автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Повышение эффективности использования энергии в электротранспортных комплексах с накопительными устройствами

0046104*? 0

Спиридонов Егор Александрович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ В ЭЛЕКТРОТРАНСПОРТНЫХ КОМПЛЕКСАХ С НАКОПИТЕЛЬНЫМИ УСТРОЙСТВАМИ

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

- 2 пЕ[{ ?010

Новосибирск - 2010

004615449

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Новосибирский государственный технический университет».

Научный руководитель:

- доктор технических наук, доцент Аносов Владимир Николаевич

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук, профессор Малинин Леонид Иванович

- доктор технических наук, профессор Горелов Валерий Павлович

Ведущая организация:

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирский федеральный университет», г. Красноярск.

Защита диссертации состоится 16 декабря 2010 г. в 10е2 на заседании диссертационного совета Д 212.173.04 Новосибирского государственного технического университета по адресу: 630092, г. Новосибирск, пр. К.Маркса, 20.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирского государственного технического университета

Автореферат разослан «^/2.» ноября 2010 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета канд. техн. наук, доцент

Бородин Н.И.

Актуальность проблемы. В связи с либерализацией энергетического рынка России предполагается рост цен на энергоносители. Это приведёт к неизбежному повышению энергетической составляющей затрат в энергоёмких отраслях промышленности с темпами 6-8% в год, что потребует не только внедрения энергосберегающих технологий во все отрасли промышленности, но и разработки принципиально новых решений, направленных на повышение эффективности преобразования энергии. Важность решения данной проблемы зафиксирована в Федеральной целевой программе «Энергоэффективная экономика» на 2007-2010 годы и на период до 2015 года».

В современных условиях перспективными направлениями повышения эффективности электротранспортных комплексов являются разработка и внедрение новых технологий в области электроподвижного состава (ЭПС) и систем тягового электроснабжения (СТЭ), повышающих эффективность преобразования энергии во всех элементах комплекса. При разработке этих направлений необходимо учитывать и анализировать не только отдельные элементы комплекса, но и их взаимные связи.

Одним из таких направлений в нашей стране и за рубежом является разработка и внедрение в транспортные комплексы новых видов источников энергии, позволяющих повысить эффективность использования энергии электроподвижным составом и способных придавать неавтономным транспортным средствам новые свойства, такие как, автономный ход.

К настоящему времени накоплен большой опыт по исследованию вопросов преобразования энергии на электрическом транспорте. Значительный вклад в решение вопроса, связанного с разработкой энергоэффективных тяговых приводов и разработкой методов снижения энергопотребления на движение поезда внесли учёные: И.С. Ефремов, В.Е. Розенфельд, К.Г. Марквардт, В.П. Феоктистов, В.В. Шевченко, А. Ruffer, Д.А. Бут, Н.И. Щуров, В.И. Сопов, A.A. Штанг и др.

Вторым направлением, исследующим применение накопителей энергии в транспортном комплексе, является область автономного электрического и гибридного транспорта. Значительный вклад в области исследований выравнивания нагрузок на тяговые аккумуляторные батареи с помощью накопителей энергии, а также разработки методов проектирования таких накопителей внесли российские и зарубежные учёные: K.JI. Богданов, В.Н. Аносов, И.Н. Вара-кин, М. Zolot, K.J. Kelly, Т. Markel, A.Burke и др.

Известные работы, выполненные различными научными школами, в основном содержат решение отдельных задач, связанных с вопросами энергосбережения и не содержат комплексных исследований взаимосвязей между элементами электротранспортного комплекса. На сегодняшний день нет однозначного решения относительно места установки накопителя энергии (НЭ) в электротранспортном комплексе. Это, в первую очередь связано с тем, что накопители энергии могут выполнять различные функции. Между тем, наличие на борту подвижного состава дополнительного источника энергии позволяет не только эффективно использовать энергию торможения в форме регенеративно-, го торможения (взамен рекуперации, которая в этом случае является менее эф- у -

фективной), но и изменять форму тока поезда, потребляемого из сети, обеспечивая тем самым снижение нагрузки на тяговые сети.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является повышение эффективности использования энергии в электротранспортных комплексах с накопителями энергии.

Для достижения поставленной цели в работе поставлены следующие задачи:

1. Провести комплексный анализ схемотехнических решений различных элементов электротранспортного комплекса с накопительными устройствами.

2. Исследовать теоретически влияние формы кривой тока поезда на пропускную способность контактной сети и потери энергии в элементах системы электроснабжения.

3. Провести оценку влияния режимов работы накопительных устройств на энергетические показатели электротранспортного комплекса в целом.

4. Разработать алгоритм управления тяговым электроприводом, обеспечивающий эффективное использование энергии торможения подвижного состава и снижение нагрузки на систему электроснабжения в режиме тяги.

5. Разработать методику расчёта параметров накопителя энергии для размещения его на электроподвижном составе.

6. Разработать структурную и имитационную модели для анализа электромагнитных процессов в энергоэффективном тяговом приводе.

7. Исследовать работу тягового электропривода с накопителем энергии на физической модели.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования является система наземного городского электрического транспорта. Необходимость выделения системы наземного городского электрического транспорта (ГЭТ) из общего электротранспортного комплекса продиктована наличием большого числа случайных факторов, оказывающих существенное влияние на режимы работы всей системы.

Предметом исследования являются энергетические характеристики электроподвижного состава, оборудованного накопителями энергии и перераспределение энергетических потоков в системе наземного ГЭТ при использовании накопителей электрической энергии.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использован комплексный метод исследований, включающий в себя анализ и обобщение данных научно-технической литературы, теоретические и экспериментальные методы. В основе теоретических исследований лежат методы математического, структурного и имитационного моделирования с применением прикладных программных пакетов, методы теории электрических цепей. Достоверность полученных результатов обеспечивается параллельным использованием различных моделей, а также их подтверждением в ходе экспериментальных исследований.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Доказательство эффективности выравнивания нагрузок тяговой сети с помощью накопителя энергии, установленного на подвижном составе; аналитические выражения для расчётов среднеквадратичного тока поезда при различных режимах работы накопителя энергии.

2. Результаты исследований влияния формы тока поезда на величину потерь энергии в тяговой сети и пропускную способность контактной сети по условиям максимального тока.

3. Способы повышения эффективности использования энергии торможения подвижного состава в режиме регенеративного торможения взамен рекуперации.

4. Пути снижения массогабаритных показателей накопителя энергии при использовании регулирования тока возбуждения тяговой электрической машины в режиме торможения.

Научная новизна полученных результатов.

• Установлено, что для выравнивания нагрузок в тяговых сетях электротранспортных комплексов, характеризующихся значительным непостоянством энергопотребления, наиболее эффективным является применение накопителей энергии на электроподвижном составе, а не в системе электроснабжения.

• Предложены новые алгоритмы управления накопителями энергии, установленными на электроподвижном составе, позволяющие более эффективно выравнивать нагрузки элементов системы электроснабжения и повышающие эффективность передачи энергии от тяговых подстанций до транспортного средства.

• Предложена и обоснована методика определения параметров накопителя энергии для ограничения тока поезда, обеспечивающая более эффективное использование накопителя при снижении его массогабаритных параметров.

Практическая значимость полученных результатов заключается в решении задачи создания новых способов управления тяговым приводом, позволяющих повысить эффективность использования энергии электрического торможения подвижного состава с помощью накопительных устройств. Разработаны инженерные методики расчёта параметров накопительных устройств для системы наземного ГЭТ. Совокупность полученных результатов позволяет эффективно использовать энергию торможения подвижного состава и минимизировать потери энергии в элементах системы тягового электроснабжения.

