КОНЦЕПЦІЇ КЕРУВАННЯ ЕНЕРГЕТИЧНИМИ ПРОЦЕСАМИ НА ЕЛЕКТРОРУХОМОМУ СКЛАДІ З НАКОПИЧУВАЧАМИ ЕНЕРГІЇ

Ключові слова: бортовий ємнісний накопичувач енергії, електрорухомий склад, керування, концепція, енергетичні процеси.

Анотація

В статті розглянуто основні існуючі концепції керування енергетичними процесами на електрорухомому складі з бортовими ємнісними накопичувачами енергії. Під час розгляду концепцій прийнято, що бортовий ємнісний накопичувач енергії має незначну потужність та енергоємність. Тому цей накопичувач не здатний прийняти повний об’єм енергії рекуперативного гальмування електрорухомого складу. Мета – розглянути та проаналізувати концепції керування енергетичними процесами на електрорухомому складі з бортовими ємнісними накопичувачами енергії; сформулювати переваги і недоліки кожної із існуючих концепцій для здійснення керування енергетичними процесами на електрорухомому складі. Представлено блок-схему електрорухомого складу з бортовим ємнісним накопичувачем енергії, яку використано для аналізу концепцій керування енергетичними процесами. Описано режими роботи електрорухомого складу з бортовими ємнісними накопичувачами енергії. Визначено п’ять основних концепцій керування енергетичними процесами на електрорухомому складі з бортовими ємнісними накопичувачами енергії. Сформульовано переваги і недоліки кожної концепції з урахуванням заданих умов (характеристик електрорухомого складу, умов руху складу, осцилограм тощо). Встановлено загальні переваги і недоліки кожної із розглянутих концепції, що дозволило сформулювати принципово нову адаптивну концепцію керування енергетичними процесами на електрорухомому складу з бортовими ємнісними накопичувачами енергії. Основна ідея сформульованої концепції керування полягає у здійсненні ефективного енергообміну між тяговим обладнанням, бортовим ємнісним накопичувачем енергії, контактною мережею, як в штатних, так і аварійних режимах роботи системи тягового енергозабезпечення, за умов врахування динаміки енергетичних процесів в контактній мережі, що в цілому дозволить підвищити безпеку та енергоефективність перевізного процесу. Отримані результати досліджень сприятимуть розробці та впровадженню ефективних концепцій керування енергетичними процесами на електрорухомому складі.

Посилання

ЛІТЕРАТУРА

Skea J., Anderson D., Green R., Gross R., Hep-tonstall P., Leach M. Intermittent renewable generation and maintaining power system reliability. IET Gener. Transm. Distrib., 2008, Vol. 2, No. 1, P.82-89.

Шевлюгин М.В., Жуматова А.А. Возможность использования возобновляемых источников энергии в системе тягового электроснабжения железных до-рог. НТТ – Наука и техника транспорта. 2008. № 4. С. 25–28.

Lee H., Song J., Lee H., Lee Ch., Jang G., Kim G. Capacity optimization of the supercapacitor energy storages on DC railway system using a railway powerflow algorithm. International Journal of Innovative Computing, Information and Control, Vol. 7, No. 5(B), P.2739–2753.

The Future of Rail Opportunities for energy and the environment. IEA Publications. France, 2019. 175 p.

Petrenko O., Liubarskiy B., Pliugin V. Determina-tion of railway rolling stock optimal movement modes. Електротехніка і електромеханіка. 2017. № 6. Р. 27-31. DOI: https://doi.org/10.20998/2074-272X. 2017.6.04

Sulym, А., Fomin О., Khоzia P., Mastepan A. Theoretical and practical determination of parameters of On-board capacitive energy storage of the rolling stock. Naukovyi Visnyk NHU. Dnipro, 2018. Iss. 5. P. 79–87. DOI: https://doi.org/10.29202/nvngu/2018-5/8

Муха А.М., Костін М.О., Куриленко О.Я., Ципля Г.В. Підвищення ефективності роботи електро-приводу постійного струму на основі використання суперконденсаторних накопичувачів електроенергії. Наука та прогрес транспорту. Вісник ДНУЗТ ім. В. Лазаряна. 2017. № 5 (71). С. 48–60. DOI: https://doi.org/10.15802/stp2017/114624

Ratniyomchai T., Hillmarsen S., Tricoli P. Recent developments and applications of energy storage devic-es in electrified railways. ET Electr. Syst. Transp. 2014, Vol. 4, № 1, P. 9–20.

