автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Повышение энергетических показателей электровозов однофазно-постоянного тока с тиристорными выпрямителями

На правах рукописи

МЕЛЬНИЧЕНКО Олег Валерьевич

ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОВОЗОВ ОДНОФАЗНО-ПОСТОЯННОГО ТОКА С ТИРИСТОРНЫМИ ВЫПРЯМИТЕЛЯМИ

05.22.07 - Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Хабаровск - 2005

Работа выполнена в Дальневосточном и Иркутском государственных университетах путей сообщения.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Власьевский Станислав Васильевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Кулинич Юрий Михайлович

кандидат технических наук, доцент Коваленко Сергей Николаевич

Ведущая организация: Московский государственный университет

путей сообщения (МИИТ)

Защита состоится 2 марта 2005 года в 14 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета КР 218.003.64 Дальневосточного государственного университета путей сообщения по адресу: 680021, г. Хабаровск, ул. Серышева, 47, аудитория 230.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ДВГУПС.

Автореферат разослан «24» января 2005 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять в адрес диссертационного совета КР 218.003.64.

Ученый секретарь /

диссертационного совета 7 / Ю.П. Федосеев

Швз>

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Для российских железных дорог программой «Энергетическая стратегия железнодорожного транспорта на период до 2010 года и на перспективу до 2020 года» поставлены задачи по внедрению ресурсосберегающих технологий и новых технических средств. В настоящий момент проблема снижения эксплуатационных расходов железных дорог остается актуальной.

Применение тиристоров в полупроводниковых выпрямителях электровозов ВЛ80Р, ВЛ85, ВЛ65 и ЭП1 дало возможность создать бесконтактные многозонные силовые схемы, позволяющие плавно регулировать напряжение на тяговых двигателях. Эксплуатация этих электровозов происходит с недостаточно высоким коэффициентом мощности Км в режиме тяги. В номинальном режиме Км электровоза ВЛ85 не превышает значения 0,84, что объясняется достаточно большой величиной угла сдвига фаз ф между напряжением и током в первичной обмотке тягового трансформатора. Величина угла <р определяется значением нерегулируемого угла а0 отпирания тиристоров и угла у естественной коммутации тока. Величина угла а0 не ниже 9 эл. град, продиктована необходимостью сохранения нормальных потенциальных условий на анодах вентилей при изменении и искажении напряжения контактной сети. Величина угла у обусловлена значительной токовой нагрузкой и наличием поочерёдной коммутации тока вентилей в четырёхзонном выпрямителе современных электровозов, приводящей к увеличению эквивалентного индуктивного сопротивления цепи переменного тока.

Низкий коэффициент мощности повышает затраты электроэнергии на тягу поездов. Так, ежегодные финансовые затраты на приобретение тягово-энергетичес-ких ресурсов по всем составляющим имеют увеличенную динамику и составляют в настоящее время в целом по сети 60 млрд. руб. (2003 г.), из них непосредственно на тягу поездов расходуется 72,2 %. Это обуславливает актуальность и экономическую значимость проблемы.

Одним из путей решения этой проблемы является применение одновременной коммутации тока вентилей и разрядного диодного плеча подключённого параллельно цепи выпрямленного тока. Суть способа заключается в организации одновременного начала коммутации в нескольких малых контурах выпрямителя путем одновременного включения не только однофазных и противофазных плеч предшествующей зоны, но и плеч всех отработанных ранее зон регулирования.

Это позволяет улучшить потенциальные условия включения тиристоров и уменьшить эквивалентное индуктивное сопротивление цепи переменного тока выпрямителя, что ведёт в целом к повышению коэффициента мощности электровоза.

Целью работы являются теоретические и экспериментальные исследования путей повышения коэффициента мощности электровозов с плавным регулированием напряжения.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решены следующие задачи: ________

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ

^МПетеу^рг

ам>к

- выполнен анализ существующих способов и средств повышения энергетических показателей электровозов однофазно-постоянного тока;

- проведены теоретические исследования электромагнитных процессов основной коммутации тока вентилей четырёхзонного выпрямителя;

- разработаны способы управления многозонным выпрямителем с малыми величинами углов а0 и включением в четырёхзонный выпрямитель разрядного диодного плеча в режиме тяги;

- выполнено математическое моделирование электромагнитных процессов одновременной коммутации четырёхзонного выпрямителя с использованием слежения за потенциальными условиями открытия тиристоров плеч на всех зонах по уставке 1-й зоны и включением в него разрядного диодного плеча;

- разработаны устройства управления четырёхзонным выпрямителем электровоза в режиме тяги, реализующие уменьшенные значения угла ао на 2,3,4-й зонах регулирования и работу выпрямителя на 1-й зоне без подачи на тиристоры плеч импульсов с фазой ао.

Методы исследований. Математическое моделирование электромагнитных переходных процессов в силовых цепях электровоза путём численного интегрирования системы дифференциальных уравнений, описывающих электромагнитные процессы, на основе применения пакета прикладных программ «ОеБ^ЬаЬ». Гармонический анализ электромагнитных процессов с целью определения значений коэффициента мощности электровоза. Экспериментальные исследования электровоза ВЛ85 в эксплуатации на полигоне Восточно-Сибирской железной дороги (ВСЖД).

Научная новизна работы:

- теоретически и экспериментально обосновано, что в многозонных выпрямителях имеется возможность уменьшения минимального угла открытия вентилей и длительности коммутации за счёт слежения за потенциальными условиями открытия плеч вентилей на всех зонах по уставке 1-й зоны и применения разрядного диодного плеча;

- получены уточнённые формулы для расчёта коэффициента мощности многозонного выпрямителя электровоза при одновременной коммутации выпрямителя с применением разрядного диодного плеча;

- доказано, что при использовании диодного плеча, включённого параллельно цепи выпрямленного тока, происходит повышение среднего выпрямленного напряжения выпрямителя и уменьшение угла сдвига фаз ф между током и напряжением в первичной обмотке тягового трансформатора, что обеспечивает повышение коэффициента мощности электровоза;

- разработана обобщённая математическая модель силовых цепей электровоза с диодным разрядным плечом в режиме тяги, позволившая провести исследования процессов коммутации многозонного выпрямителя;

- разработан способ управления выпрямителем с одновременной коммутацией и разрядным диодным плечом на 1-й и последующих зонах регулирования;

- разработан способ управления выпрямителей с одновременной коммутацией путём слежения за потенциальными условиями открытия вентилей плеч на всех зонах по уставке 1-й зоны.

Практическая ценность и реализация результатов работы заключается в том, что:

- включение в схему четырёхзонного выпрямителя разрядного диодного плеча параллельно цепи выпрямленного тока позволило повысить коэффициент мощности электровоза в средним на 5,7 %;

- модернизированы и испытаны опытные кассеты БПН-061, БРУЗ-089 и БРУ-552 БУВИП-133 и 030 электровоза ВЛ85 и ВЛ65, позволившие реализовать предлагаемые способы управления выпрямителем;

- за счёт предлагаемых способов управления четырёхзонным выпрямителем в процессе испытаний электровозов ВЛ85 на участке Улан-Удэ - Тимлюй ВСЖД получено снижение расходов электрической энергии тяговыми двигателями в среднем на 4,8 %.

Основные положения, выносимые на защиту:

- способ управления выпрямителем с одновременной коммутацией путём слежения за потенциальными условиями открытия вентилей плеч на всех зонах по уставке первой зоны;

- способ управления выпрямителем с одновременной коммутацией и применением разрядного диодного плеча на всех зонах регулирования;

- обобщённая математическая модель силовых цепей электровоза с диодным плечом в режиме тяги позволившая исследовать электромагнитные процессы коммутации в четырёхзонном выпрямителе;

- технические решения, реализующие предлагаемые способы управления выпрямителем с одновременной коммутацией и разрядным диодным плечом;

- результаты математического моделирования и экспериментального исследования работы электровоза ВЛ85 с разработанными способами управления и их техническими решениями по управлению выпрямителем.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы и ее результаты докладывались и обсуждались:

- на региональной научно-практической конференции, СГУПС, 27-29 ноября 2002 года;

- на третьей международной научной конференции творческой молодёжи, ДВГУПС, 15-17 апреля 2003 года;

- на мезвдународной научно-технической конференции «Пути и технологии экономии и повышения эффективности использования энергетических ресурсов региона», Комсомольск-на-Амуре, 23-27 сентября 2003 года;

- на восьмой всероссийской научно-технической конференции «Современные тенденции в развитии и конструировании коллекторных и других электромашинных преобразователей энергии», Омск, 28-31 октября 2003 года;

- на международной конференции «Энергосберегающие технологии и окружающая среда», Иркутск, 29-31 марта 2004 года;

- на второй всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы энергетики и энергоресурсосбережение», Самара, 18-20 мая 2004 года;

- на заседании расширенного семинара электромеханического факультета ИрГУПС, Иркутск, 21 сентября 2004 года;

- на заседании межкафедрального научно-технического семинара ДВГУПС, Хабаровск, 29 сентября 2004 года;

- осуществлена защита патентоспособности изобретения «Многозонный выпрямитель однофазного переменного тока» № 2003117287/09 (018350) от 09 июня 2003 года.

Публикации. По теме диссертации имеется 10 публикаций, из которых 9 научных статей и тезисы доклада на научной конференции.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов, библиографического списка из 97 наименований, 6 приложений и содержит 168 страниц основного текста, 16 таблиц и 66 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, дана краткая характеристика работы.