Использование на практике разработанных алгоритмов и моделей позволит создавать энергоэффективные тяговые электроприводы для троллейбусов и трамваев, а также производить модернизацию уже существующего парка подвижного состава.

Реализация результатов работы. Созданная физическая модель тягового привода с накопителем энергии, представляющая интерес для дальнейших исследований, использована в учебном процессе в качестве лабораторного стенда

в дисциплинах «Тяговый электропривод» и «Основы электрического транспорта: Теория электрической тяги» при подготовке студентов по направлению 140600 - Электротехника, электромеханика и электротехнологии в Новосибирском государственном техническом университете. Разработанные имитационные и математические модели также используются в образовательном процессе при подготовке магистров по направлению 140600 и инженеров по направлению 140606 - Электрический транспорт.

Основные результаты работы были использованы в ходе выполнения работ по гранту молодым учёным мэрии г. Новосибирска (Договор №26-08 от 12 декабря 2008г.) при выполнении проекта № 2.1.2/4159 по аналитической ведомственной целевой программе «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 годы)».

Апробация результатов диссертации. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на: Традиционной международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (г. Москва, МЭИ, 2007г.); Всероссийской научной конференции молодых ученых «Наука. Технологии. Инновации» (г. Новосибирск, НГТУ, 2005 и 2009гг.); Ежегодных научных сессиях факультета меха-троники и автоматизации НГТУ (2007, 2008, 2009гг.), а также научных семинарах кафедры «Электротехнические комплексы» НГТУ.

Публикации. Всего опубликовано 24 работы, из которых по теме диссертации - 9, в том числе:

- 7 статей, вошедших в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий;

- 1 статья в сборнике научных трудов;

- 1 доклад на международной конференции.

В работах 1, 7 соискателю принадлежит постановка задачи и её решение. Выводы сделаны соавторами совместно. В работах 2,3,4,5,8,9 соискателю принадлежит решение задачи. Постановка задачи и выводы сделаны соавторами совместно.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка библиографических источников из 92 наименований и приложений. Общий объём диссертации 165 страниц текста, включая 89 рисунков и 12 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении отражены научные проблемы, актуальность темы, сформулированы цель и задачи работы, описаны методы исследований. Приведены основные положения, выносимые на защиту, изложены сведения о научной новизне и практической значимости, реализации и апробации работы.

В первой главе выполнен всесторонний анализ существующих схемных и технических решений в области электротранспортных комплексов с накопителями энергии. Рассмотрены вопросы, связанные с применением накопителей энергии в системе тягового электроснабжения и непосредственно на подвиж-

ном составе. Отдельное внимание уделено работам в области гибридных силовых установок для автомобильного транспорта и электромобилей.

Выделены три основных направления исследований, связанных с применением накопителей энергии в транспортных комплексах: разработка накопителей энергии для аккумулирования энергии торможения; выравнивание нагрузок тяговой сети с помощью накопительных устройств и разработка гибридных источников энергии для электромобилей с целью сглаживания колебаний тока, протекающего через тяговый аккумулятор.

Установлено, что наиболее распространёнными являются накопители энергии на базе конденсаторов двойного электрического слоя, а также электромеханические и электрохимические накопители.

Также показано, что вопрос влияния режимов работы накопительного устройства, размещённого на борту транспортного средства, на энергетические характеристики системы тягового электроснабжения требует дополнительных исследований, связанных с поиском способов выравнивания нагрузок и снижения потерь энергии при её передаче до потребителя.

Во второй главе рассмотрены вопросы, связанные с исследованием влияния формы тока поезда на ограничения пропускной способности контактной сети и потери энергии в элементах систем электроснабжения. На рис. 1 приведены качественные зависимости тока, протекающего в контактной сети при различных вариантах использования НЭ, при движении транспортного средства по схеме «тяга - выбег - торможение».

Рис.1. Формы тока поезда при установке НЭ в СТЭ (а) и НЭ на ЭПС (б)

Кривая 1 на рис. 1 соответствует току, потребляемому в режиме тяги, кривая 2 - режиму рекуперативного торможения (ток рекуперации представлен в положительной полуплоскости, т.к. для определения эффективного тока его направление не имеет значения). Кривая 1' - ток, потребляемый из сети при работе НЭ на ЭПС в буферном режиме. При установке НЭ на ЭПС эффективное значение тока, потребляемого поездом из сети, снижается, т.к. отсутствует рекуперативный ток, а также за счёт потребления части тягового тока от накопителя. Количественно снижение квадрата эффективного тока оценивается выражением:

'э!

-4=

1

' хода ^ост

'яэ 'х

11](1)А + ¡]22({)с1{

О 1ТОР

Имея на борту транспортного средства дополнительный источник энергии в виде накопительного устройства, появляется возможность формировать нужную форму тока поезда за счёт обеспечения параллельной работы накопителя и тяговой сети. На рис.2 представлен вид кривой тока поезда при работе НЭ в режиме поддержания значения тока на заданном уровне.

Кривые 1 соответствуют варианту размещения НЭ в СТЭ, кривая 2 построена для режима выравнивания тока поезда. Особенностью данного режима является то, что накопитель энергии заряжается не только в режиме регенеративного торможения, но и в режиме выбега за счёт потребления тока из контактной сети.

/

О 'НЭ (тяг Iтор '.V

Рис.2. Форма тока поезда при работе НЭ в режиме спрямления формы тока

При этом форма тока поезда приближается к прямоугольной. Значение тока ограничения рассчитывается по выражению:

1

'ТЯГ I

)1тяг(1)са-^-ин\1х-1Т0Р)

,'нэ

2-и,

(2)

где 17н~ напряжение на клеммах генератора в начале процесса электрического торможения

На рис.3 представлены результаты расчётов эффективного тока поезда при изменении длины перегона для различных режимов работы накопителя энергии: ИСУ - НЭ расположен в СЭС, БНЭ - буферный режим работы НЭ на ЭПС, СГН - НЭ, работающий в режиме спрямления тока поезда.

Расчёты показали, что в режиме спрямления тока достигается почти двукратное снижение эффективного тока поезда, потребляемого из сети, по сравнению с вариантом размещения накопителя энергии в СЭС. При этом достигается снижение потерь энергии в контактной сети в 2,2 - 4 раза.

Тягово-энергетические расчёты показали, что энергия торможения транспортного средства практически не зависит от длины перегона, а энергия, необходимая накопителю для обеспечения спрямления тока поезда существенно растет с увеличением длины перегона. Это является недостатком, т.к. при экс-

плуатации будет иметь место недоиспользование, либо нехватка ёмкости накопителя энергии, тем самым не будут достигаться расчётные показатели эффективности.

225 200 175'

150 125

100"

Рис. 3. Расчёт значений эффективного тока поезда при различных режимах работы накопителя энергии

Рис.4. Кривая тока поезда при работе накопителя энергии в режиме ограничения тока поезда

Поэтому в работе предложен альтернативный вариант: режим ограничения максимального тока поезда. В отличие от режима спрямления тока поезда (рис. 4, кривая 2), в режиме ограничения (рис. 4, кривая 3) НЭ заряжается только при регенеративном торможении, т.е. в режиме выбега ток из сети не потребляется.

В этом режиме работы за счёт НЭ компенсируется часть тягового тока, пропорциональная площади 81, обеспечивая тем самым снижение значения максимального тока поезда. Ток ограничения может быть рассчитан по выражению (3). Преимуществом этого режима является меньшая требуемая ёмкость накопителя в связи с тем, что он рассчитывается только на аккумулирование энергии торможения.

