Study of the asynchronous traction drives operating modes by computer simulation. Part 1: Problem formulation and computer model

In this paper, the problems arising from the design of electric locomotives with asynchronous traction drive (with three-phase AC induction motors) are considered as including the debugging of control algorithms. The electrical circuit provides the individual (by axle) control of traction motors. This allows realizing the operational disconnection/connection of one or more axles in the automatic mode, with account of actual load. In perspective, the evaluation of locomotive's energy efficiency at the realization of various control algorithms must be obtained. Another objective is to research the dynamic processes in various modes of the electric locomotive operation (start and acceleration, traction regime, coasting movement, wheel-slide protection, etc). To solve these problems, a complex computer model based on the representation of AC traction drive as controlled electromechanical system, is developed in Part 1. The description of methods applied in modeling of traction drive elements (traction motors, power converters, control systems), as well as of mechanical part and of "wheel-rail" contact, is given. The control system provides the individual control of the traction motors. Part 2 of the paper focuses on the results of dynamic processes modeling in various modes of electric locomotive operation.

В настоящей статье, рассматриваются проблемы, возникающие при проектировании электровозов с асинхронным тяговым приводом (АТП), в том числе отладка алгоритмов управления. В электрической схеме предусмотрено индивидуальное (поосное) регулирование тяговых двигателей, что дает возможность оперативного отключения/подключения одной или нескольких осей в автоматическом режиме, с учетом реальной нагрузки. В перспективе, должна быть получена оценка энергетической эффективности электровоза при реализации различных алгоритмов управления. Другой целью исследования является изучение динамических процессов в различных режимах работы электровоза (трогание с места, тяга, выбег, подавление боксования и т.д.). Для решения указанных проблем, в части 1 разработана комплексная компьютерная модель, основанная на представлении АТП как управляемой электромеханической системы. Приводится описание методов, использованных при моделировании элементов тягового привода (тяговых двигателей, силовых преобразователей, систем управления), также как механической части и контакта «колесо-рельс». Система управления обеспечивает индивидуальное регулирование тяговых двигателей. В части 2 сосредоточены результаты моделирования динамических процессов в различных режимах работы электровоза.