Первая глава посвящена анализу современных способов и технических средств повышения энергетических показателей электровозов однофазно-постоянного тока. Показано, что теоретической базой настоящего исследования являются труды таких отечественных учйных, как Б.Н. Тихменев, JI.M. Трахтман,

A.B. Плакс, A.B. Каменев, В.А. Кучумов, А.Т. Бурков, А.Л. Лисицин, Л.А. Му-гинштейн, Ю.М. Иньков, H.A. Ротанов, В.П. Феоктистов, А.Н. Савоськин,

B.Н. Лисунов, Б.И. Хоменко, Г.А. Штибен, Ю.А. Басов, Б.И. Хомяков, М.Л. Пер-цовский, В.В. Литовченко, В.М. Антюхин, А.Л. Лозановский, Б.М. Наумов, O.P. Калабухов, A.C. Копанев, С.А. Крамсков, В.А. Малютин, H.H. Широченко, В.В. Макаров, Н.С. Назаров, C.B. Власьевский, Ю.М. Кулинич и другие. Эти исследования послужили научной основой для постановки задач данной диссертационной работы.

На основании проведённого анализа способов и средств повышения энергетических показателей электровозов однофазно-постоянного тока определена цель работы и сформулированы задачи исследования.

Во второй главе с использованием теории расчёта многозонных выпрямителей проведены теоретические исследования электромагнитных процессов основной коммутации тока вентилей, которые позволили разработать эффективные меры повышения коэффициента мощности электровозов однофазно-постоянного тока.

Исследованы процессы коммутации в схеме четырёхзонного выпрямителя, применяемой в настоящее время на выпрямителях современных электровозов однофазно-постоянного тока для регулирования напряжения 1-й зоны с буферным контуром, а также 2, 3 и 4-й зон при поочерёдной коммутации. Коэффициент мощности такого выпрямителя для 1-й и последующих зон остаётся низким из-за наличия большого минимального нерегулируемого угла а0 отпирания тиристоров выпрямителя и угла у поочередной коммутации. Проведен анализ процессов коммутации тока вентилей четырёхзонного выпрямителя с одновременной коммута-

цией на 2, 3, и 4-й зонах. Проанализированы алгоритмы управления четырёхзон-ного выпрямителя с различными способами коммутации.

В главе показаны недостатки процессов работы выпрямителя на 2, 3, и 4-й зонах с поочерёдной коммутацией. Для их частичного устранения применён способ одновременной коммутации тока вентилей в нескольких малых контурах выпрямителя в зависимости от номера зоны.

При этом улучшаются потенциальные условия включения тиристоров и упрощается алгоритм работы выпрямителя, что позволяет уменьшить длительность коммутации и эквивалентное индуктивное сопротивление цепи переменного тока выпрямителя.

Способ одновременной коммутации приводит к повышению среднего значения выпрямленного напряжения благодаря уменьшению его индуктивной составляющей и, следовательно, к уменьшению искажения формы кривой напряжения сети. Это позволяет повысить коэффициент мощности электровоза.

В выпрямителе существующих электровозов угол а0 ограничен и составляет 9 эл. град. Его автоматическое увеличение происходит при уменьшении напряжения на анодах тиристоров в случае работы нескольких электровозов в середине фидерной зоны, что приводит к значительному снижению коэффициента мощности из-за снижения напряжения в контактной сети. Это явление наблюдается не только при поочерёдной, но и при одновременной коммутации четырёхзонного выпрямителя.

Кроме того, в главе рассмотрена зависимость коэффициента мощности четырёхзонного выпрямителя от углов а0 и ар, эквивалентного индуктивного сопротивления цепи переменного тока X, и тока нагрузки по зонам регулирования для различных способов организации коммутации.

Коэффициент мощности при зонно-фазовом регулировании для 1-й зоны определяется по формуле

со» а0+<:<»«,, 2ХТ1Д

2у[г 2 и

К„= —--, " , (1)

где иШ11 - амплитудное значение переменного напряжения вторичной обмотки тягового трансформатора полной л-ой зоны выпрямителя; ар - регулируемый угол открытия тиристоров выпрямителя.

Коэффициент мощности выпрямителя для 2, 3,4-й зон регулирования с поочерёдной коммутацией определяется по выражению:

1 I

г- -((1 + 6)С08(Ц + (1 -е)ссмаг-(2 + 2гц) ^ *)

к __и- о)

" я к !*+(£'-1)(а,-а0)

где £=Ц"(-'> = VII. „ =

и I * X™

аш <1а

Для выпрямителя с одновременной организацией коммутации уменьшение индуктивного падения напряжения учитывается значением (2ец - е + 1). Следовательно, выражение для определения коэффициента мощности будет иметь вид:

Анализ выражений (2) и (3) показал, что при неизменной величине угла ар и увеличении угла do более 9 эл. град., эквивалентного индуктивного сопротивления цепи переменного тока Хта, а также коэффициентов ц и е, происходит снижение коэффициента мощности.

Исследования процессов номинального режима работы четырёхзонного выпрямителя с одновременной коммутацией тиристоров выявлены следующие его достоинства по сравнению с поочерёдной коммутацией:

- общая длительность основной коммутации выпрямителя уменьшается на 8 %, так как она проходит одновременно в пяти малых контурах, соединённых параллельно между собой;

- индуктивное падение напряжения выпрямителя снижается на 9 % за счёт меньшего времени действия эквивалентного индуктивного сопротивления цепи переменного тока Хщ;

- в целом коэффициент мощности при одновременной коммутации увеличивается на 2 %.

В третьей главе проведены аналитические исследования по выбору способа уменьшения величины угла oto во всех зонах регулирования. Выполнен анализ работы четырёхзонного выпрямителя и по результатам исследования предложено техническое решение, позволяющее осуществлять слежение за потенциальными условиями открытия вентилей плеч во всех зонах по уставке 1-й зоны. При этом найдена возможность уменьшить угол cto до 3 эл. град, в зависимости от зоны регулирования.

Кроме того, рассмотрен второй способ уменьшения угла Оо, при котором исключается отрицательная составляющая выпрямленного напряжения, что позволяет довести угол ао до 3 эл. град, на всех зонах регулирования.

Проверена допустимость уменьшения угла oto при наличии максимально возможного искажения кривой напряжения в контактной сети U msin©t с тем, чтобы обеспечить надёжную коммутацию тока вентилей во всех параллельных ветвях плеча при сохранении потенциальных условий U0 = 70 В. На всех последующих зонах - 2-й, 3-й и 4-й ао может иметь меньшую величину, так как потенциальные условия в этом случае выше 70 В (для 2-й зоны -140 В, 3-й - 210 В, 4-й - 280 В) (рис. 1).

Далее в работе проведён расчёт минимальных углов oto с учётом наличия нескольких электровозов, вызывающих искажения кривой напряжения сети на фидерной зоне тягового электроснабжения. Эти искажения создают необходимость увеличения угла открытия вентилей выпрямителей. Расчёт oto подтвердил избыточные потенциальные

2

- ((1 + £)tose0 + (1 - e)cosap - (2zfi - е +1)

(3)

условия, а следовательно и завышение минимального угла открытия тиристоров на каждой зоне регулирования электровозов ВЛ80Р, ВЛ85, ВЛ65 и ЭП1.

Рис. 1. Кривые искажённого переменного напряжения сета (а) и выбор минимальных углов открытия плеч тиристоров четырёхзонного выпрямителя электровоза однофазно-постоянного тока по уставкам напряжения каждой зоны и по уставке 1-й зоны (б)

Для приведённых условий рассмотрена возможность уменьшения величины угла ао при организации как поочерёдной, так и одновременной коммутации на 2, 3 и 4-ой зонах регулирования путём слежения за потенциальными условиями открытия вентилей плеч по уставке 1-й зоны.

При этом выполнен расчёт коэффициента мощности для поочередной коммутации с неизменным углом с^ = 9 эл. град, на всех зонах регулирования и с различными углами для разных зон регулирования.

Уменьшая угол ао, получен четырёхзонный выпрямитель с более высоким коэффициентом мощности из-за снижения потребления реактивной энергии. Для решения этой задачи помимо слежения за потенциальными условиями открытия вентилей на всех зонах по уставке 1-й зоны предложено в схему четырёхзонного выпрямителя дополнительно включить разрядное диодное плечо (VD), присоединённое катодом к плюсовой, а анодом к минусовой шинам выпрямителя (рис. 2). Включение VD позволяет создать буферный контур разряда запасённой в цепи выпрямленного тока электромагнитной энергии, которая разряжается через него во время коммутации тока тиристорных плеч выпрямителя. Для выключения диодного плеча в режиме рекуперативного торможения в его цепи включен нормально разомкнутый силовой контакт тормозного переключателя QT.

Наличие разрядного диодного плеча создаёт возможность упрощения алгоритма управления тиристорами выпрямителя и изменяет процесс работы тиристоров в части уменьшения длительности протекания тока через них в каждом полупериоде за счёт перевода тока в буферном контуре с этих тиристоров на разрядное диодное плечо. На рис. 3 представлена диаграмма процессов четырёхзонного выпрямителя с разрядным диодным плечом на 1-й зоне регулирования.

о' ; т-, ,'т, т-г ° . !. . г*

vяs (

v« ^ ... 1.................Г"

ум л А

1. ............................ 'I 1111111 1111111111111111111 0)4

«п / У <.......У

1 i < <м

к , Ч:.....1.......1.:-

Рис. 3. Диаграмма процессов работы четырёхзонного выпрямителя с разрядным диодным плечом на 1-й зоне регулирования

Упрощение алгоритма управления тиристорами заключается в том, что в каждом полупериоде напряжения подают только импульсы управления с регулируемым углом отпирания Ор на два тиристорных плеча, соответствующих положительной полярности напряжения.

В результате - тиристоры не участвуют в процессе разряда электромагнитной энергии по буферному контуру нагрузки, которая разряжается в каждом полупериоде с помощью разрядного диодного плеча.

Работа выпрямителя позволяет снизить потребление реактивной энергии и повысить энергетические показатели.

