PL218097B1 - Sposób i układ sterowania falownikowym napędem wielosilnikowych pojazdów trakcyjnych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ sterowania falownikowym napędem wielosilnikowych pojazdów trakcyjnych.

W znanych falownikowych napędach wielosilnikowych pojazdów trakcyjnych stosowane są oddzielne falowniki dla każdego silnika. Falowniki te sterowane są wg zadanego momentu rozruchowego z jednoczesną kontrolą prędkości każdej osi napędowej. Poślizg zestawu kołowego zmniejszający przy stałej częstotliwości falownika moment napędowy powoduje dla utrzymania momentu zadanego konieczność zwiększania częstotliwości falownika doprowadzając do poślizgu rozwiniętego i reakcji układu kontroli i likwidacji poślizgu. Likwidacja poślizgu dokonywana jest przez znaczne obniżenie zadanego momentu napędowego, a tym samym zmniejszeniu średniej wartości momentu napędowego.

W układzie wg wynalazku wykorzystano tzw. zjawisko mikropoślizgu zestawów kołowych, czyli wzrost współczynnika przyczepności koło - szyna w zakresie prędkości 0-1,5 km/h (określanej przez niektórych autorów również procentowo od prędkości pojazdu).

W układzie regulacyjnym gdy dwa silniki napędzającego dwa zestawy kołowe zasilanego z jednego falownika lub dwóch falowników sterowanych synchronicznie wg wyższego sygnału sprzężeń określających moment napędowy lub prąd silników uzyskuje się samoczynne dostosowanie momentu napędowego silnika do przyczepności napędzanych zestawów kołowych.

Ilustruje to przebieg charakterystyk siły przyczepności w funkcji poślizgu zestawów kołowych oraz charakterystyki siły napędowej silników, pokazany na rysunku gdzie:

- Fμ1 i Fμ2 siła przyczepności osi pierwszej i drugiej jednego wózka. Różnice wartości Fμ1 i Fμ2 wynikają z różnych nacisków kół na szyny (dynamiczne odciążanie osi pierwszej wózka podczas rozruchu), lub chwilowego zmniejszenia współczynnika przyczepności μ (rozjazd, miejscowe zanieczyszczenie szyn).

- Vp - prędkość poślizgu zestawów kołowych

- Fn - siła napędowa silników w funkcji poślizgu elektrycznego.

Siła przyczepności zestawów kołowych rośnie wraz ze zwiększeniem prędkości poślizgu kół. Po przekroczeniu wartości maksymalnej siła przyczepności maleje i dla siły napędowej F_n>Fμ prędkość poślizgu rośnie - makropoślizg.

Przy systemie regulacji wg wyższej wartości momentu napędowego częstotliwość i poślizg elektryczny silnika ustalone są dla pracy w punkcie 2 dla prędkości poślizgu V2 i siły F2, czyli dla silnika napędzającego oś drugą. Silnik napędzający oś pierwszą zmniejsza poślizg elektryczny i uzyskuje się stabilny punkt pracy 1 przy prędkości V1 i sile F1, na przecięciu charakterystyki Fn napędowej silnika z krzywą przyczepności Fμ1 pierwszego zestawu kołowego.

Jeżeli nastąpi zmniejszenie siły przyczepności drugiego zestawu kołowego regulacja będzie prowadzona wg momentu rozwijanego przez silnik pierwszy. Silniki, pracują więc z różnym poślizgiem elektrycznym i uzyskuje się samoczynne dostosowanie momentu napędowego silnika do aktualnych warunków przyczepności.

PL 218 097 B1

Proponowany system regulacji daje bardzo dobre efekty zwłaszcza przy chwilowym zmniejszeniu współczynnika przyczepności np. plamy oleju na szynach lub przejazd przez zwrotnicę i skrzyżowanie.

Wartość przenoszonego momentu napędowego przez dwa zestawy kołowe jest większa od średniej wartości przy działaniu układu kontroli i likwidacji poślizgu poprzez zmniejszenie wartości zadanej momentu.

Wynalazek w przykładowym wykonaniu pokazany jest na rysunku przedstawiającym schemat blokowy falownikowego układu napędowego dla dwóch silników napędzających jeden wózek.

Układ napędowy składa się z dwóch silników asynchronicznych 1 i 2 zasilanych z jednego falownika lub dwóch falowników sterowanych synchronicznie 3, źródła zasilającego 4 (sieć trakcyjna), filtru wejściowego 5, 6, członów pomiaru prądu silników 7, 8, członu pomiaru napięcia kondensatorów filtru 9 oraz sterownika napędu 10 i zadajnika momentu napędowego 11.

Sposób sterowania napędem jest następujący:

Sterowniki na podstawie pomiarów 7 i 8 prądów fazowych silników 1 i 2 oraz wartości napięcia kondensatora filtru sieciowego 6, wysyła ciąg impulsów, tak aby moment napędowy silników odpowiadał momentowi zadane nastawnikiem 11. Regulacja częstotliwością falownika dokonywana jest wg wyższego wyliczonego przez sterowniki momentu napędowego.

Wobec różnych wartości nacisków na każdy z zestawów kołowych wózka siły przyczepności koło szyna i prędkość poślizgu mechanicznego też są różne.

Zestaw kołowy np. napędzany przez silnik 1 o niższej wartości przyczepności osiągając większą wartość prędkości poślizgu mechanicznego kół. Prędkość obrotowa silnika 1 napędzającego ten zestaw jest więc wyższa niż silnika 2. Dla danej częstotliwości pracy falownika silnik 1 ma mniejszy poślizg elektryczny więc pracuje z mniejszą wartością momentu napędowego. Regulacja procesu rozruchu czyli zmiana częstotliwości falownika prowadzona jest więc wg momentu napędowego silnika 2.

Dla zakresu prędkości mikropoślizgu 1,0+1,5 km/h uzyskuje się więc samoczynne dostosowanie momentu napędowego silnika 1 do przyczepności napędzanego zestawu kołowego przez zmniejszenie poślizgu elektrycznego 0,1+2 Hz w wyniku zwiększenia prędkości silnika 1.

Przy chwilowym zmniejszeniu przyczepności jednego zestawu kołowego regulacje przejmuje silnik rozwijający większy moment.

Claims (2)

1. Sposób sterowania falownika napędem wielosilnikowych pojazdów trakcyjnych w którym ciąg impulsów sterujących pracą, falownika jest generowany stosownie do wartości zadanego momentu napędowego, znamienny tym, że na podstawie pomiaru wartości prądu 7 i 8 silników 1 i 2 oraz pomiaru napięcia 9 kondensatora 6 sterownik 10 określa wartość momentu napędowego silników 1 i 2 i wysyła ciąg impulsów sterujących częstotliwością falownika 3, stosownie do wyższej wartości momentu napędowego.

2. Układ sterowania falownikowym napędem wielosilnikowym pojazdów trakcyjnych składający się z asynchronicznych silników 1 i 2, falownika 3, układu zasilającego 4, 5, 6, członów pomiaru prądu 7 i 8, członu pomiaru napięcia 9, sterownika 10, zadajnika 11, znamienny tym, że dwa silniki 1 i 2 zasilane są z jednego lub dwóch sterowanych synchronicznie falowników 3.