автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Повышение качества электрической энергии в тяговой сети при работе электровоза переменного тока с адаптивной системой разнофазного управления в режиме тяги

/

ГАЗИЗОВ Юрий Владимирович

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В ТЯГОВОЙ СЕТИ ПРИ РАБОТЕ ЭЛЕКТРОВОЗА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С АДАПТИВНОЙ СИСТЕМОЙ РАЗНОФАЗНОГО УПРАВЛЕНИЯ В РЕЖИМЕ ТЯГИ

05.22.07 - Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 2 МАЙ 2011

Хабаровск - 2011

4845745

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высше го профессионального образования «Иркутский государственный университ путей сообщения» (ИрГУПС-ИрИИТ).

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Мельниченко Олег Валерьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Власьевский Станислав Васильевич

кандидат технических наук, доцент Васильченко Сергей Александрович

Ведущая организация:

ОАО «Всероссийский научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта» (ВНИИЖТ)

Защита состоится 20 мая 2011 года в 12 час. 00 мин. на заседании диссерта ционного совета ДМ218.003.06 Дальневосточного государственного университе путей сообщения по адресу: 680021, г. Хабаровск, ул. Серышева, 47, ауд. 204.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Дальневосточный государственный университет путей сообщения» (ДВГУПС).

Автореферат разослан « 18 » апреля 2011 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью организации, просим направлять в адрес диссертационного совет ДМ218.003.06.

Тел./факс: (4212) 40-74-10; e-mail: nknich@festu.khv.ru

Ученый секретарь

диссертационного совета, доктор технических наук, доцент

Ю.М. Кулинич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Для открытого акционерного общества «Российские железные дороги» разработаны стратегические направления научно-технического развития на период до 2015 года («Белая книга» ОАО «РЖД»), утвержденные приказом №964 от 31 августа 2007 года. Приоритетными задачами стали разработка и внедрение более совершенных технологий, направленных на повышение надёжности работы электрооборудования тягового подвижного состава. В этой стратегии вопрос повышения качества электроэнергии в системе электроснабжения занимает первое место, так как напрямую от качества электрической энергии зависит эксплуатационный ресурс технических средств всего железнодорожного хозяйства. В связи с возрастающим грузооборотом и пассажирооборотом магистральных железных дорог переменного тока, к качеству электрической энергии предъявляются все более жесткие требования. Это связано с установленной согласно ГОСТ-13109-97 системой сертификации качества электроэнергии как объекта, влияющего на технический ресурс технических средств народного хозяйства.

В настоящее время в эксплуатационную практику электрических железных дорог ряда стран внедрены электровозы с асинхронным приводом. Несмотря на неоспоримые преимущества этих электровозов по сравнению с современными отечественными выпрямительными электровозами (например, 2ЭС5К, ЭП1, ЭП1П и др.), последние еще долгие годы будут оставаться на Российских железных дорогах. Поэтому вопросы оптимального управления работой выпрями-тельно-инверторных преобразователей данных электровозов, будут оставаться актуальными.

Особенности работы тиристорных преобразователей электровозов влияют на показатели качества электрической энергии в тяговой сети. Высокочастотные послекоммутационные колебания рождаемые электровозом могут'приводить к сбоям в работе его систем управления, зачастую нарушается синхронизация электронного оборудования с сетью, что приводит к броскам тока тяговых электрических двигателей (ТЭД). При значительных токовых нагрузках качество электроэнергии в тяговой сети снижается ещё больше, хотя как раз в этот момент электровозу требуется устойчивая работа. В дополнение, низкое качество электрической энергии приводит и к сокращению срока службы изоляции электрических машин и аппаратов, к нарушению работы СЦБ, АЛСН, релейной защиты, автоматики, телемеханики и др.

Одним из путей решения этой проблемы является применение на электровозах переменного тока одновременной коммутации тока тиристорных плеч и разрядного диодного плеча подключённого параллельно цепи выпрямленного тока, а также способ разнофазного управления предложенный Всероссийским научно-исследовательским институтом железнодорожного транспорта (ВНИИЖТ).