При работе на 2-й и последующей n-ой зоне регулирования наличие разрядного диодного плеча изменяет процесс работы тиристоров, осуществляющих регулирование выпрямленного напряжения. На рис. 4 представлена диаграмма процессов работы четырёхзонного выпрямителя с разрядным диодным плечом на 4-й зоне регулирования. При работе на этой зоне в начале полупериода с полярностью напряжения, обозначенной сплошной стрелкой, разрядное диодное плечо VD проводит ток, разряжая на цепь тяговых двигателей накопленную в цепи выпрямленного тока электроэнергию.

Вступление в работу разрядного диодного плеча приводит к закрытию тиристоров VS7 и VS2, которые были открыты в предыдущем полупериоде, обозначенном пунктирной стрелкой.

В результате ток тиристоров VS7h VS2 уменьшается, а диодного плеча VD -увеличивается почти на протяжении длительности угла коммутации ух. При этом ток в каждой секции вторичной обмотки снижается до нуля, а ток нагрузки сохраняет свою величину. После окончания процесса коммутации когда диодное плечо VD заканчивает проводить ток в буферном контуре, происходит коммутация тока с тиристорного плеча VS7 на плечо VS3 в пределах у2, а затем коммутация тока с тиристорного плеча VS4 на плечо VS8 в интервале у3.

В другом полупериоде, обозначенном пунктирной стрелкой, процессы проходят аналогично описанным выше.

Вступлению в работу разрядного диодного плеча, позволяет начать процессы коммутации в выпрямителе не с момента а0, а с полупериодов в моменты времени О, я, 2я и т.д. Это обстоятельство приводит к уменьшению угла сдвига фаз <р между током и напряжением в первичной обмотке тягового трансформатора, повышению величины выпрямленного напряжения, уменьшению пульсаций выпрямленного тока и, как следствие, - к повышению энергетических показателей выпрямителя за счёт снижения потребления реактивной энергии. Кроме того, на всех зонах электровоз сохраняет работоспособность без срабатывания защиты от бросков тока тяговых двигателей в случае отказа какого либо плеча выпрямителя, что значительно повышает надёжность работы электровоза. Алгоритм управления четырёх-зонным выпрямителем электровоза с организацией одновременной коммутации и применением разрядного диодного плеча представлен в табл. 1.

Расчёт коэффициента мощности Км четырёхзонного выпрямителя с одновременной коммутацией и применением разрядного диодного плеча выполнен согласно уточнённым выражениям (4) и (5).

Для 1-й зоны регулирования:

l+cosap 2ХТ1„ 2л/2 2 Um

К„ - --(4)

я-ар

V Я

Рис. 4. Диаграмма процессов работы многозонного выпрямителя на примере 4-ой зоны регулирования

Для 2,3 и 4-й зон регулирования:

1 IX I

2Л 2 + Е) + (1" £)СМа» ~{2еМ 'Е + 1)

к к |я + (£г-1)аР " " ***]! л

На основании зависимостей (1), (2), (3), (4) и (5) произведён сравнительный расчёт К„ четырёхзонного выпрямителя с поочерёдной и одновременной коммутацией при а„ = 9 эл. град., поочерёдной и одновременной коммутацией со слежением за потенциальными условиями и уменьшенными углами а,,, и одновременной коммутацией с применением разрядного диодного плеча при а0 = 3 эл. град, на всех зонах регулирования.

Таблица 1

Алгоритм управления четырёхзонного выпрямителя с одновременной коммутацией и применением разрядного диодного плеча

Зона Полупериод Плечи выпрямителя

VI \2 УЗ У4 У5 \6 VI У8

1 <- - - аР - - ар - -

-» - - - аР аР - - -

2 <- ар - а0 а0 - а0 - -

-> - аР а0 ао ао - - -

3 <- - аР - ао а0 - ао

-* - - - ар а0 а0 ао -

4 <— аР - а0 ао а0 а0 - а0

—> - аР «0 ао а0 а0 а0 -

По результатам расчёта для сравнения выполнено графическое построение коэффициента мощности электровоза при различных способах управления выпрямителем в режиме тяги относительно зон регулирования выпрямленного напряжения (рис. 5).

В табл. 2 представлены результаты расчёта средних значений Км четырёхзонного выпрямителя по зонам регулирования для номинальной токовой нагрузки тяговых двигателей при поочерёдной коммутации и одновременной коммутации с разрядным диодным плечом.

По результатам расчётов коэффициент мощности четырёхзонного выпрямителя при организации одновременной коммутации тока вентилей с применением разрядного диодного плеча увеличивается в среднем на 5,5 % по сравнению с поочерёдной коммутацией тока вентилей плеч выпрямителя электровоза.

Четвёртая глава посвящена математическому моделированию электромагнитных процессов основной коммутации тока вентилей четырёхзонного выпрямителя при различных способах его управления.

Рис. 5 Графики зависимости коэффициента мощности существующего и предлагаемых способов управления четырёхзонным выпрямителем электровоза относительно зон регулирования выпрямленного напряжения: 1 - поочерёдная коммутация (а0 = 9 эл град.); 2 - поочерёдная коммутация с уменьшенными углами (сц, = 9 эл. град. 1-я зона, а0 = 8 эл. град. 2-я зона, а„ = 6 эл. град. 3-я зона, а„ = 5 эл. град. 4-я зона); 3 - одновременная коммутация («0 = 9 эл. град.); 4 - одновременная коммутация с уменьшенными углами (а„ = 9 эл. град. 1-я зона, а0 = 7 эл. град. 2-я зона, а0 = 5 эл. град. 3-я зона, Од = 3 эл. град. 4-я зона); 5 - одновременная коммутация с разрядным диодным плечом (а„ = 3 эл. град.); 6 - идеальные условия выпрямления а,, = 0 эл. град, и Х^ = О

Таблица 2

Результаты расчёта средних значений коэффициентов мощности четырёхзонного выпрямителя для номинальной токовой нагрузки при поочерёдной коммутации с о^ = 9 эл. град, и одновременной с применением разрядного диодного плеча с а„ = 3 эл. град, для всех зон регулирования

Зона Поочередная коммутация (типовая а0 = 9 эл. град.) Одновременная коммутация с применением разрядного диодного плеча (а,, = 3 эл. град.)

к„ % К. %

1 0,44 100 0,458 103,93

2 0,777 100 0,834 106,835

3 0,814 100 0,865 105,9

4 0,827 100 0,875 105,485

Математическая модель силовых цепей электровоза с источником питания, тяговым трансформатором и цепью выпрямленного тока из расчёта на один четы-рёхзонный выпрямитель представлена на рис. 6.

Предлагаемая математическая модель силовых цепей электровоза позволяет с достаточной достоверностью моделировать электромагнитные процессы во всех элементах электрической цепи, в том числе и процессы коммутации тока вентилей выпрямителя с уменьшенными углами do при поочерёдной и одновременной коммутации с применением разрядного диодного плеча, включённого параллельно цепи выпрямленного тока.

На рис. 7 и 8 на примере 4-й зоны представлены диаграммы процессов работы четырёхзо иного выпрямителя при поочерёдной коммутации с а^, = 9 эл. град, и одновременной коммутации с разрядным диодным плечом с а„ = 3 эл. град., полученные при моделировании на математической модели силовых цепей электровоза.

Для сравнения типового и предлагаемых способов управления четырёхзонным выпрямителем выбран коэффициент мощности электровоза Ки. В условиях эксплуатации напряжение в контактной сети имеет несинусоидальный характер, т.е. содержит кроме первой гармоники ещё и высшие гармонические составляющие. Ток в первичной обмотке тягового трансформатора электровоза также несинусоидален. Поэтому определение К„ электровоза выполнено с учётом несинусоидальности кривых напряжения и тока в первичной обмотке тягового трансформатора.

Так как средняя активная мощность цепи равна сумме средних мощностей постоянной составляющей и отдельных гармоник, а полная мощность равна произведению действующего значения несинусоидальнего напряжения на действующее значение несинусоидальнего тока, то выражение Км будет иметь вид:

р

£ükIkcos<pk

¡si_

Га- ПГ~

2XJH

к - к.1 -- UeI, + UiI,cos»>i+...+ UkItcosyt

м ÍT Га ^/иг + UÍ+... + UÍ -VlJ+lf + .-. + IÍ • (6)

где и0, 10 - постоянные составляющие напряжения и тока; II,, I, - действующие значения синусоидальных напряжения и тока 1-й гармоники; ик, 1к - действующие значения синусоидальных напряжения и тока к-й гармоники; <рк - угол сдвига фазы между напряжением и током к-й гармоники.

Рис. 6 Модель схемы силовых цепей электровоза с её источником питания, тяговым трансформатором, и цепью выпрямленного тока из расчёта на один четырёхзонный выпрямитель с разрядным диодным плечом

[Т) = к«з») . кем; 1<ч?) л. 1<»2») » ;<м») а l^R^9} (7; » «ю.—,».-*)

Рис. 7. Диаграмма процессов работы четырёхзонного выпрямителя при поочерёдной коммутации тока вентилей на примере 4-ой зоны регулирования (а о = 9 эл. град.)

■ж (Б« «ПК 95к пив

Щ □ I<В1») , 1(1136) 1(1121) л 1(ВИ) 1(1139) а ИВЭв) . 1(821) I(Я37) 1(01) [?] • (Диз-.-.ЕЗ-.Н)

Им

Рис. 8. Диаграмма процессов работы четырёхзонного выпрямителя при одновременной коммутации тока вентилей с разрядным диодным плечом на примере 4-ой зоны регулирования (а 0 = 3 эл. град.)

Таким образом, разработанная математическая модель силовых электрических цепей электровоза и методика моделирования процессов основной коммутации тока вентилей позволили установить, что повышение коэффициента мощности че-тырёхзонного выпрямителя с одновременной коммутацией и применением разрядного диодного плеча с а 0 = 3 эл. град, составляет « 6 % относительно типового способа (поочерёдная коммутация с а о= 9 эл. град.). Значение К„ полученного в результате расчётов по формулам (4) и (5) отличаются приблизительно на 6 %.