Wieczorek M., Lewandowski M. Zasobnik energii umożliwiający przejazd tramwaju przez skrzyżowanie bez użycia sieci trakcyjnej. TTS Technika Transportu szynowego. 2018. № 10. P. 39–43.

Khodaparastan M., Mohamed A. Flywheel vs. Supercapacitor as Wayside Energy Storage for Electric Rail Transit Systems. Inventions. 2019, 4, 62, P. 1–15.

Дибрін С.В. Вибір ємнісного накопичувача енергії для забезпечення збільшення числа експлуатованих на горизонті електровозів шахтного транспорту з індукційною передачею енергії. Збірник наукових праць Національного гірничого університету. 2018. № 54. C. 300–310.

Шевлюгин М.В., Желтов К.С. Снижение расхода электроэнергии на движение поездов в Московском метрополитене при использовании емкостных накопителей энергии. НТТ – Наука и техника транспорта. 2008. № 1. С. 15–20.

Сулим А.О., Хозя П.О., Мельник О.О. Застосування бортових ємнісних накопичувачів незначної потужності та енергоємності на рухомому складі метрополітену. Вісник Східноукр. нац. ун-ту імені Володимира Даля. 2020. № 4(260). С. 87–92. doi: 10.33216/1998-7927-2020-260-4-87-92.

Рябов Е.С. Определение параметров накопи-теля энергии для электроподвижного состава с асинхронным тяговым приводом в режиме ограни-чения тока тяговой сети. Вісник Національного тех-нічного університету «Харківський політехнічний інститут». Х.: НТУ «ХПІ», 2015. № 6 (1115). С. 132–137

Yatsko S., Sidorenko A., Vashchenko Ya., Lyu-barskyi B., Yeritsyan B. Method to improve the effi-ciency of the traction rolling stock with onboard energy storage. International journal of renewable energy research. Vol. 9. No. 2. P. 848–858.

Sulym A., Fomin О., Khоzia P., Palant O., Sta-matin V. Development of a comprehensive approach to determining the rational parameters of an onboard ca-pacitive energy accumulator for a subway train. East-ern-European Journal of Enterprise Technologies. 2019. Iss. 3 (102). – P. 28–38. DOI: https://doi.org/ 10.15587/1729-4061.2019.183304

Kondo K. Recent energy saving technologies on railway traction systems. IEEJ Trans. 2010. № 5. P. 298–303.

Szênâsy I. New energy management of capaci-tive energy storage in metro railcar by simulation. Acta Technica Jaurinensis. 2009. Vol. 2. № 1. P. 117–131.

Iannuzzi D., Tricoli P. Speed-based state-of-change traking control for metro trains with onboad supercapacitors. IEEE Trans. Power Electron. 2012. № 27 (3-4). P. 2129–2140.

Yatsko S., Vashchenko Ya., Sidorenko A. De-velopment of strategies for reducing traction energy consumption by electric rolling stock. Computational problems of electrical engineering. 2019, Vol. 9, No. 1, P.44-52.

Рыбалко А.Я., Дыбрин С.В. Выбор емкости накопителя энергии для обеспечения снижения мак-симума потребляемой мощности. Горный информа-ционно-аналитический бюллетень. 2008. № 8. С. 356–361.

Волков В.А. Оптимизация электропотребле-ния троллейбуса с тяговым частотно-регулируемым асинхронным двигателем и суперконденсаторным накопителем генерируемой энергии. Електромеха-нічні і енергозберігаючі системи. 2019. Вип. 1 (45). С. 8–24. doi: 10.30929/2072-2052.2019.1.45.8-24.

Мазнев А.С., Степанская О.А., Шатнев О.И. Системы рекуперации энергии торможения элек-троподвижного состава на городском транспорте Санкт-Петербурга. Известия ПГУПС. 2017. Вып. 1. С. 63–72.

Шевлюгин М.В. Система накопления энергии на вагоне метро для аварийного вывода поезда из туннеля. НТТ – Наука и техника транспорта. 2006. № 3. С. 29–32.

