СПОСОБ ЗАЩИТЫ ОТ БОКСОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА С АСИНХРОННЫМИ ТЯГОВЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ Российский патент 2025 года по МПК B60L3/10 B60L15/20 B61C15/08 

Изобретение относится к транспортной технике, в частности к автоматизации тягового привода электроподвижного состава с асинхронными тяговыми двигателями.

Известен способ обнаружения и предотвращения боксования колесной пары рельсового транспортного средства, согласно которому сравнивают электрический сигнал, характеризующий режим работы колесной пары с заданным пороговым значением по частоте, при превышении частотой этого порогового значения судят о возникновении боксования (Гриневич В. Способ обнаружения и предотвращения боксования колесной пары рельсового транспортного средства. Патент РФ (RU) 2072670, B60L 3/10 1994 г.). Для реализации способа указанный электрический сигнал формируют посредством упруго-диссипативных элементов установленных на колесах ведущих пар, что существенно усложняет систему и снижают ее надежность.

Известен способ обнаружения и предотвращения боксования колесной пары рельсового транспортного средства, согласно которому при возникновения боксования одной или нескольких колесных пар измеряют текущие активные электрические мощности статорных обмоток асинхронных тяговых двигателей, измеряют текущую температуру внешней среды тяговой секции и текущее горизонтальное положения тяговой секции, измеренные значения температуры внешней среды тяговой секции и горизонтального положения тяговой секции подают на входы заранее обученной искусственной нейронной сети прямого распространения, а с выхода получают значение глубины процесса боксования, измеренные текущие значения активных электрических мощностей статорных обмоток асинхронных тяговых двигателей и значение глубины процесса боксования используют для определения пороговой мощности, вычисляют абсолютную разницу измеренных значений активных электрических мощностей, абсолютную разницу активных электрических мощностей сравнивают с пороговой мощностью и выдают корректирующий сигнал о снижении угловой частоты вращения движущейся с избыточным скольжением колесной пары или угловых частот вращения движущихся с избыточным скольжением колесных пар (Харисов И.Р., Брексон В.В., Лимонов Д.Э., Шатравин К.М., Коробицын К.Р. Способ защиты от боксования электроподвижного состава с асинхронными тяговыми двигателями. Патент РФ (RU) 2741851, 2020 г.). Недостатком такого способа является невозможность раннего определения процессов избыточного скольжения, обусловленное не учетом резко изменяющихся условий, способствующих процессам избыточного скольжения.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является способ, заключающейся в том, что задают скорость вращения колесной пары, вычисляют ошибку между заданной скоростью и измеренной, на основании ошибки определяют момент задания согласно законам управления ПИ-регулятора с последующим ограничением нижнего предела момента задания на уровне момента сцепления. (Харисов И.Р., Лимонов Д.Э., Коробицын К.Р. Способ защиты от боксования электроподвижного состава с асинхронными тяговыми двигателями. Патент РФ (RU) 2821345 С1, 2024 г.). Недостатком такого способа является отсутствие составляющей скорости скольжения в сигнале задания скорости вращения колесной пары. Отсутствие скольжения колесной пары не позволяет реализовать максимально возможное тяговое усилие, по условиям сцепления.

Задачей изобретения является повышение тяговых свойств электроподвижного состава.

Решение поставленной задачи достигается тем, что определяют задание по скорости движения электроподвижного состава. Определяют задание по скорости скольжения колесной пары. Определяют задание по окружной скорости колесной пары как сумму задания по скорости движения электроподвижного состава и задания по скорости скольжения колесной пары. Измеряют текущую угловую частоту вращения вала асинхронного тягового двигателя. Переводят угловую частоту вращения вала двигателя в окружную скорость колесной пары. Вычисляют ошибку между заданной окружной скоростью колесной пары и измеренной окружной скоростью колесной пары. На основании вычисленной ошибки определяют момент задания по законам управления пропорционально-интегрального регулятора. Выходное значение пропорционально-интегрального регулятора определяют как задание для векторной системы управления.

Суть предлагаемого способа защиты от боксования электроподвижного состава с асинхронными тяговыми двигателями поясняется функциональной схемой устройства приведенной на фиг. 1, реализующей предлагаемый способ на примере однодвигательного асинхронного тягового привода.

Согласно изобретению, определяют задание по скорости движения электроподвижного состава. Определяют задание по окружной скорости скольжения колесной пары. Определяют задание по окружной скорости колесной пары как сумму задания по скорости движения электроподвижного состава и задания по окружной скорости скольжения колесной пары. Измеряют текущую угловую частоту вращения вала асинхронного тягового двигателя. Переводят угловую частоту вращения вала двигателя в окружную скорость колесной пары. Вычисляют ошибку между заданной окружной скоростью колесной пары и измеренной окружной скоростью колесной пары. На основании вычисленной ошибки определяют момент задания по законам управления пропорционально-интегрального регулятора. Выходное значение пропорционально-интегрального регулятора определяют как задание для векторной системы управления.