В пятой главе приведены схемотехнические решения по реализации предлагаемых способов управления выпрямителем, а также результаты испытаний четы-рёхзонного выпрямителя установленного на электровозе ВЛ85 в режиме тяги при типовом и предлагаемом способах управления.

Разработанные схемотехнические решения позволяют реализовать предлагаемые способы управления на современных отечественных электровозах однофазно-постоянного тока типа ВЛ85 и ВЛ65. Для внедрения предлагаемых способов управления были внесены изменения и дополнения в кассеты БРУЗ-089, БПН-061 и БРУ-552 блока управления выпрямительно-инверторным преобразователем (БУВИП-133 и БУВИП-030) электровозов ВЛ85 и ВЛ65.

Разработка схемных изменений и дополнений кассет БРУЗ-089, БПН-061 и БРУ-552 выполнена для осуществления одновременной коммутации вентилей выпрямителя с малыми углами а<> на всех зонах регулирования и применения разрядного диодного плеча, включённого параллельно цепи выпрямленного тока, а также для реализации нового алгоритма управления выпрямителем на 1-й зоне.

В период с 23 января по 6 февраля 2004 года проведены испытания электровоза ВЛ85 № 230 с ВИП-4000 и установленными в БУВИП-133 модернизированными кассетами БПН-061, БРУ-552 и БРУЗ-089. В силовой схеме электровоза параллельно цепи выпрямленного тока было включено разрядное диодное плечо с целью создания буферного контура.

Во время испытаний электровоз работал в режиме тяги на 1, 2, 3 и 4-й зонах регулирования с токами двигателей до 800 А. Работа БУВИП-133 и ВИП-4000 проходила без сбоев в соответствии с новым алгоритмом управления ВИП.

В результате опытных поездок получены следующие результаты:

- электромагнитные процессы в четырёхзонном выпрямителе силовой схемы электровоза протекали при наличии одновременной коммутации тока вентилей с углом Оо = 3 эл. град, на 2,3 и 4-й зонах регулирования;

- электромагнитные процессы в цепи выпрямленного тока протекали без наличия отрицательной составляющей выпрямленного напряжения в начале полупериода на протяжении угла Оо, что соответствует наличию буферного контура разряда энергии в выпрямленной цепи через диодное плечо, а не через тиристорные плечи, как в типовом выпрямителе;

- в результате протекания описанных выше процессов в четырёхзонном выпрямителе и тяговых двигателях удельный расход электроэнергии на тягу поездов уменьшился на 4,8 % по сравнению с работой типового выпрямителя в аналогичных условиях работы электровоза.

Была выполнена проверка адекватности процессов работы математической модели и электровоза с оценкой показателей электромагнитных процессов в модели и на электровозе при различных способах управления.

Для этого в разработанную математическую модель силовых цепей электровоза введены два датчика: датчик слежения за напряжением вторичной обмотки тягового трансформатора и датчик коммутации тока тиристоров плеч выпрямителя (рис. 6). В качестве показателей для проверки адекватности разработанной модели электровоза принимались результаты испытаний с различными способами управления выпрямителем. Были получены осциллограммы напряжения вторичной обмотки тягового трансформатора и2 и сигналы коммутации у тока вентилей выпрямителя, снятые на 4-й зоне регулирования в режиме тяги электровоза ВЛ85. Эти осциллограммы были положены в основу сравнения с осциллограммами модели.

Сравнительный анализ результатов опытов на электровозе и модели показал, что относительная погрешность сигналов напряжения и2 вторичной обмотки трансформатора и длительности угла коммутации у невелика и составляет около 9 %.

Далее выполнен расчёт технико-экономической оценки эффективности разработанных технических решений, повышающих коэффициент мощности электровозов однофазно-постоянного тока. Данные расчёта годовой экономии денежных средств от снижения потребления электроэнергии на тягу поездов и срока окупаемости на один электровоз ВЛ85 при двух способах управления выпрямителем приведены в табл. 3.

Таблица 3

Данные расчёта годовой экономии денежных средств (йЭг) и срока окупаемости (Т0|[) на один электровоз ВЛ85 для двух способов управления выпрямителем

Одновременная коммутация выпрямителя с уменьшенными углами и слежением за потенциальными условиями открытия тиристоров Одновременная коммутация выпрямителя с углом Оо= 3 эл. град, и применением разрядного диодного плеча

дэг, Тою дэг, Том

тыс. руб. год тыс. руб. год

309,322 0,07 341,043 0,3

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработан способ управления четырёхзонным выпрямителем с одновременной коммутацией путём слежения за потенциальными условиями открытия плеч вентилей на всех зонах по уставке 1-й зоны.

2. Разработан способ управления выпрямителем с одновременной коммутацией и разрядным диодным плечом на первой и последующих зонах регулирования.

3. Получены уточнённые формулы для расчёта коэффициента мощности многозонного выпрямителя электровоза при способе управления выпрямителем с применением разрядного диодного плеча.

4. На разработанной математической модели проведены сравнительные исследования эффективности работы четырёхзонного выпрямителя с различными способами управления, в результате которых получены средние значения коэффициента мощности по всем зонам регулирования электровоза.

5. Модернизированы опытные кассеты БПН-061, БРУЗ-089 и БРУ-552 БУВИП-133 (030) электровозов ВЛ85 и ВЛ65 для реализации новых способов управления выпрямителем.

6. Проведены испытания электровоза ВЛ85 с предлагаемыми способами управления четырёхзонным выпрямителем в локомотивном депо Улан-Удэ ВСЖД, показавшие снижение расхода электрической энергии тяговыми двигателями в среднем на 4,8 %.

7. Рассчитана годовая экономическая эффективность на один электровоз ВЛ85, которая составила 309,322 тыс. руб. при одновременной коммутации с уменьшенными начальными углами открытия тиристоров и 341,043 тыс. руб. при одновременной коммутации с применением разрядного диодного плеча.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Мельниченко О.В. Выбор пути повышения коэффициента мощности электровозов однофазно-постоянного тока // Региональная науч.-пракг. конф. / СГУПС 27-29 ноября 2002 г. - С. 438, 0,06 п. л.

2. Мельниченко О.В. Слежение за потенциальными условиями тиристоров ВИП как способ повышения энергетических показателей электровозов переменного тока // Транспортные проблемы Сибирского региона / Сб. науч. тр. молодых учёных. Иркутск: ИрГУПС, 2003. - С. 26-30,0,31 п. л.

3. Мельниченко О.В. Анализ способов и выбор пути повышения коэффициента мощности электровозов переменного тока // Труды Третьей Международной научной конференции творческой молодёжи / ДВГУПС, 15-17 апреля 2003 г. Т. 1. - С. 58-60,0,25 п. л.

4. Власьевский C.B., Мельниченко О.В. Повышение коэффициента мощности выпрямителя однофазно переменного тока. // Пути и технологии экономии и повышения эффективности использования энергетических ресурсов региона / Международная научно-техническая конференция, Комсомольск-на-Амуре, 23-27 сентября, 2003. Ч. 2 - С. 78, 0,06 п. л. (авт. - 0,03 п. л.)

5. Мельниченко О.В., Власьевский C.B. Многозонный выпрямитель электровозов однофазного переменного тока с неуправляемым вентилем-диодом // Транспортные проблемы Сибирского региона / Сб. науч. тр., Иркутск: ИрГУПС, 2003. Ч. 1 - С. 78-81,0,25 п. л. (авт. - 0,125 п. л.)

6. Власьевский C.B., Мельниченко О.В. Повышение коэффициента мощности электровозов переменного тока с тиристорными преобразователями // Под ред В.Н. Лисунова / Сб. науч. тр., межвузов. Повышения тяговой энергетической эффективности и надёжности тягового подвижного состава. Омск, 2003. - С. 37-40, 0,25 п. л. (авт.-0,125 п. л.)

7. Власьевский C.B., Бабичук А.К., Мельниченко О.В. Возможность повышения коэффициента мощности электровоза переменного тока с тиристорными преобразователями // Вестник МИИТа№10,2003. - С. 35-40,0,37 п. л. (авт. - 0,12 п. л.)

8. Мельниченко О.В. Алгоритм управления вентилями многозонного выпрямителя электровоза переменного тока // Труды Второй Всероссийской научно-практической конференции / Актуальные проблемы энергетики. Энергоресурсосбережение. Самара 18-20 мая, 2004. - С. 23-24, 0,125 п. л.

9. Мельниченко О.В., Власьевский C.B. Энергосберегающий алгоритм управления многозонным выпрямителем электровоза с неуправляемым вентиль-диодным плечом // Энергосберегающие технологии и окружающая среда / Тезисы докладов международной конференции, Иркутск 29-31 марта, 2004. - С. 30-31, 0,06 п. л. (авт. - 0,03 п. л.)

10. Мельниченко О.В., Жарноклёва Т.Н. Определение годовой экономической эффективности при организации одновременной коммутации тиристоров с применением разрядного диодного плеча, включённого в каждый выпрямитель электровоза BJ185 // Транспортные проблемы Сибирского региона / Сб. науч. тр., Иркутск: ИрГУПС, 2004. - С. 31-34, 0,25 п. л. (авт. - 0,125 п. л.)

В работе [4, 5] - соискателем предложен способ управления четырёхзонным выпрямителем с применением разрядного диодного плеча включённого параллельно цепи выпрямленного тока электровоза (60 % работы). В работе [6] соискателем исследованы электромагнитные процессы работы четырёхзонного выпрямителя повышающие коэффициент мощности электровоза однофазно-постоянного тока за счёт применения разрядного диодного плеча включённого параллельно цепи выпрямленного тока (60 % работы). В работе [7, 9] - соискателем разработан новый алгоритм управления четырёхзонным выпрямителем, повышающий коэффициент мощности электровоза, разработаны схемотехнические решения модернизации электровоза ВЛ85 при работе с новым алгоритмом управления (50 % работы). В работе [10] - соискателем проведены испытания модернизированного электровоза ВЛ85 с новым алгоритмом управления и рассчитаны технико-экономические показатели его работы (80 % работы).