Донченко А.В., Сулим А.А. Определение энергоемкости накопителя при возникновении ава-рийных ситуаций в системе энергообеспечения мет-рополитена. Educatio. Технические науки. 2014. Вып. 7. С. 79–83.

REFERENCES

Skea J., Anderson D., Green R., Gross R., Heptonstall P., Leach M. (2008). Intermittent renewable generation and maintaining power system reliability.IET Gener.Transm.Distrib., Vol. 2, № 1, pp.82-89.

Shevliugin M.V., Zhumatova A.A. (2008). Vozmozhnost ispolzovaniia vozobnovliaiemykh istochnikov enerhii v sistiemie tiahovoho elektrosnabzheniia zheleznykh doroh [The possibility of using renewable energy sources in the traction power supply system of railways]. NTT – Nauka i technika transporta – NTT - Science and Transport Technik, No. 4.pp. 25–28. [in Russian].

Lee H., Song J., Lee H., Lee Ch., Jang G., Kim G. Capacity optimization of the supercapacitor energy storages on DC railway system using a railway powerflow algorithm. International Journal of Innovative Computing, Information and Control, Vol. 7, № 5(B), pp. 2739–2753.

The Future of Rail Opportunities for energy and the environment. IEA Publications.France, 2019.175 p.

Petrenko O., Liubarskiy B., Pliugin V. (2017). Determination of optimal motion modes of the railway rolling stock. Elektrotechnika i Electromechanika – Elektrotechnology and Elektromechanics, №6, pp. 27-31. DOI: https://doi.org/10.20998/2074-272X. 2017.6.04

Sulym, А., Fomin О., Khоzia P., Mastepan A. (2018). Theoretical and practical determination of parameters of on-board energy storage capacitors of the rolling stock. Naukovyi Visnyk NHU. Dnipro, Iss.5, pp. 79–87. DOI:https://doi.org/10.29202/nvngu/2018-5/8

Mukha A.M., Kostin M.O., Kurylenko O.Ya., Tsyplia G.V. (2017). Pidvyshchennia efektyvnosti roboty elektro-pryvodu postiinoho strumu na osnovi vykorystannia superkondensatornykh nakopychuvachiv elektroenerhii [Improving the efficiency of the DC electric drive based on the use of supercapacitor energy storage]. Nauka ta prohres transport - Science and transport progress. Bulletin of DNUZT V. Lazarian, 5 (71), pp. 48–60. DOI: https://doi.org/10.15802/stp2017/114624 [in Ukrainian].

Ratniyomchai T., Hillmarsen S., Tricoli P. (2014). Recent developments and applications of energy storage devices in electrified railways.ET Electr. Syst. Transp., Vol. 4, № 1, p. 9–20.

N Wieczorek M., Lewandowski M. Zasobnik energii umożliwiający przejazd tramwaju przez skrzyżowanie bez użycia sieci trakcyjnej. TTS TechnikaTransportuszynowego.2018. № 10, pp.39–43.

Khodaparastan M., Mohamed A. Flywheel vs. Supercapacitor as Wayside Energy Storage for Electric Rail Transit Systems. Inventions. 2019, 4, 62, P. 1–15.

Dybrin S.V. (2018).Vybir iemnisnoho nakopychuvacha enerhii dlia zabezpechennia zbilshennia chysla ekspluatovanykh na horyzonti elektrovoziv shakhtnoho transportu z induktsiinoiu peredacheiu enerhii [Selection of capacitive energy storage to increase the number of electric locomotives operated on the horizon of mine transport with induction energy transfer]. Zbirnyk naukovykh prats Natsionalnoho hirnychoho universytetu - Collection of scientific works of the National Mining University, 54, pp. 300–310. [in Ukrainian].

Shevlyugin M.V., Zheltov K.S. (2008). Snizheniie raskhoda eliektroenerhii na dvizhienie poezdov v Moskovskom metropolitene pry yspolzovanyy emkostnыkh nakopytelei эnerhyy.Reduction of electricity consumption for train movement in the Moscow metro by the use of capacitive energy storages. NTT – Nauka i technika transporta - NTT - Science and technology of transport, 1, pp. 15–20 [in Russian].

