Ján Vittek – Juraj Altus – Bernard Bednárik Rastislav Tabaček
Total Page：16
File Type：pdf, Size：1020Kb
COMMUNICATIONSCOMMUNICATIONS 5 68 Ján Vittek – Juraj Altus – Bernard Bednárik Manfred Depenbrock – Christian Foerth – Frank Hoffmann Rastislav Tabaček – Stephen J. Dodds – Roy Perryman Stefan Koch – Andreas Steimel – Markus Weidauer VÝSKUM NOVÝCH BEZSNÍMAČOVÝCH RÝCHLOSTNE RIADENIE RÝCHLOSTI ASYNCHRÓNNEHO MOTORA RIADENÝCH POHONOV S ASYNCHRÓNNYMI S ORIENTÁCIOU NA STATOROVÝ TOK BEZ SNÍMAČA MOTORMI PRE TRAKČNÉ APLIKÁCIE PRE TRAKCIU RESEARCH OF NEW SENSORLESS SPEED SPEED-SENSORLESS STATOR FLUX-ORIENTED CONTROLLED DRIVES WITH INDUCTION MOTORS CONTROL OF INDUCTION MOTOR DRIVES IN FOR TRACTION APPLICATIONS TRACTION 16 76 Branislav Dobrucký – Juraj Altus – Pavol Špánik Jozef Kuchta – Miroslav Fulier SYNERGICKÉ PÔSOBENIE VÝKONOVEJ ELEKTRICKÉ PRENOSY VÝKONU ELEKTRONIKY, ELEKTRICKEJ TRAKCIE MODERNIZOVANÝCH RUŠŇOV NEZÁVISLEJ TRAKCIE A ELEKTROENERGETIKY ELECTRICAL TRANSMISSION OF MODERNIZED SYNERGIC INFLUENCE OF POWER ELECTRONICS, LOCOMOTIVES OF INDEPEDENT TRACTION POWER ELECTRIC TRACTION AND ELECTRO-ENERGETICS 89 29 Bohuš Leitner STOCHASTICKÉ ČASOVÉ RADY A MOŽNOSTI ICH Aleš Lieskovský – Ivo Myslivec VYUŽITIA PRI URČOVANÍ VYBRANÝCH MODÁLNYCH FUZZY LOGIKA V RIADENÍ ŽELEZNIČNÝCH CHARAKTERISTÍK MECHANICKÝCH KONŠTRUKCIÍ VOZIDIEL – NUTNOSŤ ALEBO MÓDA? STOCHASTIC TIME SERIES AND POSSIBILITIES FUZZY LOGIC IN RAILWAY VEHICLE CONTROL – OF THEIR USE FOR SELECTED MODAL A NECESSITY OR A MODE? CHARACTERISTICS DETERMINATION OF MECHANICAL STRUCTURES 38 Pavol Rafajdus – Valéria Hrabovcová 106 Ladislav Janoušek – Peter Hudák Jiří Drábek SPÍNANÝ RELUKTANČNÝ MOTOR A JEHO VYUŽITIE ELEKTRIZOVANÉ DOPRAVNÉ SYSTÉMY – V TRAKČNEJ APLIKÁCII PERSPEKTÍVA DOPRAVY PRE 3. TISÍCROČIE SWITCHED RELUCTANCE MOTOR AND ITS ELECTRIFIED TRANSPORT SYSTEMS – UTILIZATION IN TRACTION APPLICATIONS PERSPECTIVE OF TRANSPORT FOR THE THIRD MILLENNIUM 48 Juraj Altus – Milan Novák – Alena Otčenášová 114 Michal Pokorný – Adam Szelag Rastislav Tabaček – Ján Vittek KVALITATÍVNE PARAMETRE ELEKTRICKEJ ENERGIE ELEKTRICKÁ VÝZBROJ HNACÍCH KOĽAJOVÝCH ODOBERANEJ ELEKTRICKÝMI DRÁHAMI VOZIDIEL SÚČASNÝ STAV A PERSPEKTÍVY QUALITY PARAMETERS OF ELECTRICITY SUPPLIED THE ELECTRIC EQUIPMENT OF TRACTION TO ELECTRIC RAILWAYS VEHICLES CURRENT DEVELOPMENT AND PERSPECTIVES 61 A. Binder – Th. Werle 121 VYUŽITIE LINEÁRNYCH MOTOROV PRI VOZIDLÁCH Rastislav Lukáč – Stanislav Marchevský S MAGNETICKOU LEVITÁCIOU A PRI ŽELEZNIČNÝCH PREHĽAD VEKTOROVÝCH FILTROV PRE FAREBNÉ VOZIDLÁCH OBRAZY ZNEHODNOTENÉ IMPULZOVÝM ŠUMOM LINEAR MOTORS UTILIZATION FOR BOTH MAGLEV A REVIEW OF VECTOR FILTERING SCHEMES FOR AND RAILWAY VEHICLES COLOR IMAGES CORRUPTED BY IMPULSE NOISE COMMUNICATIONSCOMMUNICATIONS Vážený čitateľ! Toto dvojčíslo Komunikácií je venované elektrickej trakcii – dôležitej technológii v železničnej doprave. Je pravdou, že pre niekoho je elektrická trakcia samozrejmou prítomnosťou, pre niekoho pre- konanou záležitosťou a pre niekoho skvelou budúcnosťou. Taktiež mnohým je známe, že na Elektro- technickej fakulte Žilinskej univerzity pôsobí Katedra elektrickej trakcie a energetiky. Katedra zabezpečuje výchovu odborníkov v širokom spektre študijných a vedných odborov a