – №45. – С. 95–96.
Мокін О.Б. Експериментальне визначення еквівалентного статичного моменту навантаження та еквівалентного моменту інерції махових мас електропривода трамвая, приведеного до умовної осі // Вісник Вінницького політехнічного інституту. – 2005. – № 6. – С. 157–159.
Мокін Б.І., Мокін О.Б. Оптимізація електропривода трамвая при незмінному моменті навантаження // Матеріали 11-ої міжнародної конференції по автоматичному управлінню “Автоматика – 2004” (м. Київ). Том третій. – 2004. – С. 20.