МЕЛЬНИЧЕНКО Олег Валерьевич

ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОВОЗОВ ОДНОФАЗНО-ПОСТОЯННОГО ТОКА С ТИРИСТОРНЫМИ ВЫПРЯМИТЕЛЯМИ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ИД № 05247 от 2 07 2001 г ПЛД № 79-19 от 19 01 2000 г Сдано в набор 20 01 2005 г Подписано в печать 20.01.2005 г Формат 60x84'/к Бумага тип №2 Гарнитура Times New Roman. Печатьплоская Усл. печ л 1,3 Зак 1,3 Тираж 100 экз

Издательство ДВГУПС 680021, г Хабаровск, ул Серышева,47

т

РНБ Русский фонд

2005-4 44893

; ч ' »

: *

16 ФЕВ 2005 : •

ВВЕДЕНИЕ.

1 АНАЛИЗ СПОСОБОВ И СРЕДСТВ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОВОЗОВ ОДНОФАЗНО-ПОСТОЯННОГО ТОКА.

1.1 Анализ способов и средств повышения коэффициента мощности электровозов.

1.1.1 Секторное регулирование выпрямленного напряжения на электровозах с плавным регулированием напряжения.

1.1.2 Компенсированный многозонный выпрямитель.

1.1.3 Выпрямитель с импульсно-фазовым регулированием.

1.1.4 Гибридный компенсатор реактивной мощности электровоза переменного тока.

1.1.5 Одновременная коммутация в малых короткозамкнутых контурах выпрямителя.

1.2 Постановка цели и задач исследования.

2 ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПРОЦЕССОВ ОСНОВНОЙ КОММУТАЦИИ ТОКА ВЕНТИЛЕЙ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОВОЗОВ.

2.1 Анализ публикаций в области коммутации тока вентилей выпрямителей

2.1.1 Анализ публикаций в области коммутации тока вентилей однофазного выпрямителя.

2.1.2 Анализ публикаций в области коммутации тока вентилей многозонных выпрямителей.

2.2 Основная коммутация тока вентилей в режиме однозонного и многозонного выпрямителей.

2.2.1 Основная коммутация тока вентилей в режиме однозонного выпрямителя

2.2.2 Основная коммутация тока вентилей в режиме многозонного выпрямителя.

3 РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ УПРАВЛЕНИЯ МНОГОЗОННЫМ ВЫПРЯМИТЕЛЕМ СМАЛЫМИ ВЕЛИЧИНАМИ УГЛА сц.,

3.1 Разработка способа управления выпрямителем с поочерёдной коммутацией путём слежения за потенциальными условиями открытия вентилей плеч на всех зонах по уставке первой зоны.

3.1.1 Расчёт минимального угла открытия вентилей aomin при синусоидальном значении напряжения контактной сети и организации поочерёдной коммутации выпрямителя.

3.1.2 Расчёт минимального угла открытия вентилей выпрямителя с поочерёдной коммутацией при искаженном напряжении контактной сети, вызванном наличием других электровозов на фидерной зоне.

3.1.3 Расчет коэффициента мощности выпрямителя с поочерёдной коммутацией при слежении за потенциальными условиями открытия плеч вентилей на всех зонах по уставке первой зоны.

3.2 Разработка способа управления выпрямителем с одновременной коммутацией путём слежения за потенциальными условиями открытия плеч вентилей на всех зонах по уставке первой зоны

3.3 Разработка способа управления выпрямителем с малыми величинами угла do путём применения разрядного диодного плеча, включённого параллельно цепи выпрямленного тока.

3.4 Сравнение коэффициентов мощности четырёхзонных выпрямителей, управляемых предлагаемыми способами управления.

4 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПРОЦЕССОВ ОСНОВНОЙ КОММУТАЦИИ ТОКА ВЕНТИЛЕЙ МНОГОЗОННОГО

ВЫПРЯМИТЕЛЯ С НОВЫМИ СПОСОБАМИ УПРАВЛЕНИЯ

4.1 Методика математического моделирования электромагнитных процессов основной коммутации многозонного выпрямителя

4.2 Математическая модель силовых цепей электровоза.

4.2.1 Математическая модель тягового трансформатора электровоза

4.2.2 Математическая модель выпрямителя.

4.2.3 Математическая модель цепи выпрямленного тока с разрядным диодным плечом.

4.3 Методика моделирования электромагнитных процессов многозонного выпрямителя с одновременной коммутацией с применением разрядного диодного плеча.

4.4 Выбор критериев сравнения различных способов управления многозонным выпрямителем.

4.5 Сравнительное исследование эффективности работы многозонного выпрямителя с различными способами управления по результатам расчёта на математической модели.

4.5.1 Построение диаграмм электромагнитных процессов работы выпрямителя с организацией поочередной коммутации тока на модели электровоза с ао = 9 эл. град.

4.5.2 Построение диаграмм электромагнитных процессов работы выпрямителя с организацией одновременной коммутации тока на модели электровоза с уменьшенными углами ао = 3 эл. град.

4.5.3 Построение диаграмм электромагнитных процессов работы выпрямителя с организацией одновременной коммутации тока с применением разрядного диодного плеча на модели электровоза са0 = 3эл. град.

5 РАЗРАБОТКА СХЕМОТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ РЕАЛИЗАЦИИ СПОСОБОВ УПРАВЛЕНИЯ ЧЕТЫРЁХЗОННЫМ ВЫПРЯМИТЕЛЕМ НА ЭЛЕКТРОВОЗАХ ОДНОФАЗНО-ПОСТОЯННОГО ТОКА С ПЛАВНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ НАПРЯЖЕНИЯ И ИХ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА.

5.1 Разработка устройств управления в БУВИП-133 и 030 электровозов ВЛ85 и ВЛ65 для реализации новых способов управления

5.1.1 Разработка схемотехнических решений кассеты БРУ3-089 для реализации уменьшенных начальных углов открытия а0 тиристоров выпрямителя.

5.1.2 Разработка схемотехнических решений кассет БПН-061 и БРУ-552 БУВИП-133(030) для реализации одновременной коммутации вентилей выпрямителя с применением разрядного диодного плеча, включённого параллельно цепи выпрямленного тока.

5.2 Результаты испытаний электровоза ВЛ85 в режиме тяги с новыми способами управления выпрямителем.

5.3 Проверка адекватности электромагнитных процессов в модели и электровозе при различных способах управления.

5.4 Технико-экономическая оценка эффективности разработанных устройств управления, повышающих коэффициент мощности электровозов.

Применение тиристоров в полупроводниковых выпрямителях дало возможность создать бесконтактные многозонные силовые схемы, позволяющие плавно регулировать в пределах зоны напряжение на тяговых двигателях путем изменения по фазе момента отпирания соответствующих плеч выпрямителя на электровозах типа BJI80P, BJI85, BJI65 и ЭП1. Широкое применение многозонных выпрямителей требует разработки технических решений по повышению энергетических показателей электровозов в различных режимах. Накопленный опыт использования тиристорных выпрямителей и их систем управления позволил добиться по ряду показателей достаточно эффективной эксплуатации электровозов в режиме тяги. В то же время не все решения повысили эффективную работу по сравнению с электровозами без тиристорных выпрямителей.

В первой главе работы проанализированы способы и средства повышения энергетических показателей современных электровозов однофазно-постоянного тока. Эксплуатация этих электровозов происходит с недостаточно высоким коэффициентом мощности Км в режиме тяги. В номинальном режиме работы электровоза BJI85 Кмне превышает значения 0,84, что объясняется величиной угла сдвига фаз ф между напряжением и током в первичной обмотке тягового трансформатора. Величина угла ф вызывается достаточно большими величинами нерегулируемого угла (Хо отпирания тиристоров выпрямителя и угла у естественной коммутации тока. Величина угла а0 не ниже 9 эл. град, продиктована необходимостью сохранения нормальных потенциальных условий на анодах вентилей при изменении и искажении напряжения контактной сети. Величина угла у обусловлена значительной токовой нагрузкой электровозов и наличием поочерёдной коммутации тока вентилей в четырёхзонном выпрямителе современных электровозов, приводящей к увеличению эквивалентного индуктивного сопротивления цепи переменного тока.

Низкий коэффициент мощности повышает затраты электроэнергии на тягу поездов. Так, ежегодные финансовые затраты на приобретение тягово-энергетических ресурсов по всем составляющим имеют увеличенную динамику и составляют в целом по сети 60 млрд. руб. (2003 г.), из которых непосредственно на тягу поездов расходуется 72,2 %. Это обуславливает актуальность и экономическую значимость проблемы.

Одним из путей решения этой проблемы является применение одновременной коммутации тока вентилей и разрядного диодного плеча в цепи выпрямленного тока. Это позволяет улучшить потенциальные условия включения тиристоров и уменьшить эквивалентное индуктивное сопротивление цепи переменного тока выпрямителя, что ведёт в целом к повышению коэффициента мощности электровоза.

Во второй главе исследованы электромагнитные процессы основной коммутации тока вентилей выпрямителей электровозов. Проведен анализ публикаций в области коммутации тока вентилей однофазного и многозонного выпрямителей с поочерёдной и с одновременной коммутацией.

Анализ выполненных исследований в области процессов коммутации многозонного выпрямителя позволил выявить недостатки выпрямителя с поочерёдной коммутацией и их частичное устранение с помощью применения одновременной коммутации. Суть одновременной коммутации заключается в организации одновременного начала коммутации в нескольких малых контурах преобразователя путем одновременного включения не только однофазных и противофазных плеч предшествующей зоны, но и плеч всех отработавших ранее зон регулирования.

