Розробка та дослідження тягового асинхронного електропривода для електровоза постійного струму

Abstract

UA: Об’єктом дослідження є модернізований тяговий електропривод та система керування електровозу ЧС-7. Метою дослідження є пошук засобів для підвищення енегроефективності електровозу за рахунок застосування систем керування. У магістерській кваліфікаційній роботі проведено дослідження можливостей модернізації електровоза постійного струму серії ЧС-7 шляхом удосконалення його тягового електроприводу. З метою підвищення надійності, енергоефективності та зниження експлуатаційних витрат запропоновано заміну існуючих тягових електродвигунів постійного струму на частотно-регульовані асинхронні двигуни. У роботі розглянуто варіанти структури системи живлення та обґрунтовано вибір оптимальної схеми перетворення електроенергії. Проведено розрахунок параметрів силового інвертора, що забезпечує формування керованої напруги та частоти для живлення асинхронних тягових приводів. Особливу увагу приділено розробці системи керування електроприводом, у якій застосовано ПІ-регулятори для забезпечення стабільності, швидкодії та точності керування в умовах змінних експлуатаційних режимів. У завершальній частині роботи виконано техніко-економічне обґрунтування впровадження модернізованої системи, що підтверджує доцільність запропонованих технічних рішень та їх позитивний вплив на ефективність роботи електровозів.

EN: The object of research are modernized control system of electric traction electric locomotive ChS7. The aim of research is search for means to increase the efficiency of the electric locomotive through the application of control systems. In this Master’s thesis, the possibilities for modernizing the DC electric locomotive of the CHS-7 series have been investigated through the improvement of its traction electric drive system. To enhance the overall reliability, energy efficiency, and reduce operational costs, a replacement of the existing DC traction motors with variable- frequency controlled induction motors has been proposed. The study examines various configurations of the motor power supply system and justifies the selection of the optimal power conversion architecture. The key parameters of the power inverter, responsible for supplying adjustable voltage and frequency to the induction traction motors, have been calculated. Special attention is given to the development of a control system for the traction drive, where PI-controllers are implemented to ensure high stability, dynamic performance, and control accuracy under varying operational conditions. In the final section, a techno-economic assessment of the proposed modernization is carried out, demonstrating the feasibility of the suggested solutions and confirming their positive influence on the operational efficiency of the locomotive.