Целью работы являлась разработка нового способа и устройства повыше- ) ния качества электрической энергии на токоприемнике электровоза переменной

го тока с плавным регулированием напряжения.

\

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решены следующие задачи:

- выполнен анализ существующих способов и средств повышения качества электрической энергии в тяговой сети и энергетических показателей при работе электровозов переменного тока;

- разработан комплексный метод снижения влияния работы электровозов переменного тока на качество электрической энергии в тяговой сети и устройство, реализующее этот метод (адаптивную систему разнофазного управления и модифицированный блок распределительного устройства);

- осуществлено сравнительное имитационное моделирование типовых и предлагаемых способов управления на модели «тяговая подстанция - тяговая сеть - электровоз», реализованной в программном комплексе «ОгСАБ 9.2»;

- проведены лабораторные и эксплуатационные исследования предлагаемого способа в различных режимах работы и определена сходимость результатов теоретических исследований по принятым критериям сравнения;

- определены количественные показатели, подтверждающие эффективность предлагаемого способа управления и оценена экономическая эффективность внедрения результатов исследований на производстве.

Методы исследований. Сравнительный математический анализ электромагнитных процессов в силовых цепях электровоза, при различных способах управления. Имитационное моделирование электромагнитных процессов в силовых цепях электровоза и устройствах управления на ЭВМ. Лабораторные исследования предлагаемых способов управления на экспериментальном стенде на базе ИрГУПС, для оценки работы адаптивной системы разнофазного управления выпрямителями. Экспериментальные исследования устройства адаптивного разнофазного управления при проведении испытаний на электровозе ВЛ80Р на полигоне Восточно-Сибирской железной дороги (ВСЖД) - филиала ОАО «РЖД».

Научная новизна заключается в следующем:

- разработан способ адаптивного разнофазного управления многозонными ти-ристорными выпрямителями путем использования метода многополосной цифровой фильтрации с определением максимальной по амплитуде гармоники напряжения, по которой создается управляющее воздействие в систему регулирования;

- разработан способ организации двухконтурной одновременной коммутации многозонным тиристорным выпрямителем при использовании разрядного диодного плеча;

- уточнены формулы для расчёта коэффициента мощности многозонного тиристорного выпрямителя электровоза в режиме тяги при реализации способов двухконтурной одновременной коммутации с применением разрядного диодного плеча и способа адаптивного разнофазного управления.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

- разработана и внедрена на опытном электровозе ВЛ80Р № 1829 адаптивная система разнофазного управления (АРФУ-001), позволяющая осуществлять задержку подачи регулируемых импульсов управления на группу выпрямителей, что значительно снижает величину свободных высокочастотных колеба-

ний напряжения в тяговой сети, а также уменьшает провал этого напряжения во время коммутации;

- разработана и внедрена на опытном электровозе ВЛ80Р № 1829 модернизированная кассета блока распределительного устройства БРУ-М (БУВИП-133) для реализации способа двухконтурной одновременной коммутации, что снижает длительность коммутации тока в тиристорных плечах выпрямителя;

- разработан учебный имитационный стенд адаптивной системы разнофаз-ного управления на базе лаборатории «Электрооборудование ЭПС» ИрГУПС, позволяющий наглядно оценить эффект от применения разработанной адаптивной системы разнофазного управления;

- разработано дополнение к руководству ОАО «РЖД» по техническому обслуживанию и текущему ремонту электровозов переменного тока ВЛ80Р с адаптивной системой разнофазного управления;

- издано учебное пособие «Методы и средства повышения качества электрической энергии в контактной сети при работе электровозов переменного тока», изданное в ГОУ ВПО «ИрГУПС».

Реализация результатов работы:

- на Восточно-Сибирской железной дороге (ВСЖД) введён в эксплуатацию опытный электровоз ВЛ80Р № 1829, оборудованный устройством адаптивной системы разнофазного управления и модифицированной кассетой БРУ-М БУВИП-133;

-разработана конструкторская документация на предложенные технические решения, направленная на предприятия Дирекции тяги ВСЖД - филиала ОАО «РЖД» и Восточно-Сибирской Дирекции по ремонту тягового подвижного состава - филиала ОАО «РЖД».