I огр

1

'¡¡Эк ~*НЭн

'НЭк

К

и„

тяг , •* тор

I <НЭн

'тор )

(3)

где гИЭк и гИэ„ - соответственно время окончания и начала работы НЭ. Согласно методике, разработанной на кафедре «Электротехнические комплексы» НГТУ, проведён расчёт ограничения пропускной способности контактной сети по условиям максимального тока. Расчет пропускной способности проводился для четырех вариантов: НЭ в системе электроснабжения (ИСУ), НЭ на ЭГТС, работающий в буферном режиме (БНЭ), и НЭ на ЭПС для ограничения тока, потребляемого из сети (ОГР). Результаты расчёта приведены на рис. 5.

п', п/км

\ ■ ч ч' ■

\ ч БНЭ

..ОГР

ИСУ

1, км

Рис.5. Изменение пропускной способности секции контактной сети

Расчёт показал, что при использовании НЭ в режиме ограничения максимального тока поезда появляется возможность практически двукратного увеличения межподстанционных зон (с 1,2 до 2,1 км для системы с односторонним питанием) при сохранении интервалов движения ЭПС. Это даёт возможность сократить число тяговых подстанций, необходимых для обслуживания электротранспортного комплекса.

В третьей главе работы разработан алгоритм регулирования тока возбуждения тяговой электрической машины в режиме торможения, что позволяет существенно снизить массогабаритные показатели НЭ. На сегодняшний день максимальное напряжение одного конденсатора двойного электрического слоя ограничено значением 2-2,5 В, а рабочее напряжение накопителя должно быть не меньше напряжения, вырабатываемого в режиме электрического торможения, которое для современных тяговых двигателей троллейбуса находится в диапазоне 820-900 В. Это приводит к необходимости последовательного соединения большого количества конденсаторов и, как следствие, большой массе и стоимости всего накопителя.

На рис. 6, а представлены зависимости величины напряжения, вырабатываемого электрической машиной в режиме торможения, от скорости. Кривая 1(П.П) соответствует полному потоку возбуждения, а кривая 2(О.П) - ослабленному. На рис.6,б представлена зависимость степени ослабления поля возбуждения от скорости в режиме торможения, обеспечивающая снижение максимального напряжения до уровня 720 В.

Минимальное значение коэффициента ослабления магнитного поля определяется по выражению:

М (4)

8а-р-м>в £,

тах 'к' _ у

иТР ■2р

где 1/тр - требуемое значение напряжения на зажимах генератора.

а<1)

^ 1)011

V.

доп2

1', в Kil.il)

/1 2(0.11)

У ' ✓ 1 < / птрможа не

•т У.

« „

1,2 1

0,3 0,6 0,4\ 0,2 О

*К.Н ч

20

П)

40

Рис.6. Зависимость напряжения в режиме торможения (а) и коэффициента ослабления поля (б) от скорости

При регулировании возбуждения неизбежно снижается тормозная сила. Однако, как показали расчёты, предложенный закон регулирования возбуждения не приводит к нарушению требований ПТЭ, ограничивающих тормозной путь троллейбуса при использовании электрического торможения.

Ёмкость накопительного устройства определяется диапазоном рабочих напряжений накопителя. Без учёта потерь энергии при заряде:

2-АТ0Р

снэ

и

кон

-и

(5)

НАЧ

где Vкон ~ конечное напряжение емкостного НЭ, которое равно напряжению, вырабатываемому в режиме торможения, 1/нач ~ начальное напряжение НЭАгор ~ запасаемая энергия торможения ЭПС.

Проведённые расчёты показали, что незначительное повышение ёмкости накопителя энергии, вследствие уменьшения диапазона рабочих напряжений, компенсируется меньшим количеством последовательно включённых конденсаторов. Что приводит к снижению общей массы накопительного блока на 15%.

Для исследования электромагнитных процессов, проходящих в энергоэффективном тяговом приводе с накопителем энергии, работающим в режиме ограничения максимального тока поезда, разработана модель, схема которой представлена на рис. 7,а. На рис. 7,а звено "Traction Drive" представляет собой модель тягового двигателя с обратной связью по моменту сопротивления, а результаты моделирования приведены на рис. 7, в.

I ne

I_reg

RHE

JF

RN

dF

I_reg

Ж

4

Iset Uс

Feeding Network

I_ne -►

I ne

U ne

¡Uieg

I_pot

I_pot I_set -T

I_reg

LC-filter

I а

U_pit V

иИ

I

Traction drive

UltraCap

1)

ISO 140

100

<50

20 0

200

100

I, A

шок сети

10

6)

"т ►ш

i 1 1 1 ! 1

.......

/

/

уГ

/

S

S

1 i i i L te

I, А ток Т)Д

и

lili 1

i 1 i i 1 i c

10

Рис. 7. Структурная модель тягового привода с накопителем энергии (а) и результаты структурного моделирования (б) 12

Видно, что на протяжении всего процесса пуска ток в ТЭД остаётся постоянным, при этом ток, потребляемый поездом из сети, ограничен значением 160 А.

В четвёртой главе разработана имитационная модель в среде МаЛАВ 8тиНпк. Модель позволяет исследовать электромагнитные процессы при работе тягового привода с накопителем энергии в буферном режиме и в режиме ограничения максимального тока поезда. Реализация модели представлена на рис.8. Для исследования буферного режима в показанной модели регулятор постоянно находится в проводящем состоянии.

В основе имитационной модели тягового привода лежит встроенная в БипиНпк имитационная модель машины постоянного тока. Для моделирования основного удельного сопротивления движению задаётся момент сопротивления (Мс), пропорциональный квадрату скорости машины:

= 12+ 0,0004-V2;

мэпс - & к

(6)

Рред

где Як - радиус колеса ЭПС, Мред " передаточное число тягового редуктора, Мэпс ~ физическая масса подвижного состава. Результаты моделирования буферного режима работы НЭ представлены на рис. 9. Показано, что ток из тяговой сети начинает потребляться по мере разряда накопителя энергии. При этом на начальной стадии пуска питание тягового двигателя осуществляется только от накопителя энергии. Ток ТЭД на протяжении всего процесса пуска остаётся постоянным.

Для моделирования работы НЭ в режиме ограничения максимального тока поезда используется та же модель. Основной задачей системы управления в данном случае является ограничение максимального тока, потребляемого из сети, поэтому разряд накопителя энергии является контролируемым. Подключение накопителя осуществляется регулятором К_ге£ по сигналу блока реле1, который контролирует величину тока, потребляемого из сети.

Результаты моделирования представлены на рис. 10. Видно, что во всём процессе пуска ток в двигателе остаётся постоянным. При этом значение тока, потребляемого из сети, ограничено величиной 160 А.

Эффективный ток поезда рассчитывается по выражению:

(?)

Проведённая обработка данных показала, что при работе тягового привода в буферном режиме (БНЭ) значение эффективного тока поезда снижается на 10-12% относительно значения, соответствующего варианту размещения НЭ в СТЭ. При работе в режиме ограничения максимального тока снижение значения эффективного тока поезда составляет 22-25%. Полученные результаты имитационного моделирования в среде МаЛАВ БтиНпк совпадают с результатами расчётов, проведённых во второй главе диссертационной работы.

