牵引电机冷却风机传动系统节能运行控制

牵引电机冷却风机是机车辅助传动系统的主要组成部分,为确保机车正常运行起重要作用,其性能的好坏直接影响机车的经济性、可靠性。冷却风机由异步电机驱动,异步电机变频调速系统有很好的节能运行特性。目前国内外开始重视机车辅助传动异步电机节能运行控制研究,以减少辅助功率的消耗,提高机车的经济性。本文研究基于牵引电机温升的冷却风机传动系统节能运行控制方法,通过变频调速实时调节风机驱动电机转速来提高辅助传动系统的能量利用率,实现节能降耗运行。文中详细说明了机车辅助传动系统的结构,并对异步电机传动控制系统的节能运行控制方法进行了综述。介绍了基于电机数学模型的损耗最小法、在线搜索法以及基于整个控制系统协调运行的优化控制策略,并对其各自的优缺点进行了对比。考虑到电机温升检测的传统方法存在需添加相应软硬件、成本高的问题以及有限元法具有实时性差的缺点,本文采用了等效热路法。等效热路法计算简单,实时性好,但这种方法没有考虑电机交变电流引起的集肤效应对电机转子铜损耗即转子温升的影响,以及转子通风口部分堵塞时对电机温升的影响。故本文改进了电机温升检测热路法,建立了具有转子电阻校正以及考虑转子通风口部分堵塞的牵引电机温升模型,设计了冷却风机传动系统模糊控制策略,利用变频调速系统的特性,提出了基于牵引电机温升的冷却风机变频节能运行控制策略。利用MATLAB/Simulink平台搭建控制系统的仿真模型,计算牵引步电机温升变化时冷却风机运行的频率,分析了变频控制的节能效果。