Алгоритмы управления и технические решения в тяговом электроприводе карьерных самосвалов
Ключевые слова:
карьерный самосвал, тяговый электропривод, конструкция шкафа управления, системы управления, бездатчиковое управление, векторное управление, частотное управление, моделирование, испытания
Аннотация
Электрический привод постоянного или переменного тока является основным типом привода в карьерных самосвалах грузоподъёмностью 90 т и выше. Надёжная и экономичная работа тяговых электроприводов – одно из ключевых условий успешной эксплуатации карьерных самосвалов. Конструкция преобразователей редко раскрывается её создателями, а управление электродвигателями осуществляется с использованием информации от датчиков скорости. В статье подробно рассмотрены новые конструктивные решения и управление без использования датчиков на валу тяговых электродвигателей карьерных самосвалов БЕЛАЗ. Рациональная конструкция шкафа преобразователей и систем управления для самосвала грузоподъёмностью 136 т обеспечила минимизацию паразитных параметров, ощутимое снижение себестоимости, повышение надёжности, ремонтопригодности и технологичности изготовления. Ходовые испытания самосвала БЕЛАЗ грузоподъёмностью 90 т с бездатчиковым управлением подтвердили высокое качество работы во всех режимах, в том числе при маневрировании на низких скоростях, удержании на уклоне, движении по обледенелому покрытию. Внедрение полученных результатов в комплекты тягового электрооборудования самосвалов грузоподъёмностью 90–240 т обеспечит снижение их себестоимости и повышение надёжности без снижения качества управления.
Литература
1. Казубенко А.Ф. Самосвалы БелАЗ с электромеханической передачей. – Уголь, 2019, № 5(1118), с. 50–51.
2. Егоров А.Н., Бигель А.Н. Карьерные самосвалы с электромеханической трансмиссией переменно-переменного тока. – Горный журнал, 2013, № 1, с. 50–51.
3. Казубенко А.Ф. Применение электромеханической трансмиссии на карьерных самосвалах БЕЛАЗ. – Горная промышленность, 2018, № 6(142), с. 21–23.
4. Андреева Л.И., Ушаков Ю.Ю. Исследование эксплуатационной надежности карьерных автосамосвалов. – Известия Уральского государственного горного университета, 2016, № 3(43), с. 74–77.
5. Виноградов А.Б. и др. Модернизация электротрансмиссии карьерных самосвалов по результатам длительной эксплуатации. – Горный журнал, 2022, № 4, с. 106–112.
6. Анучин А.С. и др. Измерение производной тока с использованием дельта-сигма-модулятора для бездатчикового управления тяговым электроприводом. – Известия высших учебных заведений. Приборостроение, 2020, т. 63, № 8, с. 711–719.
7. Александров А.Л., Колодкин М.С. Координатный наблюдатель для системы управления асинхронным тяговым электроприводом. – Вестник Всероссийского научно-исследовательского и проектно-конструкторского института электровозостроения, 2016, № 2(72), с. 13–22.
8. Мезенцев Н.В., Гейко Г.В. Идентификация параметров асинхронного привода с использованием генетического алгоритма. – Электротехнические системы и комплексы, 2014, № 4(25), с. 14–17.
9. Опейко О.Ф., Пташник А.И., Хильмон В.И. Тяговый электропривод с бездатчиковой системой векторного управления. – Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ, 2010, № 6, с. 37–43.
10. Аносов В.Н., Кавешников В.М., Саидов С.А. Синтез нейрорегулятора мощности в системе бездатчикового тягового электропривода. – Омский научный вестник, 2021, № 2(176), с. 31–35.
11. Кулинич Ю.М. и др. Моделирование векторного управления асинхронным приводом вспомогательных машин электроподвижного состава. – Вестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта, 2022, т. 81, № 1, с. 23–30.
12. Патент RU 2692288 C1. Тяговый электропривод автономного транспортного средства / А.Е. Козярук и др., 2019.
13. Пат. RU 2653945 C1. Энергоэффективный тяговый электропривод автономного транспортного средства / А.Е. Козярук, А.М. Камышьян, 2018.
14. Пат. RU 151733 U1. Шестифазная вентильная электромеханическая система переменного тока с расщепленной трехфазной обмоткой / В.М. Терешкин и др., 2015.
15. Пат. RU 2670563 C1. Устройство управления для электромоторного транспортного средства и способ управления для электромоторного транспортного средства / А. Савада и др., 2018.
16. Пат. RU 2666072 C2. Устройство управления для электромоторного транспортного средства и способ управления для электромоторного транспортного средства / А. Савада и др., 2018.
17. Свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ № 2015611555 РФ. Система управления тяговым электроприводом автосамосвала грузоподъемностью 90 тонн / Н.А. Серов и др., 2015.