I ted

I ted

I set

L_set

VD_tp R ks

-Set

fl

I ne

Relay

-J

L f

>

aj 4) 3

Й & 03 Q..S Q, О

_Lted f°L_dop

T VDO

dF

Ь+йг

m

I set

С f

-C4-

TO ne

=!F

Relayl

K_reg ™ ч 9 ■

2Т===П

С £2

L_ne

-ЛЛЛГ*—

С NE

T

_L

Рис. 8. Модель тягового привода в среде MatLAB Simulink

О 2 4 б 8 10 12 14 16

Рис.9. Результаты имитационного моделирования буферного режима работы

тягового привода с НЭ

I. а____ ток тэд____

1 ! 1 1 ~ ~ 1 1 1 ■

[_ J _ 1 1

I. А ТОК СЕТИ

200-

I

(.с

0 2 -1 6 8 10 12 14 10' 18

Рис. 10. Результаты моделирования режима ограничения максимального тока

поезда

Для проверки основных теоретических положений и результатов математического моделирования была разработана физическая модель тягового привода с накопителем энергии. Внешний вид основных элементов физической модели представлен на рис.11.

а) 6)

Рис.11. Внешний вид основных элементов модели

В качестве механической части привода использована тележка трамвайного вагона РВЗ (рис. 11,а). Накопитель энергии представляет собой конденсатор двойного электрического слоя ёмкостью 2,3 Ф и рабочим напряжением 110 В (рис. 11,6). Модель позволяет исследовать работу импульсного регулятора на базе релейной логики при отключенном накопителе; работу накопителя энергии в буферном режиме и работу НЭ в режиме ограничения максимального тока поезда. Результаты физического моделирования представлены на рис. 12.

0.5V 0.5¥ и 0.5У О.Ж И

ток ТЭД

ток ТЭД

а) 6)

Рис. 12. Результаты физического моделирования буферного режима работы (а) и режима ограничения максимального тока (б)

Анализ показывает, что полученные кривые коррелируют с результатами структурного и имитационного моделирования.

Заключение. Основные результаты теоретических и экспериментальных исследований задач, связанных с повышением эффективности использования энергии в электротранспортных комплексах с накопительными устройствами состоят в следующем:

1. Проведён комплексный анализ схемотехнических решений различных элементов электротранспортного комплекса с накопителями энергии. Доказана необходимость дополнительных исследований вопросов влияния режимов работы накопителя энергии, размещённого на подвижном составе, на энергетические показатели работы системы электроснабжения.

2. Исследовано влияние формы кривой тока поезда на характер работы системы электроснабжения. Показано, что при работе накопителя энергии в режиме ограничения максимального тока обеспечивается не только эффективное использование энергии торможения, но и снижение потерь энергии в элементах тяговой сети (в 2-3,5 раза), а также в 1,5-1,7 раза увеличивается пропускная способность контактного провода.

3. Проведена оценка влияния режимов работы накопителя энергии на энергетические показатели транспортного комплекса. Показано, что более эффективное сглаживание нагрузок на тяговую сеть реализуется при установке накопительного устройства на подвижном составе.

4. Разработаны алгоритмы управления тяговым приводом с накопителем энергии, обеспечивающие работу накопительного устройства в режиме ограничения максимального тока поезда.

5. Предложена и обоснована методика регулирования магнитного потока возбуждения в режиме торможения транспортного средства, обеспечивающая снижение массогабаритных показателей накопителя энергии в среднем на 15%.

6. Разработаны математические и имитационные модели тягового привода с накопителем энергии в программном комплексе Ма&АВ БшиПпк, позволяющие исследовать различные режимы работы энергосберегающих тяговых приводов.

7. Создана физическая модель тягового привода с накопителем энергии на базе конденсатора двойного электрического слоя, которая используется в учебном процессе в Новосибирском государственном техническом университете при подготовке специалистов по направлению 140600 - «Электротехника, электромеханика и электротехнологии». Результаты имитационного и физического моделирования подтверждают основные теоретические положения, полученные в работе.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Спиридонов, Е. А. Математическая модель тягового привода с накопителем энергии [Текст] / Е. А. Спиридонов, Ю. А. Прокушев, А. А. Штанг, А. П. Вертохвостов // Науч. проблемы трансп. Сибири и Дальнего Востока. -2006. -№ 1.-С. 239-241.

2. Спиридонов, Е.А. Исследование энергетических показателей режимов тяги и торможения троллейбусов [Текст] / В.В. Бирюков, Ю.А. Прокушев,

В.И. Сопов, Е.А. Спиридонов, A.A. Штанг // Омский научный вестник. -Омск : Омский научный вестник. - 2006. - №9 (46). - С. 124 - 129.

3. Спиридонов, Е. А. Определение параметров накопительного устройства для электротранспортного комплекса [Текст] / А. П. Вертохвостов, Ю. А. Прокушев, Е. А. Спиридонов, А. А. Штанг, Н. И. Щуров II Электричество. - 2007. - №6. - С.53 - 56.

4. Spiridonov, Е. A. T-Bus Power Supply System Optimization by the Criterion of Process Energy Loss Minimization [Text] / V. V. Biryukov, S. A. Evdoki-mov, Y. A. Prokushev, V. I, Sopov, E. A. Spiridonov // Proceedings of The Second International Forum on Strategic Technology, Ulanbaatar, Mongolia. -October 3-5, 2007, P. 449 - 451 [Оптимизация системы электроснабжения троллейбуса по критерию минимизации технологических потерь энергии].

5. Спиридонов, Е. А. Повышение эффективности работы системы электроснабжения троллейбуса [Текст] / С. А. Евдокимов, Ю. А. Прокушев, В. И. Сопов, Е. А. Спиридонов // Транспорт: наука, техника, управление. -ВИНИТИ. - 2008. - № 6. - С. 24 - 27.

6. Спиридонов, Е. А. Применение накопителей энергии для выравнивания нагрузок в системе электроснабжения городского электрического транспорта [Текст] / Е. А. Спиридонов // Науч. проблемы трансп. Сибири и Дальнего Востока. - 2008. - № 1. - С. 258 - 262.

7. Спиридонов, Е. А. Снижение массогабаритных параметров накопителя энергии регулированием возбуждения тяговой электрической машины в режиме торможения [Текст] / Е. А. Спиридонов, А. А. Штанг // Науч. проблемы трансп. Сибири и Дальнего Востока. - 2009. - № 2. - С. 328 -330.

8. Спиридонов, Е. А. Повышение эффективности использования накопителей энергии в электротранспортном комплексе [Текст] / Е. А. Спиридонов, Д. В. Чумачёв, А. А. Штанг, Н. И. Щуров // Электротехника. - 2009. -№ 12.-С. 33 -37.

9. Спиридонов, Е. А. Исследование гибридного источника энергии для электрического транспортного средства с накопительными устройствами [Текст] / В. Н. Аносов, Е. А. Спиридонов, А. А. Штанг // Транспорт: Наука, техника, управление. - ВИНИТИ. - 2010. - №8. - С. 7 - 10.

Отпечатано в типографии Новосибирского государственного технического университета 630092, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20, тел./факс (383) 346-08-57 формат 60 X 84/16 объем 1.25 п.л. тираж 100 экз. заказ № 1639 подписано в печать 09.11.2010 г

ВВЕДЕНИЕ.

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НАКОПИТЕЛЕЙ ЭНЕРГИИ В ЭЛЕКТРОТРАНСПОРТНЫХ КОМПЛЕКСАХ.

1.1 Требования, предъявляемые к накопительным элементам для работы в системе электрического транспорта.

1.2 Накопители энергии в системе электроснабжения.