Основные положения, выносимые на защиту:

-способ адаптивного разнофазного управления многозонными тиристор-ными выпрямителями (по углу регулирования Ор) при организации двухконтурной одновременной коммутации тока в плечах многозонного выпрямителя с применением диодного разрядного плеча в цепи выпрямленного тока;

-технические решения, реализующие предлагаемые способы управления многозонным тиристорным выпрямителем с адаптивным разнофазным управлением и двухконтурной одновременной коммутацией с разрядным диодным плечом;

- результаты теоретических и экспериментальных исследований по уменьшению искажения напряжения в тяговой сети.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и ее результаты докладывались и обсуждались на 6 международных, 4 всероссийских и 3 региональных научных конференциях, отраженных в списке публикаций. Материалы диссертации также доложены, обсуждены и одобрены на заседаниях кафедр: «Тяговый подвижной состав» РОАТ (11 марта 2010 г.), «Электроподвижной состав» ИрГУПС (2009-2011 гг.), «Электротехника, электроника и электромеханика» ДВГУПС (24 июня 2010 г.), «Электроподвижной состав» ДВГУПС (21 февраля 2011 г.).

Публикации и личный вклад автора. Всего Ю.В. Газизовым опубликовано 48 печатных трудов. Основное содержание диссертации опубликовано в 20-ти печатных трудах. Без соавторов - 6 статей, 4 статьи опубликованы в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Подана заявка на изобретение «Способ снижения послекоммутационных колебаний напряжения на токоприемнике электровоза и устройство для его осуществления» № 2009109459 от 16 марта 2009 года. Подана заявка на изобретение «Способ повышения энергетических показателей электровозов переменного тока с тиристорными преобразователями» № 2009106315 от 24 февраля 2009 года.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, библиографического списка из 120 наименований, объем основного текста 205 страниц, включая 19 таблиц, 108 рисунков и пять приложений.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

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

Первая глава посвящена анализу современных способов и технических средств повышения качества электрической энергии в тяговой сети при работе электровозов переменного тока.

Показано, что теоретической базой настоящего исследования являются труды таких отечественных учёных, как Б.Н. Тихменев, В.А. Кучумов, JI.M. Трахтман, А.Н. Савоськин, А.Л. Лозановский, В.П. Феоктистов, A.B. Плакс, H.H. Широченко, В.В. Литовченко, C.B. Власьевский, Ю.М. Кулинич, Б.А. Тушканов, Г.А. Ильин, Д.Д. Захарченко, В.В. Находкин, H.A. Ротанов, В.Б. Похель, P.P. Мамошин, В.И. Некрасов, В.П. Лебедев, Л.А. Астраханцев, Н.С. Назаров, Ю.М. Иньков, В.П. Янов, A.C. Бабин, С.А. Крамсков, В.А. Голованов, Л.Д. Капустин, К.Г. Кучма, а также других ученых и специалистов. Эти исследования стали научной основой при выполнении диссертационной работы.

В главе показаны недостатки процессов работы многозонного тиристорного выпрямителя с поочерёдной коммутацией. Для их частичного устранения применён способ многоконтурной одновременной коммутации тока плеч тиристоров в нескольких малых контурах выпрямителя в зависимости от номера зоны регулирования напряжения, а также способ разнофазного управления группами тиристорных выпрямителей. Суть способа разнофазного управления заключается в том, что импульсы управления (do, ар) на один выпрямитель подают со смещением относительно импульсов, подаваемых на другой, и взаимное их смещение чередуют по полупериодам напряжения сети. Открытие плеч тиристоров при этом будет достигаться в разные моменты времени, смещенные на угол разнофазного управления (аРфу).