В диссертации за основу работы выпрямителя во время коммутации принимается организация (способ управления) одновременной коммутации тока тиристоров в нескольких малых контурах. Благодаря такому способу управления улучшаются потенциальные условия включения тиристоров и уменьшается эквивалентное индуктивное сопротивление цепи переменного тока выпрямителя. Улучшение потенциальных условий позволяет значительно уменьшить угол do ниже 9 эл. град, и довести его до величины 3 эл. град., а уменьшение эквивалентного индуктивного сопротивления снижает длительность угла у, что ведёт в целом к повышению коэффициента мощности выпрямителя.

В третьей главе предложен способ повышения коэффициента мощности электровоза путем уменьшения минимальной величины угла ао на 2, 3 и 4-ой зонах регулирования с помощью слежения за потенциальными условиями открытия вентилей плеч по уставке первой зоны. Проведённые расчёты минимальных углов amin подтвердили наличие избыточных потенциальных условий на тиристорах выпрямителя и, следовательно, завышение минимального угла открытия тиристоров на каждой зоне регулирования до amjn = 9 эл. град., которое реализуется в настоящее время на современных электровозах BJI80P, BJI85, BJI65 и ЭП1. Результаты этих исследований показывают, что дальнейшее повышение коэффициента мощности электровоза переменного тока лежит на пути уменьшения величины нерегулируемого минимального угла открытия тиристоров выпрямителя и ускорения процесса коммутации. Для решения этих задач, помимо слежения за потенциальными условиями открытия тиристоров, предлагается в схему четырёхзонного выпрямителя дополнительно включить диодное плечо, присоединённое катодом к плюсовой, а анодом - к минусовой шине выпрямителя. Наличие разрядного диодного плеча в многозонном выпрямителе несколько меняет в нём коммутационные процессы, особенно при применении одновременной коммутации тока тиристорных плеч.

Введение диодного плеча вследствие образования через него буферного контура разряда запасённой в нагрузке электромагнитной энергии вызывает уменьшение угла сдвига фаз ф, что приводит к снижению потребления выпрямителем реактивной энергии и повышению его коэффициента мощности, улучшению гармонического состава его тока и напряжения, снижению удельного расхода электрической энергии на тягу поездов.

Таким образом, в диссертационной работе автор предложил два способа управления многозонным выпрямителем с малыми величинами углов ао:

- способ управления выпрямителем путём слежения за потенциальными условиями открытия плеч вентилей на всех зонах по уставке первой зоны;

- способ управления выпрямителем путём применения разрядного диодного плеча, присоединённого катодом к плюсовой, а анодом - к минусовой шине выпрямителя.

В четвёртой главе разработана методика математического моделирования электромагнитных процессов основной коммутации многозонного выпрямителя и математическая модель силовых цепей электровоза. Выполнены сравнительные исследования эффективности работы многозонного выпрямителя с различными способами управления по результатам расчётов на математической модели.

В пятой главе приведены результаты испытаний с новыми способами управления выпрямителем электровозов BJI85 и BJI65 в режиме тяги, разработаны схемотехнические решения, позволяющие реализовать предлагаемые способы управления на современных отечественных электровозах однофазно-постоянного тока. Для внедрения предлагаемых способов управления были выполнены некоторые изменения и дополнения в определённые кассеты блока управления выпрямительно-инверторным преобразователем (БУВИП) электровозов BJI85 и BJI65.

Выполнена проверка адекватности математической модели с оценкой энергетических показателей электромагнитных процессов в модели и в электровозе при различных способах управления. Выполнен расчёт технико-экономической оценки эффективности разработанных устройств управления, повышающих коэффициент мощности электровозов.

Таким образом, диссертационная работа представляет собой решение важной народно-хозяйственной проблемы повышения энергетических показателей электровозов.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

- теоретически и экспериментально обосновано, что в многозонных выпрямителях имеется возможность уменьшения минимального угла открытия вентилей и длительности коммутации за счёт слежения за потенциальными условиями открытия плеч вентилей на всех зонах по уставке первой зоны и применения разрядного диодного плеча;

- получены уточнённые формулы для расчёта коэффициента мощности многозонного выпрямителя электровоза при одновременной коммутации выпрямителя с применением разрядного диодного плеча;

- доказано, что при использовании диодного плеча, включённого параллельно цепи выпрямленного тока, происходит повышение среднего выпрямленного напряжения выпрямителя и уменьшение угла сдвига фаз ср между током и напряжением в первичной обмотке тягового трансформатора, что обеспечивает повышение коэффициента мощности электровоза;

- разработана обобщённая математическая модель силовых цепей электровоза с диодным разрядным плечом в режиме тяги, позволившая провести исследования процессов коммутации многозонного выпрямителя;

- разработан способ управления выпрямителем с одновременной коммутацией и разрядным диодным плечом первой зоны регулирования;

- разработан способ слежения за потенциальными условиями открытия вентилей плеч на всех зонах по уставке первой зоны.

Практическая ценность и реализация результатов работы заключается в том, что:

- включение в схему четырёхзонного выпрямителя разрядного диодного плеча параллельно цепи выпрямленного тока позволило повысить коэффициент мощности электровоза в среднем на 5,7 %;

- модернизированы и испытаны опытные кассеты БПН-061, БРУЗ-089 и БРУ-552 БУВИП-133 и 030 электровоза BJI85 и BJI65, позволившие реализовать предлагаемые способы управления выпрямителем;

- за счёт предлагаемых способов управления четырёхзонным выпрямителем в процессе испытаний электровозов BJI85 на участке Улан-Удэ - Тим-люй ВСЖД получено снижение расходов электрической энергии тяговыми двигателями в среднем на 4,8 %.

Апробация работы:

-на региональной научно-практической конференции, СГУПС, 27-29 ноября 2002 года;

- на третьей международной научной конференции творческой молодёжи, ДВГУПС, 15-17"апреля 2003 года;

- на международной научно-технической конференции «Пути и технологии экономии и повышения эффективности использования энергетических ресурсов региона», Комсомольск-на-Амуре, 23-27 сентября 2003 года;

- на восьмой Всероссийской научно-технической конференции «Современные тенденции в развитии и конструировании коллекторных и других электромашинных преобразователей энергии», Омск, 28-31 октября 2003 года;

- на международной конференции «Энергосберегающие технологии и окружающая среда», Иркутск, 29-31 марта 2004 года;

-на второй Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы энергетики и энергоресурсосбережение», Самара, 18-20 мая 2004 года;

- на заседании расширенного семинара электромеханического факультета ИрГУПСа, Иркутск, 21 сентября 2004 года;

- на заседании межкафедрального научно-технического семинара ДВГУПС, Хабаровск, 29 сентября 2004 года;

- осуществлена защита патентоспособности изобретения «Многозонный выпрямитель однофазного переменного тока» № 2003117287/09 (018350) от 09 июня 2003 года.

Публикации. По теме диссертации имеется 10 публикаций, из которых 9 научных статей и тезисы доклада на научной конференции.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов, библиографического списка из 97 наименований, 6 приложений и содержит 168 страниц основного текста, 16 таблиц и 66 рисунков.

Общие выводы по результатам работы:

- разработан способ управления выпрямителем с одновременной коммутацией путём слежения за потенциальными условиями открытия плеч вентилей на всех зонах по уставке первой зоны;

- теоретически и экспериментально обосновано, что в многозонных выпрямителях имеется возможность уменьшения минимального угла открытия тиристоров и длительности коммутации за счёт слежения за потенциальными условиями открытия плеч тиристоров на всех зонах по уставке первой зоны и применения разрядного диодного плеча;

- получены уточнённые формулы для расчёта коэффициента мощности многозонного выпрямителя электровоза при способе управления выпрямителем с применением диодного плеча;

- проведены сравнительные исследования эффективности работы многозонного выпрямителя с различными способами управления на разработанной математической модели, в результате которых получены значения коэффициента мощности по зонам регулирования электровоза;

- модернизированы опытные кассеты БПН-061, БРУЗ-089 и БРУ-552 БУВИП-133 электровоза ВЛ85 для реализации новых способов управления выпрямителем;

- проведены испытания электровоза ВЛ85 № 230 с предлагаемыми способами управления многозонным выпрямителем в локомотивном депо Улан-Удэ ВСЖД, показавшие снижение расхода электрической энергии тяговыми двигателями в среднем на 4,8 %;

- рассчитана годовая экономическая эффективность на один электровоз ВЛ85, которая составила 309,322 тыс. руб. при одновременной коммутации с уменьшенными начальными углами открытия тиристоров и 341,043 тыс. руб. при одновременной коммутации с применением разрядного диодного плеча.

1. Тихменев Б.Н., Кучумов В.А. Электровозы переменного тока с тиристор-ными преобразователями. М.: Транспорт, 1986. - 312 с.

2. Тихменев Б.Н. Силовые полупроводниковые преобразователи и их применение в электроподвижном составе // Вестн. ВНИИЖТ. М. - 1966. - № 3.

3. Лебедев В.П., Будков A.M. Перспективы развития экспорта магистральных электровозов // Электровозостроение: Сб. науч. тр. Всерос. науч.-исслед., проект.-конструкт. и технол. ин-та электровозостроения. Новочеркасск, 1990. - Т. 31. - С. 5-17.

4. Янов В.П. Новый типаж магистральных электровозов // Электровозостроение: Сб. науч. тр. Всесоюзн. науч.-исслед., проект.-конструкт. и технол. инта электровозостроения. Новочеркасск, 1983. -Т. 23. - С. 9-21.

5. Двенадцатиосный двухсекционный электровоз ВЛ85 / В.И. Дуваров, В .Я. Свердлов, П.К. Штепенко, В.П. Яров // Железнодорожный транспорт, 1984. -№ 2.- С. 33-36.

6. Бабин А.С., Копанев А.С. Результаты испытаний электровозов переменного тока типа ВЛ85 // Электровозостроение: Сб. науч. тр. Всесоюзн. науч.-исслед., проект.-конструкт, и технол. ин-та электровозостроения. Новочеркасск, 1984.-Т. 25.-С. 3-22.