1.2.1 Электромеханические накопители энергии.

1.2.2 Сверхпроводящие индуктивные накопители энергии

1.2.3 Емкостные накопители энергии.

1.3 Схемотехнические решения тяговых приводов транспортных средств с накопителями энергии.

1.3.1 Тяговые приводы с электрохимическими накопителями энергии.

1.3.2 Тяговые приводы с емкостными накопителями энергии

1.4 Выводы.

2 ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЯГОВОЙ СЕТИ С ПОМОЩЬЮ НАКОПИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ.

2.1 Режимы работы системы электроснабжения с накопительными устройствами.

2.1.1 Накопитель энергии, установленный в системе электроснабжения.

2.1.2 Накопитель энергии, установленный на подвижной единице.

2.2 Накопительное устройство как средство сглаживания формы потребляемого поездом тока.

2.2.1 Оценка потерь энергии в тяговой сети при различных режимах работы накопителей энергии.

2.2.2 Влияние увеличения массы подвижного состава на удельный расход энергии.

2.3 Накопительное устройство как средство ограничения величины потребляемого поездом тока.

2.3.1 Определение пропускной способности тяговой сети при использовании накопителей энергии.

2.3.2 Режимы работы системы электроснабжения при использовании накопителя энергии в режиме ограничения тока поезда.

2.3.3 Зависимость формы кривой тока поезда в функции длины перегона и профиля пути.

2.4 Выводы.

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ НАКОПИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ ГОРОДСКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТРАНСПОРТА.

3.1 Определение массогабаритных параметров накопителя энергии

3.1.1 Определение закона изменения ослабления магнитного поля тягового двигателя в режиме торможения.

3.1.2 Определение ёмкости и массы накопительного устройства.

3.2 Исследование процесса заряда накопителя энергии в режиме торможения транспортного средства.

3.2.1 Расчёт величины добавочного сопротивления.

3.2.2 Модель процесса работы добавочного сопротивления в среде MatLAB.

3.2.3 Работа схемы в режиме торможения в диапазоне средних и низких скоростей.

3.3 Исследование работы тягового привода с накопителем энергии в режиме тяги.

3.3.1 Исследование релейного способа управления импульсным регулятором.

3.3.2 Математическое моделирование тягового привода с накопителем энергии.

3.4 Выводы.

4 МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ТЯГОВОГО ПРИВОДА С НАКОПИТЕЛЕМ ЭНЕРГИИ.

4.1 Имитационное моделирование тягового привода с накопителем энергии в среде MatLAB Simulink.

4.1.1 Исследование буферного режима работы накопительного устройства.

4.1.2 Исследование работы привода в режиме ограничения максимального тока поезда.

4.2 Исследование физической модели энергоэффективного тягового привода с накопителем энергии.

4.2.1 Структура физической модели тягового привода с накопителем энергии.

4.2.2 Основные элементы физической модели.

4.2.3 Схемы силовой части установки и системы управления.

4.2.4 Исследование импульсного регулятора с релейным законом управления.

4.2.5 Исследование работы привода с накопителем энергии в буферном режиме.

4.2.6 Исследование работы привода с накопителем энергии в режиме ограничения тока поезда.

4.3 Выводы.

В связи с либерализацией энергетического рынка России, энергетическая стратегия [89] предполагает рост цен на энергоносители. Это приведёт к неизбежному повышению энергетической составляющей затрат в энергоёмких отраслях промышленности с темпами 6-8% в год, что потребует не только внедрения энергосберегающих технологий во все отрасли промышленности, но и разработки принципиально новых решений, направленных на повышение эффективности преобразования энергии. Важность решения данной проблемы зафиксирована в Федеральной целевой программе «Энергоэффективная экономика» на 2007-2010 годы и на период до 2015 года».

В современных условиях перспективными направлениями повышения эффективности электротранспортных комплексов являются разработка и внедрение новых технологий в области электроподвижного состава (ЭПС) и систем тягового электроснабжения (СТЭ), повышающих эффективность преобразования энергии во всех элементах комплекса. При разработке этих направлений необходимо учитывать и анализировать не только отдельные элементы комплекса, но и их взаимные связи.

Одним из таких направлений в нашей стране и за рубежом является разработка и внедрение в транспортные комплексы новых видов источников энергии, позволяющих повысить эффективность использования энергии электроподвижным составом и способных придавать неавтономным транспортным средствам новые свойства, такие как, автономный ход.

К настоящему времени накоплен большой опыт по исследованию вопросов преобразования энергии на электрическом транспорте. Значительный вклад в решение вопроса, связанного с разработкой энергоэффективных тяговых приводов и разработкой методов снижения энергопотребления на движение поезда внесли учёные: И.С. Ефремов, В.Е. Розенфельд, К.Г. Мар-квардт, В.П. Феоктистов, В.В. Шевченко, А. Ruffer, Д.А. Бут, Н.И. Щуров, В.И. Сопов, A.A. Штанг и др [2-13, 48-49, 53-55, 66-68, 70-72, 80-83, 85-88].

Вторым направлением, исследующим применение накопителей энергии в транспортном комплексе, является область автономного электрического и гибридного транспорта. Значительный вклад в области исследований выравнивания нагрузок на тяговые аккумуляторные батареи с помощью накопителей энергии, а также разработке методов проектирования таких накопителей внесли российские и зарубежные учёные: В.Н. Аносов, М. Zolot, K.J. Kelly, Т. Markel, A.Burke и др [16-22, 28, 30, 40, 42-44, 47, 75-76, 91-92].

Известные работы, выполненные различными научными школами, в основном содержат решение отдельных задач, связанных с вопросами энергосбережения, однако не содержат комплексных исследований взаимосвязей между элементами электротранспортного комплекса. На сегодняшний день нет однозначного решения относительно места размещения накопителя энергии (НЭ) в электротранспортном комплексе. Это, в первую очередь связано с тем, что накопители энергии могут выполнять различные функции. Между тем, наличие на борту подвижного состава дополнительного источника энергии позволяет не только эффективно использовать энергию торможения в форме регенеративного торможения (взамен рекуперации, которая в этом случае является менее эффективной), но и сглаживать форму тока поезда, обеспечивая тем самым снижение нагрузки на тяговые сети.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является повышение эффективности использования энергии в электротранспортных комплексах с накопителями энергии.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Провести комплексный анализ схемотехнических решений различных элементов электротранспортного комплекса с накопительными устройствами.

2. Исследовать теоретически влияние формы кривой тока поезда на пропускную способность контактной сети и потери энергии в элементах системы электроснабжения.

3. Провести оценку влияния режимов работы накопительных устройств на энергетические показатели электротранспортного комплекса в целом.

4. Разработать алгоритм управления тяговым электроприводом, обеспечивающий эффективное использование энергии торможения подвижного состава и снижение нагрузки на систему электроснабжения в режиме тяги.

5. Разработать методику расчёта параметров накопителя энергии для размещения его на электроподвижном составе.

6. Разработать структурную и имитационную модели для анализа электромагнитных процессов в энергоэффективном тяговом приводе.

7. Исследовать работу тягового электропривода с накопителем энергии на физической модели.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования является система наземного городского электрического транспорта. Необходимость выделения системы наземного городского электрического транспорта (ГЭТ) из общего электротранспортного комплекса продиктована наличием большого числа случайных факторов, оказывающих существенное влияние на режимы работы всей системы.

