ПІДВИЩЕННЯ ЕНЕРГЕТИЧНОЇ ЕФЕКТИВНОСТІ ТЯГОВОГО ЕЛЕКТРОПРИВОДА ЕЛЕКТРОВОЗА ЗМІННОГО СТРУМУ

Ключові слова: математична модель, комутація, коефіцієнт потужності, активний тяговий перетворювач, алгоритм роботи.

Анотація

В роботі проведено дослідження енергетичних характеристик активного тягового перетворювача з широтно-імпульсною модуляцією в складі тягового електропривода електровоза змінного струму. Тяговий перетворювач забезпечує широтно-імпульсне регулювання напруги на колекторних тягових двигунах постійного струму і належить до базової схеми змінно-постійного струму (AC/DC). Перехідний процес при комутації транзисторних ключів супроводжується значними стрибками напруги, що обумовлені реакцією індуктивності розсіяння тягового трансформатора.
Дослідження показали, що діодні розрядні буферні контури на вході навантаження не забезпечують розрядку електромагнітної енергії, накопиченої в обмотках трансформатора. Для зниження комутаційних перенапруг необхідно використовувати конденсатори великої ємності.
Розроблено алгоритм роботи тягового перетворювача з використанням широтно-імпульсного та фазового регулювання випрямленої напруги. Комутація транзисторних ключів відбувається при наявності паралельного кола протікання струму. При цьому створюються умови для розрядки електромагнітної енергії, накопиченої в колі вторинної обмотки тягового трансформатора. Розроблена математична модель дозволяє дослідити електромагнітні процеси, що відбуваються при комутації транзисторних ключів та оцінити енергетичну ефективність електровоза з активним тяговим перетворювачем. У процесі моделювання досліджено вплив параметрів тягового перетворювача та алгоритму роботи на коефіцієнт потужності електропривода, сумарні коефіцієнти спотворень THD по струму та напрузі і відносні значення випрямленої напруги. Запропоновано заходи щодо підвищення коефіцієнта потужності та зниження рівня емісії вищих гармонік струму в тягову мережу.

Посилання

ЛІТЕРАТУРА

Иньков Ю.М., Литовченко В.В., Назаров Д.В. Особенности тягового электрооборудования перспективного электроподвижного состава. //Электротехника. 2016. № 9. С. 38-44. ISSN: 0013-5860.

Бурков А.Т., Валинский О.С., Евстафьев А.М., Мазнев А.С., Третьяков А.В. Системы управления тяговым приводом современных локомотивов.//Электротехника. 2019. №.10. С. 33-36. ISSN: 0013-5860.

Arvind Kumar Verma, Tripathi V. Simulation and Controlling the Speed of Electric Locomotive through PWM Technique // International Journal of Innovative Research in Electrical, Electronics, Instrumentation and Control Engineering. 2016. № 4, P. 239-243.

Дубравін Ю.Ф. Підвищення коефіцієнта потужності електровозів однофазно-постійного струму.// Технології та інфраструктура транспорту: зб.тез доп. між нар. наук.-техн. конф., м. Харків, 14-16 травня 2018 р. Харків: «УкрДУЗТ», 2018. С.113-114.

Мазнев, А. С., Киселев А.А. Улучшение регулировочных свойств электрического подвижного состава постоянного тока // Известия Транссиба. Омский гос. ун-т путей сообщения. 2019. Вып. № 1 (37). С. 17 – 27.

Краснов О. О. Математичне моделювання електровоза змінного струму з активним перетворювачем в режимі тяги // Збірник наук. праць Українського державного університету залізничного транспорту. 2018. Вип. 179. С. 40-51.

Ягуп В. Г., Краснов А. А., Божко В. В. Энергетические характеристики однофазного активного выпрямителя тока при синусоидальной и трапецеидальной широтно-импульсной модуляции // Інформаційно-керуючі системи на залізничному транспорті. 2018. № 2. С. 3-11. DOI: https://doi.org/10.18664/ikszt.v0i2.130527.

Краснов О. О., Ягуп В. Г., Божко В. В. Активний тяговий перетворювач з широтно-імпульсною модуляцією для електровоза змінного струму з колекторними тяговими двигунами // Інформаційно-керуючі системи на залізничному транспорті. 2018. № 4. С. 11-20.

Ягуп В. Г., Краснов А. А. Математическое моделирование электропривода электровоза 2ЭЛ5 в режиме тяги // Збірник наук. праць Українського державного університету залізничного транспорту. 2017. Вип. 170. С. 20-31.

