Об'єктом дослідження є тяговий привод постійного струму. Предметом дослідження є широтно-імпульсний перетворювач(ШІП) і можливість його використання у тяговому приводі постійного струму.
Схема ШІП, що реалізував чотирьохквадратний режим роботи приводу, показана на рис.1.



Найбільш простий спосіб управління ШІП по ланцюгу якоря – симетричний. При симетричному способі в стані перемикання знаходяться всі чотири транзисторні ключі моста, а напруга на виході ШІП представляє собою імпульси, тривалість яких регулюється вхідним сигналом. Недоліком ШІП з симетричним управлінням є двохполярна напруга на навантаженні і, у зв'язку з цим, підвищені пульсації струму в якорі виконавчого двигуна.
В випадку несиметричного управління перемикаються транзисторні ключі фазної групи VT3 і VT4 (ключі VT1 і VT2 при протилежній полярності вхідного сигналу), транзистор VT1 постійно відкритий і насичений, а ключ VT2 постійно закритий. Транзисторні ключі VT3 і VT4 перемикаються в протифазі, забезпечуючи протікання струму якоря від противо-ЕРС двигуна. При цьому на виході ШІП формуються однополярні імпульси і середня напруга на виході рівно нулю, коли відносна тривалість включення одного з нижніх по схемі рис. 1 транзисторів γ0=0.
Недоліком розглянутого способу управління є те, що верхні по схемі ключі (VT1 і VT3) по струму завантажені більше, ніж нижні. Цей недолік може бути усунений якщо при будь-якому знаку вхідного сигналу в стані перемикання знаходяться всі чотири ключі моста, при цьому частота перемикання кожного з них в двічі менше частоти напруги на виході. Управляючі сигнали транзисторних ключів однієї фази моста VT1, VT2 і VT3, VT4 постійно знаходяться в протифазі; при цьому ключі перемикаються через період напруги виходу. Цим досягаються однакові умови роботи напівпровідникових приладів в мостовій схемі.
Функціональна схема системи керування електроприводом з зовнішнім контуром регулювання швидкості приведена на рис.2.



Моделювання виконано за допомогою пакету MatLab на примері акумуляторного електровоза АМ8Д з двома тяговими двигунами ДПТР-12.
В якості датчика швидкості (ДШ) використаний швидкостемір рудниковий 2СР, принцип дії якого заснований на залежності електричного струму, що виробляється перетворювачем (датчиком) швидкостеміру при обертанні колеса електровоза, від швидкості руху составу.
Робота системи при урахуванні дискретності вимірювання датчика швидкості (для швидкостеміра рудникового 2СР – дискретність вимірювання швидкості – 0,1 км/год) і при використанні симетричного способу управління ШІП приведена на рис.3.