Предметом исследования являются энергетические характеристики электроподвижного состава, оборудованного накопителями энергии и перераспределение энергетических потоков в системе наземного ГЭТ при использовании накопителей электрической энергии.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использован комплексный метод исследований, включающий в себя анализ и обобщение данных научно-технической литературы, теоретические и экспериментальные методы. В основе теоретических исследований лежат методы математического, структурного и имитационного моделирования с применением прикладных программных пакетов, методы теории электрических цепей. Достоверность полученных результатов обеспечивается параллельным использованием различных моделей, а также подтверждением их в ходе экспериментальных исследований.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Доказательство эффективности выравнивания нагрузок тяговой сети с помощью накопителя энергии, установленного на подвижном составе; аналитические выражения для расчётов среднеквадратичного тока поезда при различных режимах работы накопителя энергии.

2. Результаты исследований влияния формы тока поезда на величину потерь энергии в тяговой сети и пропускную способность контактной сети по условиям максимального тока.

3. Способы повышения эффективности использования энергии торможения подвижного состава в режиме регенеративного торможения взамен рекуперации.

4. Пути снижения массогабаритных показателей накопителя энергии при использовании регулирования тока возбуждения тяговой электрической машины в режиме торможения.

Научная новизна полученных результатов.

• Установлено, что для выравнивания нагрузок в тяговых сетях электротранспортных комплексов, характеризующихся значительным непостоянством энергопотребления, наиболее эффективным является применение накопителей энергии на электроподвижном составе, а не в системе электроснабжения.

• Предложены новые режимы работы накопителей энергии, установленных на электроподвижном составе, позволяющие более эффективно выравнивать нагрузки элементов системы электроснабжения и повышающие эффективность передачи энергии от тяговых подстанций до транспортного средства.

• Предложена и обоснована методика определения параметров накопителя энергии для ограничения тока поезда, обеспечивающая более эффективное использование накопителя при снижении его массогабаритных параметров.

Практическая значимость полученных результатов заключается в решении задачи создания новых способов управления тяговым приводом, позволяющих повысить эффективность использования энергии электрического торможения подвижного состава с помощью накопительных устройств. Разработаны инженерные методики расчёта параметров накопительных устройств для системы наземного ГЭТ. Совокупность полученных результатов позволяет эффективно использовать энергию торможения подвижного состава и минимизировать потери энергии в элементах системы тягового электроснабжения.

Использование на практике разработанных алгоритмов и моделей позволит создавать энергоэффективные тяговые электроприводы для троллейбусов и трамваев, а также производить модернизацию уже существующего парка подвижного состава.

Реализация результатов работы. Созданная физическая модель тягового привода с накопителем энергии, представляющая интерес для дальнейших исследований, использована в учебном процессе в качестве лабораторного стенда в дисциплинах «Тяговый электропривод» и «Основы электрического транспорта: Теория электрической тяги» при подготовке студентов по направлению 140600 - «Электротехника, электромеханика и электротехнологии» в Новосибирском государственном техническом университете. Разработанные имитационные и математические модели также используются в образовательном процессе при подготовке магистров по направлению 140600 и инженеров по направлению 140606 - «Электрический транспорт».

Основные результаты работы были использованы в ходе выполнения работ по гранту молодым учёным мэрии г. Новосибирска (Договор №26-08 от 12 декабря 2008г.) а также при выполнении проекта № 2.1.2/4159 по аналитической ведомственной целевой программе «Развитие научного потенциала высшей школы (2009 - 2010 годы)»

Апробация результатов диссертации. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на: Традиционной международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (г. Москва, МЭИ, 2007г.); Всероссийской научной конференции молодых ученых «Наука. Технологии. Инновации» (г. Новосибирск, НГТУ, 2005 и 2009гг.); Ежегодных научных сессиях факультета мехатроники и автоматизации НГТУ (2007, 2008, 2009гг.), а также научных семинарах кафедры «Электротехнические комплексы» НГТУ.

Публикации. Всего опубликовано 24 работы, из которых по теме диссертации - 9, в том числе:

- 7 статей, вошедших в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий;

- 1 в сборнике научных трудов;

- 1 доклад на международной конференции.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка библиографических источников из 92 наименований и приложений. Общий объём диссертации 165 страниц текста, включая 8&рисунков и 12 таблиц.

Основные результаты теоретических и экспериментальных исследований задач, связанных с повышением эффективности использования энергии в электротранспортных комплексах с накопительными устройствами состоят в следующем:

1. Проведён комплексный анализ схемотехнических решений различных элементов электротранспортного комплекса с накопителями энергии. Доказана необходимость дополнительных исследований вопросов влияния режимов работы накопителя энергии, размещённого на подвижном составе, на энергетические показатели работы системы электроснабжения.

2. Исследовано влияние формы кривой тока поезда на характер работы системы электроснабжения. Показано, что при работе накопителя энергии в режиме ограничения максимального тока обеспечивается не только эффективное использование энергии торможения, но и снижение потерь энергии в элементах тяговой сети (в 2-3,5 раза), а также в 1,5-1,7 раза увеличивается пропускная способность контактного провода, что может быть использовано для увеличения расстояния между соседними тяговыми подстанциями.

3. Проведена оценка влияния режимов работы накопителя энергии на энергетические показатели транспортного комплекса. Показано, что более эффективное сглаживание нагрузок на тяговую сеть реализуется при установке накопительного устройства на подвижном составе.

4. Разработаны алгоритмы управления энергоэффективным тяговым приводом с накопителем энергии, обеспечивающие работу накопительного устройства в режиме ограничения максимального тока поезда.

5. Предложена и обоснована методика регулирования магнитного потока возбуждения в режиме торможения транспортного средства, обеспечивающая более эффективное использование накопительного устройства при снижении его массогабаритных показателей в среднем на 15%.

6. Разработаны математические и имитационные модели тягового привода с накопителем энергии в программном комплексе МаНАВ 8шшПпк, позволяющие исследовать различные режимы работы энергосберегающих тяговых приводов.

7. Создана физическая модель тягового привода с накопителем энергии на базе конденсатора двойного электрического слоя, которая используется в учебном процессе в Новосибирском государственном техническом университете при подготовке специалистов по направлению 140600 — «Электротехника, электромеханика и электротехнологии». Результаты имитационного и физического моделирования подтверждают основные теоретические положения, полученные в работе.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Burke, A. Ultracapacitors: why, how and where is the technology Text. / A. Burke // J. of the Power Sources. 2000. - № 91. - P. 37-50.

2. Burke, A. Update of ultracapacitor technology and hybrid vehicle applications: passenger cars and transit buses Electronic resource. / A. Burke, M. Miller. Mode of assess: www.nesscap.com/datanesscap/A.Burke.pdf. -Title from screen.

3. Markel, T. Energy storage system considerations for grid-charged hybrid electric vehiccles Electronic resource. : [preprint] / T. Markel, A. Simpson. -Mode of access: http://www.nrel.gov/vehiclesandfuels/vsa/pdfs/38538.pdf. Title from screen.

4. Markel, T. Plug-in hybrid electric vehicle energy storage system design Electronic resource. : [preprint] / T. Markel, A Simpson. Mode of access: http://www.nrel.gov/docs/fy06osti/40237.pdf. — Title from screen.

5. Montanie, T. Hybrid Fuel Cell Tramway (FULLTRAM Project) Electronic resource. Mode of access: http://dtram.com/alstom.pdf. - Title from screen.

6. Rufer, A. Power-electronic interface for a supercapacitor-based energy-storage substation in dc-transportation networks Electronic resource. / A. Rufer. 2003. - Mode of access: http://leiwww.epfl.ch/publications/ ru-ferepe03.pdf. - Title from screen.