Результаты испытаний опытного электровоза ВЛ85-001 показали высокую эффективность предложенного технического решения. В идеальном случае необходимо обеспечить сдвиг регулируемого угла (Xp одних коммутирующих многозонных выпрямителей электровоза относительно других на величину

равную полупериоду свободных послеком мутационных колебаний напряжения, образовывая постоянную противофазу, что в результате приведёт к их гашению. В связи с развитием современных микропроцессорных систем, обладающих необходимыми характеристиками по быстродействию, функциональности, точности обработки сигналов предлагается дополнить систему разнофазного управления возможностью достижения оптимального угла регулирования тиристорами многозонных выпрямителей (адаптивностью) при изменении параметров тяговой сети. Это позволит независимо от места расположения электровоза на фидерной зоне (изменения параметров тяговой сети) снижать высокочастотный гармонический состав напряжения наиболее эффективно.

В главе проведен анализ ряда других способов повышения качества электрической энергии в тяговой сети и энергетических показателей работы электровозов переменного тока и выявлены возможности повышения эффективности их использования.

На основании проведённого анализа определена цель работы и сформулированы задачи исследования.

Во второй главе с использованием теории расчёта энергетических параметров многозонных выпрямителей проведены исследования электромагнитных процессов коммутации тока тиристорных плеч, которые позволили разработать эффективные меры повышения качества электрической энергии в тяговой сети при работе электровозов переменного тока.

Анализ послекоммутационных процессов в системе «электровоз - тяговая сеть» показал, что включение и выключение тиристорных плеч многозонного выпрямителя при наличии в тяговой сети распределенных индуктивности и емкости вызывают в ней свободные колебания напряжения и тока. Амплитуды этих колебаний определяются величиной провала напряжения в моменты начала и окончания коммутации, а частоты - величиной реактивных сопротивлений, что является переменным параметром в зависимости от положения электровоза на участке фидерной зоны.

Таким образом, для оптимального значения угла сдвига фаз (а^,,) при реализации способа разнофазного управления необходимо учитывать порядок послекоммутационных колебаний. Исходя из этого угол аРфУ зависит от частоты послекоммутационных колебаний (/"„„), а, следовательно, от изменяющихся параметров тяговой сети.

Суть предлагаемого способа адаптивного разнофазного управления (АРФУ) многозонными тиристорными выпрямителями электровоза заключается в выделении максимальных гармоник напряжения (максимальной по амплитуде в /пк), используя разработанную систему управления и в сдвиге регулируемого угла (Хр одних коммутирующих многозонных выпрямителей электровоза относительно других именно на полупериод свободных послекоммутационных колебаний напряжения. Образованная постоянная противофаза послекоммутационных колебаний приводит к их гашению. Выделение максимальной гармоники предпочтительней производить при использовании ряда цифровых фильтров, настроенных на те частоты послекоммутационных колебаний, которые максимально искажают форму напряжения тяговой сети при эксплуатации электровоза. Создание адаптивной системы разнофазного управления многозонными

выпрямителями электровоза позволит независимо от места расположения электровоза на фидерной зоне (изменения параметров тяговой сети) снижать высокочастотный гармонический состав напряжения, что повысит качество напряжения в тяговой сети.

Предлагаемый способ целесообразно использовать при включении в цепь выпрямленного тока электровоза диодного разрядного плеча (благодаря чему можно отказаться от смещения импульсов при разнофазном управления по углу а«).

На рисунке 1 приведена функциональная силовая схема электровоза ВЛ80Р с включенной в цепь управления адаптивной системой разнофазного управления и диодным разрядным плечом.

Работа схемы заключается в следующем. Напряжение тяговой сети через датчик напряжения типа ЬУ-100 (подключенного к обмотке выпрямительной установки возбуждения силового трансформатора) поступает на вход микропроцессорного блока управления. После преобразования и оцифровки сигнала по заданному алгоритму осуществляется фильтрация гармонических составляющих напряжения с определением максимальной по амплитуде гармоники напряжения, по которой создается управляющее воздействие в систему регулирования и производится расчет изменения угла 0Срфу при разнофазном управлении по импульсу регулирования с фазой ар. По сигналам БУВИП-133 происходит чередование и распределение импульсов управления по плечам многозонных тиристорных выпрямителей секции электровоза, через блоки согласовании и гальванической развязки, рисунок 1.