Газизов Ю., Мельниченко О. «Ермак» должен стать лучшим в мире электровозом // Локомотив. 2017. № 2. С. 21-23.

Яговкин Д.А. Разработка математической модели выпрямительно-инверторного преобразователя на IGBT-транзисторах для электровоза переменного тока и его блока управления в режиме тяги // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2015. № 3 (47). С. 197-202.

Яговкин Д.А., Портной А.Ю., Мельниченко О.В., Линьков А.О., Шрамко С.Г., Селедцов К.П. Структура математической модели выпрямительно-инверторного преобразователя на IGBT-транзисторах для электровоза переменного тока в режиме тяги. Электропривод на транспорте и в промышленности. Труды II Всероссийской научно-практической конференц. Хабаровск: Дальневосточный государственный университет путей сообщения, 2018. С. 121-129.

Богинский С. А., Мельниченко О. В., Линьков А. О. Повышение коэффициента мощности электровозов переменного тока за счет новой организации сетевой коммутации плеч выпрямительно-инверторного преобразователя// Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2019.№ 2 (62). С 166–177. DOI: 10.26731/1813-9108.2019.2(62).166–177.

Томилов В. С., Мельниченко О. В., Шрамко С. Г., Богинский С. А. Повышение энергетической эффективности работы электровозов переменного тока // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2020. Т. 65 № 1. С. 172–182. DOI: 10.26731/1813-9108.2020.1(65).172-182.

Сосков А.Г., Сабалаєва Н.О., Глєбова М.Л., Форкун Я.Б. Розробка удосконалених методик розрахунку комутаційних перенапруг в напівпровідникових апаратах змінного струму. // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. 2016. № 8 ( 80 ). С. 14-22. DOI: 10.15587/1729-4061.2016.63765.

REFERENCES

Yu.M. Inkov, V.V. Litovchenko, D.V. Nazarov. (2016). Osobennosty tiahovoho elektrooborudovanyia perspektyvnoho elektropodvyzhnoho sostava [Features of traction electrical equipment of promising electric rolling stock]. Russ.Electr.Engin., 9, 38-44 [in Russian]. ISSN: 0013-5860.

A.T. Burkov, O.S. Valinsky, A.M. Evstafiev, A.S. Maznev, A.V. Tretyakov.. (2019). Sistemy upravleniya tyagovym privodom sovremennykh lokomotivov [Traction control systems for modern locomotives]. Russ.Electr.Engin., 10, 33-36 [in Russian]. ISSN: 0013-5860.

Arvind Kumar Verma, V. Tripathi. (2016). Simulation and Controlling the Speed of Electric Locomotive through PWM Technique. International Journal of Innovative Research in Electrical, Electronics, Instrumentation and Control Engineering, 4, 239-243.

Yu.F. Dubravin. (2018). Pidvyshchennia koefitsiienta potuzhnosti elektrovoziv odnofazno-postiinoho strumu. [Increasing the power factor of single-phase DC electric locomotives].Proceedings from MIIM '12: Mizhnarodna naukovo-tekhnichna konferentsiia «Tekhnolohii ta infrastruktura transportu» ‒ International Scientific and Technical Conference «Transport Technologies and Infrastructure».(pp 113-114). Kharkiv: «UkrDUZT» [in Ukrainian]

A.S. Maznev, A.A. Kiselev. (2019). Uluchshenie regulirovochnykh svojstv ehlektricheskogo podvizhnogo sostava postoyannogo toka [Improvement of regulating properties of electric rolling stock of direct current].Izvestiya Transsiba. Omskyi hosudarstvennyi unyversytet putei soobshchenyia, 1 (37), 17 – 27 (2019) [in Russian]

O.O. Krasnov. (2018).Matematychne modeliuvannia elektrovoza zminnoho strumu z aktyvnym peretvoriuvachem v rezhymi tiahy [Mathematical modeling of an alternating current electric locomotive with an active converter in traction mode]. Collection of scientific works of the Ukrainian State University of Railway Transport, 179, 40-51 [in Ukrainian]

V.G.Yagup, O.O. Krasnov, V.V. Bozhko. (2018). Ehnergeticheskie kharakteristiki odnofaznogo aktivnogo vypryamitelya toka pri sinusoidal'noj i trapeceidal'noj shirotno-impul'snoj modulyacii [Energy characteristics of single-phase active current rectifier with sinusoidal and trapezoidal pulse-width modulation] . Information and control systems in railway transport, 2, 3–11[in Ukrainian] DOI: https://doi.org/10.18664/ikszt.v0i2.130527