7. SCiB. A rechargeable battery Electronic resource. // Toshiba: leading innovation : [website]. 2009. - Mode of access: http://www.scib.jp/ en/product/detail.htm. - Title from screen.

8. Shuai, Lu. A new battery/ultracapacitor energy storage system design and its motor drive integration for hybrid electric vehicles / Lu Shuai, K. A. Corzine, M. Ferdowsi // IEEE Transactions on Vehicular Technology. -2007.-Vol. 56, iss. 4.-P. 1516-1523.

9. Stienecker, A. W. An ultracapacitor circuit for reducing sulfation in lead acid batteries for mild hybrid electric vehicles Text. / A. W. Stienecker, T. Stuart, C. Ashtiani // J. of Power Sources. 2006. - Vol. 156, № 2. - P. 755-762.

10. Toyota Prius: compare vehicles Electronic resource. // Toyota: moving forward : web-site. Mode of access: http://www.toyota.com/compare/ ?modelCode=prius#hoverview. - Title from screen.

11. UltraCap. Data Sheet Collection 2005 : inform, retrieval system. [Electronic resource] // PDFsearch.info : [website], Mode of access: http://www.pdfsearch.info/view-cat-introductuontopowerelectronics-id-1740685.html. - Title from screen.

12. Аносов, В. H. Исследование систем тягового электропривода автономных транспортных средств с комбинированной энергоустановкой Текст. : автореф. дис. . канд. техн. наук / В. Н. Аносов ; Новосиб. электротехн. ин-т. Новосибирск : НЭТИ, 1987. - 18 с.

13. Аносов, В. Н. К расчету параметров ионисторов как буферных источников питания Текст. // Вестн. ИрГТУ. 2006. - № 3 (27). - С. 92-95.

14. Аносов, В. Н. Методы и средства повышения эффективности систем тягового электропривода автономных транспортных средств Текст. : дис. . д-ра техн. наук : 05.09.03 : защищена 19.03.09 / Аносов Владимир Николаевич. Новосибирск, 2009. — 266 с.

15. Аносов, В. Н. Обобщенная структурная схема химического источника тока, как элемента системы управления Текст. / В. Н. Аносов // Автоматизация производственных процессов : межвуз. сб. науч. тр. — Новосибирск : НЭТИ, 1975. С. 166-170.

16. Аносов, В. Н. Структурная схема источника тока как элемента системы регулирования в режиме рекуперации энергии Текст. / В. Н. Аносов // Автоматизация производственных процессов : межвуз. сб. науч. тр. Новосибирск : НЭТИ, 1976. - С. 112-118.

17. Астахов, А. Конденсаторы с двойным электрическим слоем Текст. / А. Астахов, С. Карабанов, Ю. Кухсторов // Радио. 1997. - № 4. - С. 57-58.

18. Байрыева, JI. С. Тяговые расчеты подвижного состава Текст. : учеб. пособие / JI. С. Байрыева, А. В. Прокопович ; под ред. И. К. Никольского. М. : Изд-во МЭИ, 1997. - 87 с.

19. Байрыева, Л. С. Электрическая тяга. Городской наземный транспорт Текст. / Л. С. Байрыева, В: В. Шевченко. М. : Транспорт, 1986. - 208 с.

20. Башарин, А. В. Управление электроприводами Текст. : учеб. пособие для вузов / А. В. Башарин, В. А. Новиков, Г. Г. Соколовский. Л. : Энергоиздат, 1982. - 392 с.

21. Бирюков, В. В. Энергосбережение на электрическом транспорте Текст. : монография / В. В. Бирюков. Иркутск : Изд-во ИрГТУ, 2009. - 244 с.

22. Большаков, А. Н. Резервы энергосбережения Текст. / А. Н. Большаков, В. К. Вехотуров, А. Г. Коростылев // Локомотив. 2001. - № 2. -С. 22-26.

23. Востриков, А. С. Теория автоматического управления: Линейные системы Текст. : учеб. пособие / А. С. Востриков, Г. А. Французова ; Но-восиб. гос. техн. ун-т. Новосибирск : Изд-во НГТУ, 1997. - 123 с.

24. Герман-Галкин, С. Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в МАТЬАВ 6.0 Текст. : учеб. пособие / С. Г. Герман-Галкин. СПб. : КОРОНА принт, 2001. - 320 с.

25. Глушенков, В. А. Тяговый привод троллейбуса с конденсаторным накопителем Текст. / В. А. Глушенков, М. А. Слепцов, А. А. Каледин. -Вестн. ГЭТ России. 2004. - № 4 (61). - С. 2-6.

26. ГОСТ 19350-74. Электрооборудование электрического подвижного состава. Термины и определения, Текст. Введ. 1975-01-01. - М. : Гос. ком. стандартов Совета Министров СССР, 1975. — 5 с.

27. ГОСТ 6962-75. Транспорт, электрифицированный с питанием от контактной сети. Ряд напряжений Текст. Введ. 1977-01-01. — М. : Гос. ком. стандартов Совета Министров.СССР, 1976. - 8 с.

28. Гулиа, Н. В. Накопители энергии Текст. / Н. В. Гулиа. М. : Наука, 1980.- 151 с.

29. Деспотули, А. Суперконденсаторы для электроники Текст. / А. Дес-потули, А. Андреева // Современная электроника. 2006. - № 5. - С. 10-14.

30. Дьяконов, В. П. МАТЬАВ 6/6.1/6.5 + БтшНпк 4/5 в математике и моделировании Текст. / В. П. Дьяконов. М. : СОЛОН-Пресс, 2003. -576 с.

31. Ефремов, И. С. Теория и расчет электрооборудования подвижного состава городского электрического транспорта Текст. : учеб. для вузов / И. С. Ефремов, Г. В. Косарев. М. : Высш. шк., 1976. - 480 с.

32. Иванов, А. М. Комбинированные энергоустановки с ИКЭ основа эффективного использования топливно-энергетических ресурсов XXI века Текст. / А. М. Иванов, С. А. Иванов // Электротехника. - 2003. — № 12.-С. 2-6.

33. Кавешников, В. М. Исследование комбинированных энергетических установок автономных транспортных средств Текст. : автореф. дис. . канд. техн. наук / В. М. Кавешников. Новосибирск : НЭТИ, 1977. - 24 с.

34. Калабухов, О. Р. Повышение энергетических показателей рекуперативного торможения тягового электропривода Текст. / О. Р. Калабухов, В. С. Елсуков, Ю. А. Никитенко // Электромеханика. 1991. - № 10.-С. 108-109.

35. Колпаков, А. Ультраконденсаторы Maxwell Technologies Текст. / А. Колпаков // Компоненты и технологии. 2004. - № 1. - С. 14-17.

36. Кудрявцев, J1. Д. Курс математического анализа Текст. : в 3 т. / JI. Д. Кудрявцев. М. : Высш. шк., 1981. - Т. 1. — 687 с.

37. Лосев, Е. П. Эффективность применения накопителей энергии в силовых установках автономных локомотивов Текст. : автореф. дис. . канд. техн. наук : 05.22.07 / Е. П. Лосев. М., 2000. - 25 с.

38. Марквардт, К. Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог Текст. : учеб. для вузов ж.-д. трансп / К. Г. Марквардт. М. : Транспорт, 1982. - 528 с.

39. Математическая модель тягового привода с накопителем энергии Текст. / Е. А. Спиридонов, Ю. А. Прокушев, А. А. Штанг, А. П. Вер-тохвостов // Науч. проблемы трансп. Сибири и Дальнего Востока. -2006. -№ 1.-С. 239-241.