7. Тушканов Б.А., Кодинцев И.Ф., Юдин А.Т. Электровоз ВЛ65 // Электровозостроение: Сб. науч. тр. Всерос. науч.-исслед., проект.-конструкт. и технол. ин-та электровозостроения. Новочеркасск, 1991. - Т. 32. - С. 15-27.

8. Ильин Г.А. Перспективный типаж магистральных электровозов // Железнодорожный транспорт. 1996. - № 6. - С. 17, 30-31.

9. Дениско Н.П., Власьевский С.В., Кравчук В.В. Рекуперативное торможение. Эффективность и проблемы // Бюллетень организации сотрудничества железных дорог. Варшава. - 1986. - № 3. - С. 9-10,19.

10. Лозановский А.Л. Энергетические характеристики отечественных электровозов переменного тока // Электровозостроение: Сб. науч. тр. Всесоюзн. науч.-исслед., проект.-констр. и технол. ин-та электровозостроения. Новочеркасск, 1984. - Т. 25. - С. 58-68.

11. Бабич В.М., Усманов Ю.А., Крыгин А.Н. Оценка энергетический эффективности электровоза В Л 85 в режимах тяги и рекуперативного торможения: Межвуз. сб. науч. тр. Хабаровск: ХабИИЖТ, 1987. - С. 79-85.

12. Богушевич А.В. Выпрямительно-инверторная установка электровоза переменного тока с применением искусственной коммутации: Дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. М.: МИИТ, 1964.

13. Метёлкин Б.А. Искусственная коммутация в однофазной мостовой схеме выпрямления: Тр. ин-та комплексн. трансп. проблем. М., 1967. - 263 с.

14. Штибен Г.А. Исследование схем рекуперативного торможения электроподвижного состава переменного тока на управляемых кремниевых вентилях: Дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук.-М.: ВНИИЖТ, 1968. 222 с.

15. Преобразовательные устройства электропоездов с асинхронными тяговыми двигателями / A.M. Солодунов, Ю.М. Иньков, Г.Н. Коваливкер, В.В. Литовченко. Рига: Зинатне, 1991. - 352 с.

16. Прочность и безотказность подвижного состава железных дорог / А.Н. Савоськин, Г.П. Бурчак и др.; Под ред. А.Н. Савоськина. М.: Машиностроение, 1990.-287 с.

17. Тихменев Б.Н. Электровозы переменного тока со статическими преобразователями. М.: Гострансжелдориздат, 1958. - 268 с.

18. Кучма К.Г. Выпрямительные установки электроподвижного состава переменного тока. М.: Транспорт, 1966. - 224 с.

19. Захаревич С.В. Переходные и установившиеся процессы в схемах электроподвижного состава выпрямительного типа. Л.: Наука, 1966. - 240 с.

20. Тихменев Б.Н., Трахтман Л.М. Подвижной состав электрифицированных железных дорог. М.: Транспорт, 1980. - 471 с.

21. Симонов М.Д. Повышение энергетических показателей преобразовательных установок электроподвижного состава: Автореф. дис. на соискание уч. степени канд. техн. наук.- СПб.: СПИТМИО, 1992. -26 с.

22. Расчет и проектирование статических преобразователей подвижного состава / Ю.М. Иньков, В.М, Антюхин, В.В. Литовченко, О.С. Назаров; Подред. Ю.М. Инькова: Учеб. пособие. М.: МНИТ, 1985. - 196 с.

23. Крамсков С.А. Повышение эффективности работы узлов системы управления тиристорными преобразователями электровозов однофазно-постоянного тока: Автореф. дис. на соискание уч. степени канд. техн. наук. -М.: МИИТ, 1985.-24 с.

24. Новый алгоритм управления выпрямительно-инверторным преобразователем / С.В. Власьевский, Ю.А. Басов, M.JI. Перцовский, В.В. Находкин // Электрическая и тепловозная тяга. 1988. - № 5. - С. 30-31.

25. А.с. 1716594 СССР МКИ Н 02 М 7/12. Устройство для управления многозонным преобразователем / С.В. Власьевский, Ю.А. Басов, M.JI. Перцовский, В.В. Находкин (СССР). № 4452884/07; Заявл. 05.07.88; Опубл. 29.02.92, Бюл. № 8.

26. А.с. 1774445 СССР, МКИ Н 02 М 7/12, Н 02 Н 7/12. Устройство для управления многозонным преобразователем / С.В. Власьевский, M.JI. Перцовский, В.В. Находкин (СССР). №4865146/07; Заявл. 10.09.90; Опубл. 07.11.92. Бюл. №41.

27. Способ управления многозонным преобразователем переменного тока: Положительное решение ФИПС от 10.01.2001 по заявке № 2000106412/09 от 17.03.2000 / С.В. Власьевский, В.В. Литовченко, А.Н. Савоськин.

28. Преобразовательные полупроводниковые устройства подвижного состава / Ю.М. Иньков, НА. Ротанов, В.П. Феоктистов, О.Г. Чаусов. М.: Транспорт, 1982.-264 с.

29. Тихменев Б.Н., Голованов В.А., Басов Ю.А. Плавное регулирование выпрямленного напряжения на электровозах с тиристорами // Тр. ВНИИЖТ. -М.: Транспорт, 1966. Вып. 312. - С. 18-32.

30. Тихменев Б.Н., Басов Ю.А., Находкин В.В. О повышении надежности преобразователя ВИП2-2200М электровоза ВЛ80Р // Вестн. ВНИИЖТ. М. 1982.-№5.-С. 11-15.

31. Асанов Т.К., Караев Р.И., Фролов А.Ф., Шуров А.Н. Элементы математической модели электровоза с тиристорным преобразователем // Вестник ВНИИЖТ, М. 1981 № 3. - С. 34 -38.

32. Т.К. Асанов, А.В. Фролов Особенности моделирования работы электровоза ВЛ80Р при амплитудно-фазовом регулировании // Электричество. М. 1984.-№ 10. - С.31-35.

33. Разевиг В.Д. Применение программ P-CAD и Pspice для схемотехнического моделирования на ПЭВМ. В 4 вып. - М.: Радио и связь, 1992.

34. Разевиг В.Д. Система схемотехнического моделирования и проектирования печатных плат Design Center (PSpice). М.: СК Пресс, 1996. - 376 с.

35. Архангельский А.Я. PSpice и Design Center. 4.1. Схемотехническое моделирование. Модели элементов. Макромоделирование. М.: МИФИ, 1996.

36. Архангельский А.Я. PSpice и Design Center. 4.2. Модели цифровых и аналого-цифровых устройств. Идентификация параметров моделей. Графические редакторы. М.: МИФИ, 1996.- 112 с.

37. Разевиг В.Д., Блохнин С.М. Система P-CAD 8.5. Руководство пользователя. М.: Илекса 2000, 1996.- 463 с.

38. Разевиг В.Д. Система сквозного проектирования электронных устройств Design Lab 8.0. М.: Солон, 1999. - 698 с.

39. Михайлов М.И., Купцов Ю.Е., Разумов А.Д. Определение электрических параметров контактной сети однофазного переменного тока // Вестник ВНИИЖТ, М.: 1957. № 8. - С. 16-20.

40. Электровоз BJI65: Руководство по эксплуатации. Техническое описание / Электрические аппараты. Новочеркасск: ВЭлНИИ, 1992. К.4. - 295 с.

41. Лейтес JI.B., Пинцов A.M. Схемы замещения многообмоточных трансформаторов. М.: Энергия, 1974. - 192 с.

42. Бронштейн И.Н., Семендряев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся ВТУЗов. М.: Наука, 1986. - 544 с.

43. Тихменев Б.Н. Пути повышения надёжности и энергетических показателей электровоза ВЛ-80Р // Вестник ВНИИЖТ, М. 1982. № 2. - С. 15-19.

44. Тихменев Б.Н., Басов Ю.А., Находкин В.В. Потенциальные условия работы тиристоров в выпрямительно-инверторном преобразователе электровоза ВЛ-80Р // Электрическое торможение электроподвижного состава: Сб. науч. тр. ВНИИЖТа. М.: 1984. С. 9-20.36

45. Автоматизация электрического подвижного состава/Под ред. Д.Д. Захар-ченко. М.: Транспорт, 1978. - 266 с.

46. Головченко В.А., Денисенко В.И. Электромагнитные процессы тирис-торных преобразователей в режиме прерывистых токов // Вестник ВНИИЖТ, М. 1985. № 3. С. 21-24.

47. Исследование способов демпфирования высокочастотных колебаний в тиристорных преобразователях / Б.Н. Тихменев, В.Д. Кондрашов, Н.Н. Горин и др. // Тр. ВНИИЖТ, М. 1982. Вып. 642. С. 94-115.

48. Метелкин Б.А., Черноусов JI.A., Коршунов В.А. Повышение эффективности устройств электрической тяги с выпрямительными электровозами. -М.: Транспорт, 1965. 176 с.

49. Режимы работы магистральных электровозов / Под ред. О.А. Некрасова. -М.: Транспорт, 1983. 223 с.

50. Тихменев В.Н. Основные вопросы совершенствования электровоза BJI80P с тиристорными преобразователями // Вестник ВНИИЖТ. М. 1982. № 1. -С. 14-17.

51. Цифровой БУВИП для электровоза ВЛ80Р / А.Н. Савоськин, А.А. Ефремов, В.Г. Зверев, Н.Б. Завьялова // Вестник ВНИИЖТ, М. 1985. № 2. С. 1720.р

52. Электровоз ВЛ80 . Руководство по эксплуатации / Под ред. Б.А. Тушка-нова. М.: Транспорт, 1985. № 9. - С. 37-43.

53. Янов В.П., Свердлов В.Я., Штепенко П.К. Двенадцатиосный двухсекционный электровоз ВД85 для железных дорог Советского Союза // Электротехника, 1986. № 4. С. 12-16.

