Аналитический расчет энергетических показателей системы автономный инвертор напряжения – асинхронный двигатель в тяговом электроприводе электроподвижного состава

Рассмотрен аналитический метод расчета мгновенных значений фазного тока асинхронного двигателя, который дает возможность определить энергетические характеристики электромагнитных процессов системы автономный инвертор напряжения – асинхронный двигатель.

Известно, что добавочные потери в тяговом асинхронном электродвигатели (ТАЭД) от несинусоидальности фазного напряжения составляют порядка 2…2,5 % от всей потребляемой мощности.

Определив энергетические показатели системы автономный инвертор напряжения – асинхронный двигатель (АИН – АД), можно минимизировать добавочные потери в АД, исходя из входных и выходных значений параметров системы (тока, напряжения и мощности).

Аналитический метод расчета мгновенных значений фазного тока дает возможность вычислить энергетические характеристики электромагнитных процессов в системе АИН – АД, а именно: среднее и действующее значения токов и напряжений, гармонический состав, коэффициент гармоник, коэффициент искажений и т.д.

На основании этого расчета легко определить ток в любой точке инвертора, ток через диод и через фильтр.

Рассчитываем среднее значение тока на входе инвертора, где iф(t) – фазный ток.

Определив с помощью предыдущей формулы среднее значение тока на входе инвертора, находим мощность на входе инвертора Pd = Id·Ud, где Id и Ud – ток и напряжения на входе инвертора.

Действующее значение фазного тока

Действующее значение первой гармоники фазного тока

Общее действующее значение напряжения определяется при γ = π/8, где Ud – входное напряжение инвертора.

Действующее значение первой гармоники напряжения, где U1а – амплитудное значение первой гармоники напряжения.

Коэффициенты искажения напряжения и тока расчитываются по формуле, где U¹ – действующее значение первой гармоники; U – общее действующее значение напряжения и тока I¹ – действующее значение первой гармоники тока; I – общее действующее значение тока.

Рассчитываем коэффициенты гармоник напряжения и тока, а также действующие значения высших гармоник напряжения и тока: коэффициент гармоник напряжения,

действующее значение высших гармоник напряжения,

коэффициент гармоник тока,

действующее значение высших гармоник тока.

Поскольку по действующему значению напряжения и тока судить о форме кривых соответствующих периодических несинусоидальних электрических величин нельзя, пользуются коэффициентом формы и коэффициентом искажения формы кривых.

Определяем коэффициент формы напряжения,

при этом

Коэффициент формы тока

где среднее значение тока

Коэффициент мощности инвертора.

Аналитический расчет энергетических показателей системы АИН – АД в ТАЭП дает возможность определить: оптимальные режимы работы системы АИН – АД и оптимальные режимы работы ТАЭП с питающей сетью.

Данный аналитический расчет справедлив для разных схемотехнических решений АИН и любых форм выходного напряжения.

Список использованной литературы

1. Гусевский Ю. И. Расчет фазных токов инвертора методом двух составляющих / Ю. И. Гусевский, С. Н. Полторак, М. В. Мажинский // Электротехн. пром-сть. Сер. Тяговое и подъемно–трансп. электро-оборуд. – 1984. – № 6(96). С. 6–8.
2. Гусевський Ю.І. Розрахунок фазних струмів двофазної системи «Автономний інвертор напруги – Асинхронний двигун» / Ю.І. Гусевський, О.В. Пасько, В.П Шаповал //Зб. Наук. праць УкрДАЗТ. – 2000. – №44. – С. 59-62.
3. Гусевский Ю.И. Двухфазный тяговый электропривод при улучшенной форме питающего напряжения / Ю.И. Гусевский, А.В. Бондаренко, – Інформаційно – керуючі системи на залізничному транспорті. – 2007. – № 4 (Додаток). – С. 5-6.

---