Переоценка параметров послекоммутационных колебаний происходит за пять периодов напряжения питающей сети, что является приемлемым по необходимому быстродействию системы управления.

Т О

а! 1| х!а2_х2 а! 1| х!|а2 ¡х2

рГ

БУВИП -133

Датчик напряжения 1Л'-10(1

иж

Микропроцессорный блок

!апр

XIV

ВИП 61

ВИП 62

СФИ ВИП 61

СР

ОВ1

Ьлок согласования и гальванической ратеятен (блок ключей 1)

Ьлок согласования и гальванической развязки (блок

Рисунок 1 - Модернизированная упрощённая схема силовых цепей электровоза ВЛ80Р с БУВИП-133

Применение диодного разрядного плеча в цепи выпрямленного тока дало возможность организовать двухконтурную одновременную коммутацию.

Упрощение алгоритма управления плечами тиристоров с двухконтурной организацией коммутации тока относительно штатного способа заключается в том, что на плечи, образующие предыдущую зону регулирования вместо импульсов с фазой (Хозад, подаются нерегулируемые импульсы управления с фазой с*о.

На примере работы четвёртой зоны регулирования в начале полупериода с полярностью напряжения, обозначенной на рисунке 2 сплошной стрелкой разрядное диодное плечо начинает проводить ток, разряжая в цепи нагрузки накопленную энергию.

Рисунок 2 - Электромагнитные процессы работы многозонного выпрямителя на примере 4-ой зоны регулирования при организации двухконтурной одновременной коммутации

Вступление в работу разрядного диодного плеча заставляет закрываться проводящие ток тиристоры плеч УЭ7 и УБ2, которые были открыты в предыдущем полупериоде, обозначенном пунктирной стрелкой (длительность коммутации у]). Продолжительность коммутации угла определяется скоростью изменения тока в обмотках трансформатора и тока в нагрузке. В результате чего токи тиристоров плеч У57 и У82 спадают, а ток диодного плеча возрастает на протяжении всей коммутации При этом ток в каждой секции вторичной обмотки трансформатора снижается до нуля, а ток нагрузки /<г сохраняет свою величину. После окончания коммутации у, диодное плечо продолжает проводить ток на интервале у/, разряжая накопленную энергию нагрузки, закорачивая секции вторичной обмотки трансформатора, рисунок 2.

На интервале 71 выпрямленное напряжение многозонного выпрямителя равно нулю. В момент времени а« подаются импульсы управления на плечи тиристоров УБЗ и У88, через которые начинают протекать токи, определяемые током нагрузки и током замкнутых накоротко секций вторичной обмотки трансформатора.

По окончании коммутации у/ ток в тиристорах плеча УЗ? снижается до нуля, в этот момент ток в диодном плече также становится равным нулю. В результате ток в тиристорах плеч УБЗ и УБЙ возрастает до номинального значения (на интервале у").

Следовательно, наиболее целесообразным алгоритмом управления многозонным тиристорным выпрямителем является совместное применение способа адаптивного разнофазного управления (используя разнофазность управления по углу регулирования Ор), с алгоритмом двухконтурной одновременной коммутации тока с включенным в цепь выпрямленного тока разрядным диодным плечом. Предлагаемый алгоритм работы управления тиристорным выпрямителем представлен в таблице 1.

Таблица 1 - Предлагаемый алгоритм управления многозонным тиристорным выпрямителем электровоза ВЛ80Р

Зона вип Полу-ксршм ~1леч 1 ВЫТОЯМ 1теля

VI У2 УЗ У4 У5 ЧЬ У7 У8

1 1 — - - Ор - - Ор - -

... - - - Оррфу - - -

2 ... - - - °р - - -

— - - аррфу - - Оррфу - -

2 1 — Ор - а» - _ а„ - -

... - □рр+у - а» а„ - - ...