18. Виноградов А.Б. и др. Результаты разработки и испытаний комплекта тягового электрооборудования карьерного самосвала грузоподъемностью 240 т. – Электротехника, 2015, № 3, с. 39–45.
19. Виноградов А.Б., Глебов Н.А. Системы управления моментом в асинхронном электроприводе без датчика скорости. – Труды X Международной конференции по автоматизированному электроприводу АЭП 2018, 2018, с. 85–90.
20. Виноградов А.Б. Моделирование динамических процессов частотно-управляемого асинхронного двигателя с учетом потерь в стали, насыщения и поверхностного эффекта. – Известия высших учебных заведений. Электромеханика, 2005, № 3, с. 38–43.
#
1. Kazubenko A.F. Ugol' – in Russ. (Coal), 2019, No. 5(1118), pp. 50–51.
2. Egorov A.N., Bigel' A.N. Gornyy zhurnal – in Russ. (Mining Journal), 2013, No. 1, pp. 50–51.
3. Kazubenko A.F. Gornaya promyshlennost' – in Russ. (Mining Industry), 2018, No. 6(142), pp. 21–23.
4. Andreeva L.I., Ushakov Yu.Yu. Izvestiya Ural'skogo gosu-darstvennogo gornogo universiteta – in Russ. (Proceedings of Ural State Mining University), 2016, No. 3(43), pp. 74–77.
5. Vinogradov A.B. et al. Gornyy zhurnal – in Russ. (Mining Journal), 2022, No. 4, pp. 106–112.
6. Anuchin А.S. et al. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy. Priborostroenie – in Russ. (Proceedings of the Institutes of Higher Education. Instrument Engineering), 2020, vol. 63, No. 8, pp. 711–719.
7. Aleksandrov A.L., Kolodkin M.S. Vestnik Vserossiyskogo nauchno-issledovatel'skogo i proektno-konstruktorskogo instituta elektrovozostroeniya – in Russ. (Bulletin of the All-Russian Research and Development Institute of Electric Locomotives), 2016, No. 2(72), pp. 13–22.
8. Mezentsev N.V., Geyko G.V. Elektrotekhnicheskie sistemy i kompleksy – in Russ. (Electrotechnical Systems and Complexes), 2014, No. 4(25), pp. 14–17.
9. Opeyko O.F., Ptashnik A.I., Khil'mon V.I. Energetika. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy i energeticheskikh ob"edineniy SNG – in Russ. (Energetics. Proceedings of the Institutes of Higher Education and Energy Associations of the CIS), 2010, No. 6, pp. 37–43.
10. Anosov V.N., Kaveshnikov V.M., Saidov S.A. Omskiy nauchnyy vestnik – in Russ. (Omsk Scientific Bulletin), 2021, No. 2(176), pp. 31–35.
11. Kulinich Yu.М. et al. Vestnik Nauchno-issledovatel'skogo instituta zheleznodorozhnogo transporta – in Russ. (Bulletin of the Research Institute of Railway Transport), 2022, vol. 81, No. 1, pp. 23–30.
12. Pаt. RU 2692288 C1. Tyagovyy elektroprivod avtonomnogo transportnogo sredstva (Traction Electric Drive of an Autonomous Vehicle) / А.Е. Kozyaruk et al., 2019.
13. Pаt. RU 2653945 C1. Energoeffektivnyy tyagovyy elektroprivod avtonomnogo transportnogo sredstva (Energy-Efficient Traction Electric Drive of an Autonomous Vehicle) / А.Е. Kozyaruk, А.М. Ka-mysh'yan, 2018.
14. Pаt. RU 151733 U1. Shestifaznaya ventil'naya elektromekhani-cheskaya sistema peremennogo toka s rasshcheplennoy trekhfaznoy obmotkoy (Six-Phase Valve Electromechanical Alternating Current System with Split Three-Phase Winding) / V.M. Tereshkin et al., 2015.
15. Pаt. RU 2670563 C1. Ustroystvo upravleniya dlya elektro-motornogo transportnogo sredstva i sposob upravleniya dlya elektro-motornogo transportnogo sredstva (Control Device for an Electric Motor Vehicle and Control Method for an Electric Motor Vehicle) / А. Savada et al., 2018.
16. Pаt. RU 2666072 C2. Ustroystvo upravleniya dlya elektromotornogo transportnogo sredstva i sposob upravleniya dlya elektromotornogo transportnogo sredstva (Control Device for an Electric Motor Vehicle and Control Method for an Electric Motor Vehicle) / А. Savada et al., 2018.
