|
ВЕНТИЛЬНО – ИНДУКТОРНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ДЛЯ ЭЛЕКТРОТРАНСПОРТА
За последние 20 лет в мире выполнен большой объем исследований и разработок нового вида электрических машин – вентильно–индукторных двигателей (ВИД) и базирующихся на них электроприводов. Этому способствует:
Анализ научно – технической информации, посвященной этому направлению, позволяет сделать вывод о перспективности применения электроприводов с ВИД в качестве тяговых, в особенности для городского и напольного электротранспорта. Предпосылками для этого, кроме уже отмеченных особенностей ВИД, служат его удобная для целей тяги естественная характеристика момент/частота вращения и способность обеспечивать постоянство мощности в широком диапазоне частоты вращения, имея при этом высокий коэффициент полезного действия. Широкое внедрение IGBT–транзисторов и современных микроконтроллеров позволяет создавать относительно недорогие силовые преобразователи (ШИМ – инверторы) требуемой мощности и формировать характеристики электропривода, отличающиеся большой гибкостью и высокой эффективностью. Фирмой «ЭлКоН» было принято решение разработать вентильно – индукторный электропривод с питанием от аккумуляторной батареи для электротележки грузоподъемностью 2 тонны. Разработка предполагает двоякое назначение: замену морально устаревшего релейно-контакторного привода тележки с двигателем постоянного тока и проведение широких исследований тягового электропривода с ВИД, имея в виду перспективу его внедрения на городском электротранспорте (в первую очередь для троллейбусов). В содружестве с лабораторией “Motorola” Новосибирского Технического университета разработан вентильно – индукторный привод мощностью 5,5 кВт. Электропривод включает в себя ВИД с датчиками положения, микропроцессорную систему управления и ШИМ-инвертор. ВИД имеет следующие технические данные:
Изготовлен макетный образец вентильно-индукторного электропривода. Силовая часть ШИМ-инвертора выполнена на IGBT-модулях с номинальным током 200 А и напряжением 600 В.
Система управления электроприводом, выполненная на базе микроконтроллера Motorola, реализует регулирование частоты вращения двигателя, регулирование тока в фазах двигателя и управление углами включения и выключения импульсов тока в фазах двигателя. На выходе микроконтроллер формирует импульсы для управления модулями силовой части инвертора. Импульсы управления от микроконтроллера усиливаются и формируются для управления модулями силовой части ШИМ-инвертора драйверами International Rectifier. Конструктивно система управления выполнена в виде двух печатных плат.
Система управления электропривода Управление движением тележки в эксплуатации осуществляется с помощью 10-тиступенчатого ножного задатчика, по форме унифицированного с существующей педалью управления и двухпозиционным переключателем направления движения. Во время наладки, испытаний и исследований управление электроприводом и корректировка его параметров осуществляется с помощью персонального компьютера, на экран которого могут быть выведены все контролируемые и корректируемые параметры системы управления инвертором и системы регулирования приводом. Макетный образец привода прошел стендовые испытания. Результаты испытаний показали вполне удовлетворительное соответствие расчетных и опытных показателей двигателя, исполнение приводом всех заложенных в него функций: разгон двигателя до заданной частоты вращения с заданным темпом, переход с одной скоростной характеристики на другую, торможение с рекуперацией энергии, реверсирование. Результаты испытаний электропривода с ВИД показывают хорошее совпадение заданных и реализованных параметров электропривода, что подтверждает корректность разработанной системы автоматизированного проектирования электропривода. Изготовлен опытный образец вентильно – индукторного привода той же мощности, предназначенный для установки на электротележку. В нем применены комплектующие тех же типов, что и в макетном образце и используются силовые модули отечественного производства. Следует отметить, что установленная мощность разработанного преобразователя значительно (в 5-6 раз) больше номинальной мощности привода электротележки, так как все комплектующие преобразователя позволяют поднять питающее напряжения до 400-500 В и таким образом увеличить выходную мощность. |
большая простота устройства ВИД,
определяющая