2 ... - - а0 а» - - -

— 0РР+У а» - - ап -

3 1 — - - - а„ - - а.

... - - - Оррфу - а„ а» -

2 ... - - - а„ - а» Он -

— - - аР1»1>У - а,. - - Оо

4 1 — аг - а„ - - - - а,

... Оррфу - а, - - а„ -

2 ... - - а„ - - о„ -

— °1*Фг - а,, - - - а,.

Работу адаптивной системы разнофазного управления и, соответственно, осуществление задержки импульсов регулирования целесообразно обеспечить при значениях угла регулирования Оо + у < (Хр < 160 эл. град. Так как в начале и в конце регулирования напряжения ТЭД уровень послекоммутационных колебаний незначителен, то ими можно пренебречь.

Реализация адаптивного разнофазного управления базируется на применении цифровых фильтров и содержит в себе ряд основных этапов: получение и усиление сигнала от датчика напряжения типа ЬУ-100, установленного в цепи обмотки собственных нужд, дискретизация и квантование по уровню полученного сигнала, фильтрация полученного сигнала (при использовании сформированных цифровых фильтров, рассчитанных на частоты 17, 19, 21, 23, 25 и 27 гармоник напряжения), выбор максимальной гармоники (используя макси-селектор).

На основании описанной выше методики произведена разработка необходимого расширенного программного алгоритма работы устройства адаптивного разнофазного управления многозонным тиристорным выпрямителем электровоза основной цикл которого представлен на рисунке 3.

( Начало )

Г

и.

Инициализация прерывания по приходу синхроимпульса

Т

V..

Основной цикл программы: задаются начальные условия для микропроцессора, положение «задержка - нет задержки» и определяется номер выпрямителя. Если синхроимпульса нет, проводится дальнейшая оценка начальных условий. При возникновении синхроимпульса включается аналого-цифровой преобразователь токового сигнала от датчика напряжения Ь\М00, включенного в цепь обмотки собственных нужд вторичной обмотки трансформатора электровоза, в цифровой код. Сформированные программно полосно-пропускающие фильтры (на 17, 19, 21, 23, 25 и 27 гармоники напряжения) выделяют соответствующие частотные составляющие напряжения в тяговой сети и после определения максимальной из них по амплитуде рассчитывается необходимый угол сдвига фаз аРфГ

При изменении условий работы электровоза (положение на участке фидерной зоны) производится расчет задержки угла сдвига фаз арфу, данные корректируются, цикл программы повторяется.

В главе на примере фильтра, настроенного на частоту 19 гармоники напряжения, описан процесс его проектирования, а именно: задана его спецификация (выбран полосовой цифровой фильтр с конечной импульсной характеристикой), определены коэффициенты передаточной функции (по оптимальному методу), определены ошибки квантования сигнала, выбрана трансверсальная структура цифрового фильтра и получена его передаточная функция. Для реализации цифровых фильтров выбран микропроцессор АБиС 842, обладающий необходимыми характеристиками.

Рисунок 3 - Основной цикл программы адаптивного разнофазного управления многозонным тиристорным выпрямителем электровоза

При реализации способа адаптивного разнофазного управления формулы расчета коэффициента мощности на первой и последующих зонах регулирования напряжения получат следующий уточненный вид (1) и (2). Для 1-й зоны регулирования напряжения ТЭД

2-Л 2 Ц~

^ _ ^ у с ___т

Ж

л-(а

г 2

(1)

к

где Хт - индуктивное сопротивление трансформатора; 1(1-ток в цепи ТЭД;

ит - амплитудное значение питающего напряжения. Для 2, 3 и 4 -й зон регулирования тягового ТЭД

Х^ I

^ ±((1 + е)+<1-Е)со.1(а +

= _ 2 и,„„ ■ (2)

л

К к

Тф

к

где £ - коэффициент учитывающий отношение величины напряжения предыдущей полной зоны регулирования к последующей, е = - •

и„„, /*

ц - коэффициент учитывающий отношение индуктивных сопротивлений рассеяния цепи выпрямленного тока преобразователя на предыдущей и последующей полных зонах регулирования, приведенные ко вторичной обмотке

трансформатора, ц = ~;

Хт»

X - коэффициент, учитывающий пульсации выпрямленного тока;

К3ф - коэффициент эффективности переменного тока;

КйЭф - коэффициент эффективности выпрямленного тока.