špecializácií, akými sú: elektrická trakcia, elektrické pohony, elektrické stroje, výkonová elektronika, elektroenergetika, infor- mačné systémy v elektroenergetike. Elektrická trakcia predstavuje dnes prienik týchto špecializovaných smerov; je prirodzenou syntézou výkonových a riadiacich systémov. Má síce relatívne krátku, ale o to viac bohatšiu históriu. Jej priekopníkmi už v bývalej Československej republike boli Ing. František Křižík a prof. Dr. Ing. František Jansa, DrSc. a jej pokračovateľmi prof. Ing. Imrich Solík, DrSc. a prof. Ing. Vladimír Ráček, DrSc. Jej budúcnosť je možné vidieť vo vysokorýchlostných systémoch LGV a Transra- pid francúzskych, resp. nemeckých železníc. Verím, že sa aj s týmito alebo podobnými systémami stret- neme na stránkach Komunikácií už v blízkej budúcnosti. Dear reader, this issue of Communications is devoted to electric traction – one of the important technologies in railway transport. It’s well known that electric traction is the self-evident presence for somebody, the past time for another one, and splendid future for others. For many of you is also known fact that the Depart- ment of Electric Traction and Energetics is still active at the Faculty of Electrical Engineering of the Uni- versity of Žilina. The department provides education of specialists in a wide spectrum of educational and scientific branches and specializations as electric traction and electric drives, electrical machines, power electronics, power engineering, and information systems in power engineering. The electric traction today presents a conjunction of those specializations, and it is a synthesis of power – and control systems. Though its history is relatively short, it is really rich. Pioneers of electric traction in former Czechoslovak Republic were František Křižík as well as Prof. František Jansa, and theirs followers Prof. Imrich Solík and Prof. Vladimír Ráček. The future of electric traction can be seen in high-speed LGV – and Transra- pid systems of the French – and German Railways, respectively. I believe that we shall meet these or similar systems on the pages of the Communications in the near future. Branislav Dobrucký COMMUNICATIONSCOMMUNICATIONS Ján Vittek – Juraj Altus – Bernard Bednárik – Rastislav Tabaček – Stephen J. Dodds – Roy Perryman * VÝSKUM NOVÝCH BEZSNÍMAČOVÝCH RÝCHLOSTNE RIADENÝCH POHONOV S ASYNCHRÓNNYMI MOTORMI PRE TRAKČNÉ APLIKÁCIE RESEARCH OF NEW SENSORLESS SPEED CONTROLLED DRIVES WITH INDUCTION MOTORS FOR TRACTION APPLICATIONS Výskum zameraný do oblasti elektrických pohonov pre elektrickú The research, aimed at an area of electric drives for electric trac- trakciu je založený na novom prístupe k riadeniu rýchlosti elektrických tion, is based on a new approach to the speed control of electric drives pohonov, ktoré používajú asynchrónne motory bez pomoci snímača employing induction motors without the aid of a shaft-mounted speed rýchlosti montovaného na hriadeli. Novou črtou navrhnutého riadia- sensor. A novel feature of the proposed control system is that respon- ceho systému je, že odozvy na referenčný zadávací signál rýchlosti ses to the reference speed demand and the rotor magnetic flux norm a referenčný vstup normy magnetického toku sú vzájomne