Sulym A.O., Khozya P.O., Melnyk O.O. (2020) Snyzhenye raskhoda эlektroэnerhyy na dvyzhenye poezdov v Moskovskom metropolytene pry yspolzovanyy emkostnыkh nakopytelei эnerhyy.Application of on-board capacitive storages of low power and capacitance on the metro rolling stock. Bulletin of the East Ukrainian. Nat. Vladimir Dahl University, №. 4 (260), pp. 87–92. doi: 10.33216 / 1998-7927-2020-260-4-87-92. [in Ukrainian].

Ryabov Е.С. Determination of energy storage parameters for electric rolling stock with asynchronous traction drive in current limiting mode of the traction network. Bulletin of the National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute".H .: NTU "KhPI", 2015. №6 (1115), pp. 132–137 [in Russian].

YatskoS., SidorenkoA., VashchenkoYa., LyubarskyiB., YeritsyanB. Method to improve the efficiency of the traction rolling stock with onboard energy storage. International journal of renewable energy research, Vol. 9, № 2, pp. 848–858.

Sulym A., FominО., Khоzia P., Palant O., Stamatin V. Development of a comprehensive approach to determining the rational parameters of an onboard capacitive energy accumulator for a subway train. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2019. Iss. 3 (102), pp.28–38. DOI: https://doi.org/ 10.15587/1729-4061.2019.183304

KondoK. Recentenergysavingtechnologiesonrailwaytractionsystems.IEEJTrans. 2010. № 5, pp. 298–303.

Szênâsy I. New energy management of capacitive energy storage in metro railcar by simulation. Acta Technica Jaurinensis. 2009. Vol. 2. № 1, pp. 117–131.

Iannuzzi D., Tricoli P. Speed-based state-of-change traking control for metro trains with onboadsupercapacitors.IEEE Trans. Power Electron. 2012. № 27 (3-4), pp. 2129–2140.

N YatskoS., VashchenkoYa., SidorenkoA. Development of strategies for reducing traction energy consumption by electric rolling stock. Computational problems of electrical engineering.2019, Vol. 9, № 1, pp.44-52.

Rybalko A.Ya., Dybrin S.V. (2008). Vybor yemkosti nakopytelia enerhii dlia obespecheniia snyzheniia maksimuma potrebliaiemoi moshchnosti [Selection of energy storage capacity to reduce the maximum power consumption]. Hornyi informatsiino-analiticheskii biulleten - Mining informational and analytical bulletin, 8, pp. 356–361 [in Russian]

Volkov V.A. (2019). Optimizatsiia elektropotrebleniia trolleibusa s tiahovym chastotno-rehuliruiemym asynkhronnym dvihatelem i superkondensatornym nakopitelem heneriruiemoi enerhii [Optimization of trolley bus power consumption with traction frequency-regulated induction motor and supercapacitor storage of generated energy]. Elektromechanichni i erhozberihaiuchi systemy - Electromechanical and energy saving systems, Issue 1 (45),pp. 8–24. doi: 10.30929 / 2072-2052.2019.1.45.8-24 [in Russian].

Maznev A.S., Stepanskai O.A., Shatnev O.I. (2017). Sistemy rekuperatsii enerhii tormozheniia eliektropodvizhnoho sostava na horodskom transporte Sankt-Peterburha [Braking energy recovery systems for electric rolling stock in mass transit in St. Petersburg]. Izvestia PGUPS [Bulletin PGUPS], Issue. 1, pp. 63– 72 [in Russian].

Shevliugin M.V. (2006). Sistiema nakopleniia enerhii na vahone metro dlia avariinoho vyvoda poiezda iz tunnelia. [Energy storage system on a metro car for emergency train withdrawal from the tunnel]. NTT – Nauka i technika transporta [NTT - Science and technology of transport], 3, pp. 29–32 [in Russian].

Donchenko A.V., Sulym A.A. (2014). Opriedielieniie enerhoemkosti nakopitielia pri vozniknovienii avariinykh sytuatsii v sistiemie enerhoobespecheniia met-ropolytena [Determination of energy consumption of energy storage in case of emergencies in the metro power supply system]. Education.Technicheskie nauki - Technical sciences, Issue 7, pp. 79–83 [in Russian].

Опубліковано
2021-12-17
Розділ
Техніка і технології

##plugins.generic.recommendByAuthor.heading##