Выполненные в диссертационной работе расчеты показали, что повышение коэффициента мощности наблюдается на 2-ой, 3-ей и 4-й зонах регулирования. Коэффициент мощности четырёхзонного выпрямителя при организации двух-контурной одновременной коммутации тока тиристоров с применением разрядного диодного плеча увеличивается в среднем на 1,2 % по сравнению со способом многоконтурной одновременной коммутации с разрядным диодным плечом (на 5,4 % по сравнению со штатным способом).

По итогам главы произведен выбор критериев сравнения существующих и предлагаемого способов управления многозонными тиристорными выпрямителями: коэффициент искажения синусоидальной формы кривой питающего напряжения - Кц, коэффициент гармонических составляющих питающего напряжения - Ки(ф коэффициент мощности электровоза - К,,.

Третья глава посвящена имитационному моделированию электромагнитных процессов коммутации тока тиристорных плеч четырёхзонного выпрямителя при различных способах его управления.

Модель разработанной системы представляет собой комплекс взаимодействующих компонентов (моделей): тяговая подстанция, тяговая сеть, тяговый трансформатор электровоза, выпрямительно-инверторный преобразователь, цепь выпрямленного тока.

Модель силовых цепей электровоза, полученная в программной среде ОгСАЭ позволяет с достаточной достоверностью моделировать электромагнитные процессы во всех элементах электрической цепи, в том числе и процессы коммутации тока тиристорных плеч выпрямителя при штатном и предлагаемом способе управления.

На рисунке 4 на примере 4-й зоны регулирования напряжения ТЭД представлены диаграммы процессов работы четырёхзонного выпрямителя при предлагаемом способе управления, полученные при моделировании на имитационной модели силовых цепей электровоза. Произведен выбор оптимального угла сдвига фаз аРфУ. В результате проведённых расчётов выявлено, что оптимальный угол арфу варьируется в пределах от 5 до 9 эл. град., в зависимости от положения электровоза на участке фидерной зоны.

1300 1040

•Г 780 Ч

т н а

520

260 0

240 180 д 120

и 60 | 0

I -60 ¿-120

-180 -240

1640

И

■а

а

Ч Г) Н

О)

X

и £ № В. С

Я

1230

820

410

3

-410

40 30 20 10 0

3 -ю

§ -20 а

8 -зо

и

• 1*, ■г-' ' '

; / д ; Г И и<!1 \ ■ ! ■ !

5 10 15 20

Время, мс

-40

/! \ I ■ \ ! \.....

/ ¡\ \

1

0 5 10 15 20

Время, мс

Рисунок 4 - Электромагнитные диаграммы тока и напряжения на ТЭД и на токоприемнике электровоза при использовании предлагаемого способа управления

В четвертой главе приведены схемотехнические решения по реализации предлагаемых способов управления многозонными тиристорными выпрямителями. Функциональная схема АРФУ-001 приведена на рисунке 5.

Рисунок 5 - Функциональная схема адаптивного системы разнофазного управления АРФУ-001

Система содержит следующие блоки:

- блок управления (БУ-001), содержащий нормирующий усилитель, блок питания датчика, блок АЦП, цифровые фильтры, блок расчета задержки и блок программируемых таймеров. БУ-001 предназначен для преобразования сигнала датчика напряжения LV-100, его фильтрации, выделения максимальной гармоники, расчета времени задержки в зависимости от номера гармоники, задержку сигналов управления ВИП на расчетное время, равное первому полупериоду тюслекоммутационных колебаний напряжения на токоприёмнике электровоза, а также осуществляет управление остальными узлами АРФУ-001;

