Сглаживание пиковых нагрузок в частотно-регулируемом электроприводе трамвая с системой хранения энергии на базе суперконденсаторов

Abstract

Рассмотрена проблема снижения пиковых нагрузок на систему энергоснабжения в частотно-регулируемом электроприводе. Показано, что при пусковых режимах работы городского транспорта в условиях слабой контактной сети постоянного тока могут возникать значительные падения напряжения, что негативно отражается на работе других потребителей. Предложено в системе частотно-регулируемого электропривода использовать дополнительный источник питания, включающий в себя блок суперконденсаторов и двунаправленный DC-DC преобразователь с собственной системой автоматического управления. В основе построения системы автоматического управления DC-DC преобразователем для устройства хранения энергии на базе суперконденсаторов лежит теория систем подчиненного регулирования координат. При синтезе регулятора тока для одноконтурной системы использованы методы технической линеаризации нелинейностей объекта управления. Для проверки разработанных алгоритмов управления применены методы математического моделирования на основе структурных схем. Для получения переходных процессов использовано приложение Simulink программного пакета MATLAB. При моделировании системы частотно-регулируемого электропривода трамвая с накопителями электрической энергии не учитывалась дискретность DC-DC преобразователя и преобразователя частоты. В моделях использованы средние значения переменных за период дискретности преобразователя. Рассмотрены несколько вариантов алгоритмов управления для решения задачи ограничения пиковой мощности, потребляемой от контактного источника питания во время пусковых режимов электропривода городского транспорта. Предложен вариант системы накопления энергии, ограничивающий энергопотребление электропривода от контактной линии на заданном уровне, обеспечивая при этом необходимые технологические режимы работы электропривода трамвая. Приведены структурные схемы и алгоритмы управления. Представлены результаты моделирования частотно-регулируемого электропривода трамвая с системой накопления энергии, доказывающие эффективность разработанных алгоритмов управления.