17. Certificate of state registration of a computer program No. 2015611555 RF. Sistema upravleniya tyagovym elektroprivodom avtosamosvala gruzopod"emnost'yu 90 tonn (Electric traction drive control system of a dump truck with a lifting capacity of 90 tons) / N.А. Serov et al., 2015.
18. Vinogradov A.B. et al. Electrotehnika – in Russ. (Electrical Engineering), 2015, No. 3, pp. 39–45.
19. VINOGRADOV A.B., GLEBOV N.А. Trudy X Mezhdunarodnoy konferentsii po avtomatizirovannomu elektroprivodu AEP 2018 – in Russ. (Proceedings of X International Conference on Electrical Power Drive Systems (ICEPDS), 2018, pp. 85–90.
20. Vinogradov A.B. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy. Elektromekhanika – in Russ. (Proceedings of the Institutes of Higher Education. Electromechanics), 2005, No. 3, pp. 38–43
2. Егоров А.Н., Бигель А.Н. Карьерные самосвалы с электромеханической трансмиссией переменно-переменного тока. – Горный журнал, 2013, № 1, с. 50–51.
3. Казубенко А.Ф. Применение электромеханической трансмиссии на карьерных самосвалах БЕЛАЗ. – Горная промышленность, 2018, № 6(142), с. 21–23.
4. Андреева Л.И., Ушаков Ю.Ю. Исследование эксплуатационной надежности карьерных автосамосвалов. – Известия Уральского государственного горного университета, 2016, № 3(43), с. 74–77.
5. Виноградов А.Б. и др. Модернизация электротрансмиссии карьерных самосвалов по результатам длительной эксплуатации. – Горный журнал, 2022, № 4, с. 106–112.
6. Анучин А.С. и др. Измерение производной тока с использованием дельта-сигма-модулятора для бездатчикового управления тяговым электроприводом. – Известия высших учебных заведений. Приборостроение, 2020, т. 63, № 8, с. 711–719.
7. Александров А.Л., Колодкин М.С. Координатный наблюдатель для системы управления асинхронным тяговым электроприводом. – Вестник Всероссийского научно-исследовательского и проектно-конструкторского института электровозостроения, 2016, № 2(72), с. 13–22.
8. Мезенцев Н.В., Гейко Г.В. Идентификация параметров асинхронного привода с использованием генетического алгоритма. – Электротехнические системы и комплексы, 2014, № 4(25), с. 14–17.
9. Опейко О.Ф., Пташник А.И., Хильмон В.И. Тяговый электропривод с бездатчиковой системой векторного управления. – Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ, 2010, № 6, с. 37–43.
10. Аносов В.Н., Кавешников В.М., Саидов С.А. Синтез нейрорегулятора мощности в системе бездатчикового тягового электропривода. – Омский научный вестник, 2021, № 2(176), с. 31–35.
11. Кулинич Ю.М. и др. Моделирование векторного управления асинхронным приводом вспомогательных машин электроподвижного состава. – Вестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта, 2022, т. 81, № 1, с. 23–30.
12. Патент RU 2692288 C1. Тяговый электропривод автономного транспортного средства / А.Е. Козярук и др., 2019.
13. Пат. RU 2653945 C1. Энергоэффективный тяговый электропривод автономного транспортного средства / А.Е. Козярук, А.М. Камышьян, 2018.
14. Пат. RU 151733 U1. Шестифазная вентильная электромеханическая система переменного тока с расщепленной трехфазной обмоткой / В.М. Терешкин и др., 2015.
15. Пат. RU 2670563 C1. Устройство управления для электромоторного транспортного средства и способ управления для электромоторного транспортного средства / А. Савада и др., 2018.
16. Пат. RU 2666072 C2. Устройство управления для электромоторного транспортного средства и способ управления для электромоторного транспортного средства / А. Савада и др., 2018.
17. Свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ № 2015611555 РФ. Система управления тяговым электроприводом автосамосвала грузоподъемностью 90 тонн / Н.А. Серов и др., 2015.
18. Виноградов А.Б. и др. Результаты разработки и испытаний комплекта тягового электрооборудования карьерного самосвала грузоподъемностью 240 т. – Электротехника, 2015, № 3, с. 39–45.
19. Виноградов А.Б., Глебов Н.А. Системы управления моментом в асинхронном электроприводе без датчика скорости. – Труды X Международной конференции по автоматизированному электроприводу АЭП 2018, 2018, с. 85–90.
20. Виноградов А.Б. Моделирование динамических процессов частотно-управляемого асинхронного двигателя с учетом потерь в стали, насыщения и поверхностного эффекта. – Известия высших учебных заведений. Электромеханика, 2005, № 3, с. 38–43.