40. Менухов, В. Сверхъемкие электрохимические конденсаторы. Что это такое? Текст. / В. Менухов // Электронные компоненты. 2000. — № 5 - С. 59-62.

41. Моделирование электромеханической системы электровоза с асинхронным тяговым приводом Текст. / под общ. ред. Е. М. Плохова. — М. : Транспорт, 2001. -286 с.

42. Монигер, Ф. Инерционные накопители энергии в системах тягового электроснабжения Текст. / Ф. Монигер // Железные дороги мира. -2000.-№ 12. С. 41-43.

43. Негиши, X. Аккумулирование энергии на железных дорогах Текст. / X. Негиши // Железные дороги мира. 2003. - № 6 - С. 55-59.

44. Огаса, М. Трамвай с питанием от аккумуляторной батареи Текст. / М. Огаса // Железные дороги мир. 2005. - № 5 - С. 46-50.

45. Определение параметров накопительного устройства для электротранспортного комплекса Текст. / Н. И. Щуров, А. А. Штанг, Е. А. Спиридонов [и др.] // Электричество. 2007. — № 6. — С. 53—56.

46. Осава, М. NE Train первый в мире рельсовый автобус с комбинированным приводом Текст. / М. Осава // Железные дороги мира. - 2004. -№ 7.-С. 17-21.

47. Основы электрического транспорта Текст. : учеб. для вузов / М. А. Слепцов, Г. П. Долаберидзе, А. В. Прокопович [и др.] ; под общей ред. М. А. Слепцова. М. : Академия, 2006. - 464 с.

48. Павелчик, М. Повышение эффективности электрической тяги при помощи накопителей энергии Текст. : автореф. дис. . д-ра техн. наук : 05.09.03, 05.22.09 / М. Павелчик. М., 2000. - 48 с.

49. Петленко, Б. И. Электромобили с комбинированными энергоустановками. Исследование и оптимизация Текст. / Б. И. Петленко, В. Н. Логачев //Электричество. 1991.-№ 1.-С. 51-56.

50. Плакс, А. В. Системы управления электрическим подвижным составом Текст. : учеб. для вузов ж.-д. трансп. / А. В. Плакс. М. : Маршрут, 2005.-360 с.

51. Потемкин, В. Г. Система МАТЬАВ Текст. : справ, пособие / В. Г. Потемкин. М.: Диалог-МИФИ, 1998. - 350 с.

52. Правила технической эксплуатации троллейбуса Текст. : утв. распоряжением М-ва трансп. Рос. Федерации от 26 марта 2001 г. № АН-20-р / М-во трансп Рос. Федерации. М. : М-во трансп. РФ, 2001. — 118 с.

53. Пупынин, В. Н. Условия эффективного использования емкостного накопителя энергии в системах тягового электроснабжения железных дорог Текст. / В. Н. Пупынин, В. Л. Никитин // Электричество. 1993. -№ 3 - С. 52-58.

54. Розенфельд, В. Е. Теория электрической тяги Текст. / В. Е. Розен-фельд, И. П. Исаев, Н. Н. Сидоров. М. : Транспорт, 1983. - 328 с.

55. Теория и расчет тягового привода электромобилей Текст. : учеб. пособие / И. С. Ефремов, А. П. Пролыгин, Ю. М. Андреев [и др.] ; под. ред. И. С. Ефремова. М. : Высш. шк., 1984. - 383 с.

56. Тиристорное управление электрическим подвижным составом постоянного тока Текст. / В. Е. Розенфельд, В. В. Шевченко, В. А. Майбога [и др.]. М.: Транспорт, 1970. - 240 с.

57. Создан гибрид аккумулятора и конденсатора Электронный ресурс. // Мембрана: Люди. Идеи. Технологии : сайт. — Режим доступа: http://www.membrana.ru/lenta/76431. — Загл. с экрана.

58. Сопов, В. И. Электроснабжение электрического транспорта Текст. : учеб. пособие / В. И. Сопов, Ю. А. Прокушев ; Новосиб. гос. техн. ун-т. Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2006. - 132 с.

59. Сопов, В. И. Энергобаланс поезда на основе экспериментальных исследований Текст. / В. И. Сопов, А. А. Штанг, Е. А. Спиридонов // Вестн. Краснояр. гос. техн. ун-та. 2005. - Вып. 39. - С. 717-722.

60. Справочник по электрическим машинам Текст. : в 2 т. / под общ. ред. И. П. Копылова, Б. К. Клокова. М. : Энергоатомиздат, 1988. - Т. 1. — 456 с.

61. Сурин, Е. И. Исследование некоторых технико-экономических показателей электромобилей Текст. / Е. И. Сурин, А. С. Мидлер // Электрооборудование автомобилей, электромобилей и дорожно-строительных машин : сб. науч. тр. -М. : Изд-во МАДИ, 1985. С. 69-73.

62. Тарнижевский, М. В. Проектирование устройств электроснабжения трамвая и троллейбуса Текст. / М. В. Тарнижевский, Д. К. Темляно-вич. М. : Транспорт, 1986. — 376 с.

63. Теория автоматического управления Текст. : учеб. для вузов / под ред. А. В. Нетушила. М. : Высш. шк., 1972. - Ч. 2. - 432 с.

64. Теория автоматического управления Текст. Теория нелинейных и специальных систем управления : учеб. пособие для вузов / под ред. А. А. Воронова. М. : Высш. шк., 1987. - Ч. 2. - 504 с.

65. Феоктистов, В. П. Повышение тягово-энергетической эффективности транспортных систем при помощи накопителей энергии Текст. / В. П. Феоктистов, М. Павелчик // Транспорт: наука, техника, управление. -1992. -№ 10.-С. 23-26.

66. Шевлюгин, М. В. Проблемы использования накопителей энергии в системах тягового электроснабжения Текст. : автореф. дис. . канд. техн. наук : 05.22.09 / М. В. Шевлюгин. -М., 2000. 24 с. : ил.

67. Штанг, А. А. Повышение эффективности электротранспортных систем на основе использования накопителей энергии Текст. : автореф. дис. . канд. техн. наук : 05.09.03 / А. А. Штанг. Новосибирск, 2006. - 19 с.: ил.

68. Штанг, А. А. Повышение эффективности электротранспортных систем на основе использования накопителей энергии Текст. : дисс. . канд. техн. наук : 05.09.03 : защищена 23.11.2006 / Штанг Александр Александрович. Новосибирск, 2006. - 211 с.

69. Шурыгина, В. Суперконденсаторы. Помощники или возможные конкуренты батарейным источникам питания Текст. // Электроника: наука, технология, бизнес. — 2003. № 3. — С. 20-24.

70. Щуров, Н. И. Методы и средства экономии и повышения эффективности использования энергии в системе городского электрического транспорта Текст. : автореф. дис. . д-ра техн. наук : 05.09.03 / Н. И. Щуров. Новосибирск, 2003. - 36 с.

71. Щуров, Н. И. Теория электрической тяги Текст. : учеб. пособие / Н. И. Щуров. Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2004. - 100 с.

72. Электрические железные дороги Текст. / В. Е. Розенфельд, Н. Н. Сидоров, С. Е. Кузин [и др.]. М. : Трансжелдориздат, 1957. - 431 с.

73. Южаков, Б. Г. Электрический привод и преобразователи подвижного состава Текст. / Б. Г. Южаков. — М. : Учеб.-метод. центр по образованию на ж.-д. трансп., 2007. 398 с.