nezávislé. reference input are mutually independent. The design control struc- Navrhnutá štruktúra riadenia pozostáva z vnútornej slučky, ktorá slúži ture consists of an inner loop, which is a stator current control loop na riadenie prúdu statora a vonkajšej slučky, ktorá je pre riadenie and outer loop, which is a shaft sensor-less speed control loop. A first rýchlosti bez snímača na hriadeli. Pôvodný riadiaci algoritmus je order linear closed-loop response based on feedback linearization was odvodený na základe predpísanej lineárnej odozvy prvého rádu chosen to derive basic control law. This original control law was later v uzavretej slučke, ktorá je základom pre linearizáciu spätnej väzby. completed with other two control algorithms, which offer possibility of Tento pôvodný algoritmus bol neskoršie doplnený o ďalšie dva riadia- direct torque control with constant acceleration and control of speed ce algoritmy, ktoré ponúkajú možnosť priameho riadenia momentu and acceleration as it is prescribed with differential equation of the pri konštantom zrýchlení a riadenie rýchlosti a zrýchlenia tak, ako je second order where acceleration fluently grows from zero to its to predpísané diferenciálnou rovnicou druhého rádu, kde zrýchlenie maximum and then fluently decreases. To achieve sensorless speed plynule narastá z nuly na maximum a potom sa plynule znižuje. Aby control, the drive control system contains a set of three observers for sa dosiahlo bezsnímačové riadenie rýchlosti riadiaci systém pohonu estimation of the rotor magnetic flux, rotor speed and the load torque. riadenie obsahuje skupinu troch pozorovateľov pre odhad rotorového Experimental results presented indicate good agreement with the the- magnetického toku, rýchlosti rotora a záťažového momentu. Prezen- oretical predictions. tované experimentálne výsledky ukazujú dobrú zhodu s teoretickými predpoveďami. The control system as developed to date would be suited very well Riadiaci systém tak, ako je dnes vyvinutý, sa veľmi dobre hodí to the applications requiring sensorless speed control with moderate pre aplikácie, ktoré vyžadujú bezsnímačové riadenie rýchlosti strednej accuracy ( 5 %). An interesting application area would be a new presnosti ( 5 %). Zaujímavou aplikačnou oblasťou by mohla byť generation of low-cost controlled auxiliary drives for vehicles of elec- nová generácia riadených pomocných pohonov vozidiel elektrickej tric traction which can mainly improve their reliability due to pre- trakcie, čo by malo zlepšiť hlavne ich spoľahlivosť tým, že sa predpi- scribed soft-start conditions. Also energy consumption of such kinds sujú podmienky hladkého štartu. Taktiež spotreba energie takýchto of auxiliary drives can be substantially decreased because they can pomocných pohonov by mala byť podstatne nižšia, pretože tieto sa easily and very efficiently accept changes connected with load condi- môžu ľahko a veľmi účinne prispôsobiť záťažovým podmienkam hlav- tions of the main drive. ného pohonu. 1. Úvod 1. Introduction Na rozdiel od konvenčných prístupov k elektrickým pohonom In contrast with conventional approaches to electric drives s asynchrónnymi motormi (AM), na kombinovaný asynchrónny with induction motors (IM),