54. Тихменев Б.Н., Кондратов В.Д., Кучумов В.А. Исследование устройств демпфирования перенапряжений в преобразовательной установке электровоза переменного тока // Тр. ВНИИЖТ. М.: Транспорт, 1980. - Вып. 636. - С. 27-37.

55. Разевиг В.Д. Система схемотехнического моделирования Miero-Cap V. -М.: Солон, 1997. 469 с.

56. Электровоз ВЛ85: Руководство по эксплуатации / Б.А. Тушканов, Н.Г. Пушкарев, Л.А. Позднякова и др. М.: 1995. - 480 с.

57. Васютинский С.Б. Вопросы теории и расчета трансформаторов. Л.: Энергия, 1970.-432 с.

58. Власьевский С.В. Повышение эффективности выпрямительно-инверторных преобразователей электровозов однофазно-постоянного тока с рекуперативным торможением / Автореф. на соиск. уч. степени докт. техн. наук. М.: МГУПС(МИИТ), 2001. - 48 с.

59. Жиц М.З. Переходные процессы в машинах постоянного тока. М.: Энергия, 1974. - 113 с.

60. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. М.: Высшая школа, 1978. - 528 с.

61. Литвинов А.П., Моржаков С.П. Основы автоматики. М.: Машиностроение, 1967. - 268 с.

62. Либерман Ф.Я. Электроника на железнодорожном транспорте. М.: Транспорт, 1987. -285 с.

63. Электровоз ВЛ-80Р. Руководство по эксплуатации / Под. ред. Б.А. Тушканова. М.: Транспорт, 1985. - 450 с.

64. Юревич Е.И. Теория автоматического управления. Л.: Энергия, 1975.-353 с.

65. Теория автоматического управления / Под. ред. А.В. Нетушила. М.: Высшая школа, 1967. - 345 с.

66. Зорохович А.Е. Основы электроники для локомотивных бригад. М.: Транспорт, 1972. - 223 с.

67. Бахвалов Ю.А., Бочаров В.И. Основы проектирования (для разработчиков электроподвижного состава). М.: Высшая школа, 1996. - 256 с.

68. Дубровский З.М., Попов В.И., Тушканов Б.А. Грузовые электровозы переменного тока: Справочник. М.: Транспорт, 1991. - 471 с.

69. Розенфельд В.Е., Исаев И.П., Сидоров Н.Н., Озеров М.И. Теория электрической тяги / Под ред. И.П. Исаева. М.: Транспорт, 1995. - 294 с.

70. Кравчук В.В., Подцавашкин А.С., Кулинич Ю.М., Дениско Н.П., Би-нецкий Ю.Н. Особенности конструкции и управления электровоза ВЛ65 / Хабаровск: Дальневосточная гос. ак-я путей сообщения. 1997. 133 с.

71. Бочаров В.И., Попов В.И., Тушканов Б.А. Магистральные электровозы переменного тока. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1976. - 480 с.

72. Тихменев Б.Н., Голованов В.А., Радченко В.Д., Рубчинский З.М. Электроподвижной состав с полупроводниковыми преобразователями. М.: Транспорт, 1976. - 305 с.

73. Некрасов О.А., Лисицин A.JL, Мугинштейн JI.A., Рахманинов В.И. Режимы работы магистральных электровозов / Под ред. О.А. Некрасова. М.: Транспорт, 1993. - 231 с.

74. Лещев А.И., Тюрина Л.К., Ковалев А.И. Магистральный электровоз ЭП1 // Локомотив, 1999. № 7. С. 8-12.

75. Тихменев Б.Н., Голованов В.А., Капустин Л.Д. О плавном регулировании выпрямленного напряжения на тяговых двигателях электроподвижного состава однофазно-постоянного тока с тиристорами // Труды ВНИИЖТ. М.: Транспорт, 1966. - Вып. 312. - С. 5-18.

76. Капустин Л.Д. Плавное регулирование выпрямленного напряжения на электропоездах с тиристорами // Труды ВНИИЖТ. М.: Транспорт, 1966. -Вып. 312.-С. 33-48.

77. Головченко В.А., Данилов О.В. Новые направления развития элементной базы силовой электроники для бесконтактной аппаратуры электровозов // Электромеханика, 1998. № 5. 6. - С. 24- 65.

78. Антюхин В.М. Методика расчета энергетических показателей и выходных параметров преобразователей частоты на основе исследования электромагнитных процессов: Автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. -М.: МИИТ, 1969. 18 с.

79. Копанев А.С., Лозановский А.Л., Юренко И.К. Способ управления статическим преобразователем. А. с. 839002 СССР МКИ Н02 Р 13/16. № 2764856/24-07; Заявлено 15.05.79; Опубл. 15.06.81, Бюл. №22 //БИ. - 1981.

80. Бабич В.М., Крыгин А.Н. Методика расчета тягово-энергетических характеристик электровозов / ОмИИЖТ. Омск, 1988. - П. в ЦНИИТЭИ МПС 19.10.88, №4673.-76 с.

81. Цены на электронные компоненты и оборудование. М.: Платан, 1999. № 6. - 108 с.

82. S. Sone. Мероприятия по экономии электроэнергии на железных дорогах Японии // Железные дороги мира, 1983. №10. С. 15-21.

83. Находкин М.Д., Василенко Г.В., Козорезов М.А. и др. Проектирование тяговых электрических машин. М.: Транспорт, 1967. - 535 с.

84. Поочередная (ао = 9 эл. град, для 1зоны,

85. Зоны коммутация ао = 8 эл. град, для 2 зоны,типовая ао = 9 эл. град.) а0 = 6 эл. град, для 3-ей зоны и ао = 5 эл. град, для 4-ой зоны) 1 2 3 4 5 6 7

86. Углы Км U'd/Udo Углы Км U'd/Udoао=9, ар=170 0 0 оо=9,ар=170 0 0ао=9,ар=160 0 0 ао=9, ар=160 0 0ао=9, ар=150 0 0 ао=9, ар=150 0 0

87. Оо=9, ар=140 0,080 0,046 ао=9, ар=140 0,080 0,046а0=9, ар=130 0,170 0,108 ао=9, ар=130 0,170 0,108а0=9, ар=120 0,261 0,179 ао=9, ар=120 0,261 0,179а0=9, ар=110 0,351 0,258 ао=9, ар=110 0,351 0,2581 а0=9, ар=100 0,439 0,343 ао=9, ар=100 0,439 0,343

88. Оо=9, ар=90 0,521 0,429 Оо-9, ар=90 0,521 0,429

89. Ю=9, ар=130 0,694 0,539 ао=8, ар=130 0,697 0,537

90. Ю=9, ар=120 0,711 0,571 ао=8, ар=120 0,714 0,573cio-9, ар=110 0,733 0,610 ао=8, ар=110 0,735 0,612

91. Ю=9, ар=40 0,869 0,887 Оо=8, ар=40 0,871 0,889а0=9, ар=30 0,873 0,912 а0=8, ар=30 0,874 0,914

92. Оо=9, ар=20 0,870 0,931 а0=8, ар=20 0,872 0,933

93. Оо=9, ар=50 0,861 0,881 а0=6, ар=50 0,866 0,8871 2 3 4 5 6 7а0=9, ар=40 0,866 0,901 а0=6, ар=40 0,871 0,907а0=9, ар=30 0,867 0,918 а0=6, ар=30 0,872 0,924

94. Зоны Одновременная коммутация (а0 = 9 эл. град, для 1,2,3 и 4-ой зоны регулирования) Одновременная коммутация (а0 = 9 эл. град, для 1зоны, а0 = 7 эл. град. 2 зоны, а0 = 5 эл. град, для 3-ей зоны и ао = 3 эл. град, для 4-ой зоны)1 2 3 4 5 6 7

95. Углы Км U'd/Udo Углы Км U'd/Udo

96. Ю=9, ар=170 0 0 оо=9,ар=170 0 0ао=9, ар=160 0 0 (Ю=9, ар=160 0 0ао=9,ар=150 0 0 (Ю=9,ар=150 0 0ао=9, ар=140 0,081 0,047 (Ю=9, ар=140 0,081 0,047

97. Ю=9, ар=130 0,170 0,108 ао=9,ар=130 0,170 0,108а0=9, ар=120 0,261 0,180 (Ю=9, ар=120 0,261 0,180

98. Оо=9, ар=110 0,352 0,259 а0=9, ар=110 0,352 0,2591 ао=9, ар=100 0,439 0,343 (Ю=9, ар=100 0,439 0,343

99. Оо=9, ар=90 0,522 0,430 ао=9, ар=90 0,522 0,430

100. Ю=9, ар=80 0,597 0,516 (Ю=9, ар=80 0,597 0,516

101. Оо=9, ар=70 0,665 0,601 ао=9, ар=70 0,665 0,601ао=9, ар=60 0,723 0,680 ао=9, ар=60 0,723 0,680а0=9, Ор=50 0,769 0,751 ао=9, ар=50 0,769 0,751а0=9, ар=40 0,804 0,813 а0=9, ар=40 0,804 0,813а0=9, ар=30 0,826 0,863 ао=9, ар=30 0,826 0,863

102. Оо=9, ар=20 0,836 0,899 ао=9, ар=20 0,836 0,899

103. Ю=9,ар=150 0,832 0,739 ао=3, ар=150 0,846 0,742ао=9, ар=140 0,831 0,751 ао=3, ар=140 0,844 0,755ао=9, ар=130 0,834 0,767 ао=3, ар=130 0,846 0,770

104. Ю=9, ар=120 0,839 0,784 ао=3,ар=120 0,851 0,788

105. Зоны Одновременная коммутация с применением вентиль-диодного плеча (а0 = 3 эл. град.) Одновременная коммутация с применением вентиль-диодного плеча (а0 = 0 эл. град.)1 2 3 4 5 6 7