O.O. Krasnov, V.G. Yagup, V.V. Bozhko. (2018). Aktyvnyi tiahovyi peretvoriuvach z shyrotno-impulsnoiu moduliatsiieiu dlia elektrovoza zminnoho strumu z kolektornymy tiahovymy dvyhunamy [Active traction converter with pulse-width modulation for AC electric locomotive with collector traction engines] Information and control systems in railway transport, 4, 11–20 [in Ukrainian]

V.G. Yagup, A.A. Krasnov. (2017). Matematicheskoe modelirovanie ehlektroprivoda ehlektrovoza 2EHL5 v rezhime tyagi [Mathematical modeling of the electric drive of the electric locomotive 2EL5 in traction mode] Collection of scientific works of the Ukrainian State University of Railway Transport, 170, 20-31 [in Ukrainian]

Yu.V. Gazizov, O.V. Melnichenko. (2017). «Ermak» dolzhen stat' luchshim v mire ehlektrovozom [«Yermak» should become the best electric locomotive in the world] Locomotive, 2, 21–23 [in Russian]

D.A. Yagovkin. (2015). Razrabotka matematicheskoj modeli vypryamitel'no-invertornogo preobrazovatelya na IGBT-tranzistorakh dlya ehlektrovoza peremennogo toka i ego bloka upravleniya v rezhime tyagi [Development of amathematical model of a rectifier-inverter converter on IGBT transistors for an alternating current electric locomotive and its control unit in traction mode] Sovremennye tekhnolohyi. Systemnyi analiz. Modelirovanie,3(47), 197-202 [in Russian]

D.A. Yagovkin, A.Yu. Portnoy, O.V. Melnichenko, A.O. Linkov, S.G. Shramko, K.P. Seledtsov. (2018). Struktura matematicheskoj modeli vypryamitel'no-invertornogo preobrazovatelya na IGBT-tranzistorakh dlya ehlektrovoza peremennogo toka v rezhime tyagi [The structure of a mathematical model of a rectifier-inverter converter on IGBT transistors for an electric locomotive AC in traction mode] Elektroprivod na transporte i v promyshlennosti. Trudy II Vserossiiskoi nauchno-prakticheskoi konferentsii Khabarovskoho Dalnevostochnoho hosudarstvennoho universiteta putei soobshcheniia - Electric drive in transport and industry. Proceedings of the II All-Russian Scientific and Practical Conference of the Khabarovsk Far Eastern State University of Railways, 121-129 [in Russian]

S.A. Boginsky, O.V. Melnichenko , A.O. Linkov. (2019). Povyshenie koehfficienta moshchnosti ehlektrovozov peremennogo toka za schet novoj organizacii setevoj kommutacii plech vypryamitel'no-invertornogo preobrazovatelya [Increasing the power factor of alternating current electric locomotives due to the new organization of network switching of the rectifier-inverter converter arms] Sovremennye tekhnolohyi. Systemnyi analiz. Modelirovanie,2(62), 166-177 [in Russian] DOI: 10.26731/1813-9108.2019.2(62).166–177

V.S. Tomilov, O.V. Melnichenko, S.G. Shramko, S.A. Boginsky. (2020). Povyshenie ehnergeticheskoj ehffektivnosti raboty ehlektrovozov peremennogo toka [Increasing the energy efficiency of AC electric locomotives] Sovremennye tekhnolohyi. Systemnyi analiz. Modelirovanie, 1(65), 172-182 [in Russian] DOI: 10.26731 / 1813-9108.2020.1 (65) .172-182.

A.G. Soskov, N.O. Sabalaeva, M.L. Glebova, Ya.B. Forkun. (2016). Rozrobka udoskonalenykh metodyk rozrakhunku komutatsiinykh perenapruh v napivprovidnykovykh aparatakh zminnoho strumu [Development of advanced methods for calculating switching overvoltages in semiconductor AC devices] Vostochno-Yevropeiskii zhurnal peredovykh tekhnolohii, 8(80),14-22 [in Ukrainian] (ISSN 1729-3774 2/8 (80) 2016 - DOI: 10.15587 / 1729-4061.2016.63765.

Опубліковано
2021-12-17
Розділ
Техніка і технології

##plugins.generic.recommendByAuthor.heading##

1 2 > >>