Ведущие оси транспортного средства согласно фиг. 1, снабжены частотно-регулируемым приводом 1 с векторным управлением, содержащим асинхронный тяговый двигатель 2 и систему векторного управления с широтно-импульсной модуляцией 3.

Устройство защиты от боксования содержит блок задания скорости 4, который определяет задание по скорости движения электроподвижного состава. Устройство содержит блок определения скорости скольжения 5, который определяет задание по скорости скольжения колесной пары. Выход блока задания скорости 4 и выход блока определения скорости скольжения 5 соединены с входами блока сумматора задания 6, который определяет задание по окружной скорости колесной пары как в случае отсутствия избыточного скольжения, так и в случае наличия избыточного скольжения. Устройство содержит датчик скорости 7, который измеряет текущую угловую частоту вращения вала асинхронного тягового двигателя 2. Выход датчика скорости 7 соединен с входом блока вычисления скорости 8, который вычисляет окружную скорость колесной пары. Выход блока сумматора задания 6 соединен с положительным входом блока сумматора ошибки 9 а выход блока вычисления скорости 8 соединен с отрицательным входом блока сумматора ошибки 9. Блок сумматора ошибки 9 вычисляет разницу между значениями выходных сигналов блока сумматора задания 6 и блока вычисления скорости 8. Выход блока сумматора ошибки 9 соединен с входом блока регулятора скорости 10, который на основании закона управления пропорционально-интегрального регулятора скорости вычисляет момент задания и передает значение момента задания системе векторного управления с широтно-импульсной модуляцией 3.

Устройство работает следующим образом.

Блок задания скорости 4 определяет задание по скорости движения электроподвижного состава и передает вычисленное значение на положительный вход блока сумматора задания 6. Блок определения скорости скольжения 5 определяет скорость скольжения колесной пары и передает вычисленное значение блоку сумматора задания 6. Блок сумматора задания 6 определяет задание по окружной скорости колесной пары как сумму выходных значений блока задания скорости 4 и блока определения скорости скольжения 5, и передает вычисленное значение блоку сумматора ошибки 9. Датчик скорости 7 измеряет текущую угловую частоту вращения вала асинхронного тягового двигателя 2 и передает измеренное значение на вход блока вычисления скорости 8, который вычисляет окружную скорость колесной пары. Блок вычисления скорости 8 передает вычисленное значение на отрицательный вход блока сумматора ошибки 9. Блок сумматора ошибки 9 вычитает из выходного значения блока сумматора задания 6 выходное значение блока вычисления скорости 8 и передает вычисленное значение блоку регулятора скорости 10. Блок регулятора скорости 10 вычисляет момент задания на основании закона управления пропорционально-интегрального регулятора и передает вычисленное значение момента задания системе векторного управления с широтно-импульсной модуляцией 3.

Таким образом, предлагаемый способ защиты от боксования электроподвижного состава с асинхронными тяговыми, позволяет реализовать максимально возможные тяговые свойства, по условиям сцепления, путем реализации скольжения колесной пары.

Изобретение относится к управлению тяговой системой транспортных средств с электротягой. Способ защиты от боксования электроподвижного состава с асинхронными тяговыми двигателями заключается в том, что определяют задание по скорости движения электроподвижного состава. Определяют задание по скорости скольжения колесной пары. Определяют задание по окружной скорости колесной пары как сумму задания по скорости движения электроподвижного состава и задания по скорости скольжения колесной пары. Измеряют текущую угловую частоту вращения вала асинхронного тягового двигателя. Переводят угловую частоту вращения вала двигателя в окружную скорость колесной пары. Вычисляют ошибку между заданной окружной скоростью колесной пары и измеренной окружной скоростью колесной пары. На основании вычисленной ошибки определяют момент задания по законам управления пропорционально-интегрального регулятора. Выходное значение пропорционально-интегрального регулятора определяют как задание для векторной системы управления с широтно-импульсной модуляцией. Технический результат заключается в повышении тяговых свойств электроподвижного состава. 1 ил.

Способ защиты от боксования колесных пар электроподвижного состава с асинхронными тяговыми двигателями, заключающийся в том, что определяют задание по скорости движения электроподвижного состава, измеряют текущую угловую частоту вращения вала асинхронного тягового двигателя, переводят угловую частоту вращения вала двигателя в окружную скорость колесной пары, вычисляют ошибку между заданной окружной скоростью колесной пары и измеренной окружной скоростью колесной пары, а далее на основании вычисленной ошибки определяют момент задания по законам управления пропорционально-интегрального регулятора и определяют момент задания как задание для векторной системы управления с широтно-импульсной модуляцией, отличающийся тем, что определяют задание по окружной скорости скольжения колесной пары и далее вычисляют задание по окружной скорости колесной пары как сумму задания по скорости движения электроподвижного состава и задания по окружной скорости скольжения колесной пары.