#
1. Kazubenko A.F. Ugol' – in Russ. (Coal), 2019, No. 5(1118), pp. 50–51.
2. Egorov A.N., Bigel' A.N. Gornyy zhurnal – in Russ. (Mining Journal), 2013, No. 1, pp. 50–51.
3. Kazubenko A.F. Gornaya promyshlennost' – in Russ. (Mining Industry), 2018, No. 6(142), pp. 21–23.
4. Andreeva L.I., Ushakov Yu.Yu. Izvestiya Ural'skogo gosu-darstvennogo gornogo universiteta – in Russ. (Proceedings of Ural State Mining University), 2016, No. 3(43), pp. 74–77.
5. Vinogradov A.B. et al. Gornyy zhurnal – in Russ. (Mining Journal), 2022, No. 4, pp. 106–112.
6. Anuchin А.S. et al. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy. Priborostroenie – in Russ. (Proceedings of the Institutes of Higher Education. Instrument Engineering), 2020, vol. 63, No. 8, pp. 711–719.
7. Aleksandrov A.L., Kolodkin M.S. Vestnik Vserossiyskogo nauchno-issledovatel'skogo i proektno-konstruktorskogo instituta elektrovozostroeniya – in Russ. (Bulletin of the All-Russian Research and Development Institute of Electric Locomotives), 2016, No. 2(72), pp. 13–22.
8. Mezentsev N.V., Geyko G.V. Elektrotekhnicheskie sistemy i kompleksy – in Russ. (Electrotechnical Systems and Complexes), 2014, No. 4(25), pp. 14–17.
9. Opeyko O.F., Ptashnik A.I., Khil'mon V.I. Energetika. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy i energeticheskikh ob"edineniy SNG – in Russ. (Energetics. Proceedings of the Institutes of Higher Education and Energy Associations of the CIS), 2010, No. 6, pp. 37–43.
10. Anosov V.N., Kaveshnikov V.M., Saidov S.A. Omskiy nauchnyy vestnik – in Russ. (Omsk Scientific Bulletin), 2021, No. 2(176), pp. 31–35.
11. Kulinich Yu.М. et al. Vestnik Nauchno-issledovatel'skogo instituta zheleznodorozhnogo transporta – in Russ. (Bulletin of the Research Institute of Railway Transport), 2022, vol. 81, No. 1, pp. 23–30.
12. Pаt. RU 2692288 C1. Tyagovyy elektroprivod avtonomnogo transportnogo sredstva (Traction Electric Drive of an Autonomous Vehicle) / А.Е. Kozyaruk et al., 2019.
13. Pаt. RU 2653945 C1. Energoeffektivnyy tyagovyy elektroprivod avtonomnogo transportnogo sredstva (Energy-Efficient Traction Electric Drive of an Autonomous Vehicle) / А.Е. Kozyaruk, А.М. Ka-mysh'yan, 2018.
14. Pаt. RU 151733 U1. Shestifaznaya ventil'naya elektromekhani-cheskaya sistema peremennogo toka s rasshcheplennoy trekhfaznoy obmotkoy (Six-Phase Valve Electromechanical Alternating Current System with Split Three-Phase Winding) / V.M. Tereshkin et al., 2015.
15. Pаt. RU 2670563 C1. Ustroystvo upravleniya dlya elektro-motornogo transportnogo sredstva i sposob upravleniya dlya elektro-motornogo transportnogo sredstva (Control Device for an Electric Motor Vehicle and Control Method for an Electric Motor Vehicle) / А. Savada et al., 2018.
16. Pаt. RU 2666072 C2. Ustroystvo upravleniya dlya elektromotornogo transportnogo sredstva i sposob upravleniya dlya elektromotornogo transportnogo sredstva (Control Device for an Electric Motor Vehicle and Control Method for an Electric Motor Vehicle) / А. Savada et al., 2018.
17. Certificate of state registration of a computer program No. 2015611555 RF. Sistema upravleniya tyagovym elektroprivodom avtosamosvala gruzopod"emnost'yu 90 tonn (Electric traction drive control system of a dump truck with a lifting capacity of 90 tons) / N.А. Serov et al., 2015.
18. Vinogradov A.B. et al. Electrotehnika – in Russ. (Electrical Engineering), 2015, No. 3, pp. 39–45.
19. VINOGRADOV A.B., GLEBOV N.А. Trudy X Mezhdunarodnoy konferentsii po avtomatizirovannomu elektroprivodu AEP 2018 – in Russ. (Proceedings of X International Conference on Electrical Power Drive Systems (ICEPDS), 2018, pp. 85–90.
20. Vinogradov A.B. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy. Elektromekhanika – in Russ. (Proceedings of the Institutes of Higher Education. Electromechanics), 2005, No. 3, pp. 38–43