- два блока ключей (БК-001), содержащий входной блок согласования, блок входных усилителей и блок реле. БК-001 предназначен для гальванической развязки АРФУ-001 от цепей электровоза, усиления сигналов до величины, необходимой для работы СФИ ВИП, коммутации сигналов между входом и выходом;

- блок питания (БП-001) блоков БУ-001, БК-001, который включает в себя узел входных преобразователей для сигналов тяга/рекуперация (т/р) и синхронизации. БП-001 предназначен для формирования напряжений, необходимых для работы системы АРФУ-001 и гальванической развязки сигналов Т/Р синхронизации от цепей электровоза.

Перечисленные выше блоки интегрированы в кросс-плате.

В пятой главе приведены результаты эксплуатационных испытаний электровоза ВЛ80Р №1829 в режиме тяги при типовом и предлагаемом способах управления.

Основной целью проводимых испытаний стало определение функциональной работоспособности электровоза в различных режимах работы. Эксплуатационные испытания проводились на участке Иркутск-Сортировочный - Улан-Удэ ВСЖД, в период с 26 августа по 14 сентября 2010 года.

При проведении испытаний обеспечивались сопоставимые режимы работы электровоза, а также вес поезда (4270 тонн и 4324 тонны, при работе в штатном и предлагаемом режимах, соответственно), в соответствии с утвержденной Дирекцией тяги - филиалом ОАО «РЖД» программой и методикой эксплуатационных испытаний опытного электровоза ВЛ80Р № 1829.

Модернизация системы управления электровоза в режиме тяги проводилась путём включением в цепь БУВИП АРФУ-001 (обозначено кругом), рисунок 6. Подключение блока осуществлялось к штатному разъему БУВИП-133 XI, Х2 (обозначено овалом).

Измерения основных параметров работы электровоза ВЛ80Р № 1829 производились в реальном времени, с использованием тягово-энергетической вагон-лаборатории и измерителя показателей качества электрической энергии типа «Ресурс-ЦР2».

Рисунок 6 - Подключение блока АРФУ-001 к разъемам БУВИП-133 секции электровоза

Результаты испытаний представлены в виде мгновенных значений диаграмм электромагнитных процессов. На рисунках 7, 8 показан случай работы электровоза на 18-м километре фидерной зоны, при работе штатного алгоритма управления ВИП электровоза.

15001

.1200-

§ 900

ш

ь щ

1 600 =1

° 300

0J

1640

10 Время, мс

Рисунок 7 - Форма мгновенных значений тока и напряжения ТЭД на 4-ой зоне регулирования при использовании штатного способа управления многозонным тиристорным выпрямителем

200 150 < 100 50

о

0-■50-

о

ш

®

О-100-

-150--200J

10

Время, мс

Рисунок 8 - Форма мгновенных значений напряжения и тока на токоприёмнике опытного электровоза при использовании штатного способа управления многозонным тиристорным выпрямителем

На рисунке 9 (а, б) представлена работа двух многозонных тиристорных выпрямителей, на 18-м километре фидерной зоны при работе предлагаемого алгоритма управления ВИП электровоза. Угол арфу при этом составляет 9 эл.

град. На рисунке 10 ного электровоза.

1500 1200

<

^ 900т

£ 600-о

ь 3000 ■

1500-<1200-^ 900-

О 600-I-

3000-

представлена форма напряжения на токоприемнике опыт-

1 1

Орвипг

Время, мс

Время, мс

Рисунок 9 - Форма мгновенных значений напряжения ТЭД электровоза на 4-ой зоне регулирования напряжения для двух многозонных тиристорных выпрямителей опытного электровоза (а, б) при значении арфу = 9 эл. град.

200-1

Время, мс

Рисунок 10 - Форма мгновенных значений напряжения и тока на токоприёмнике опытного электровоза при использовании способа АРФУ

Наглядно видно, что использование предлагаемого способа управления значительно улучшает форму кривой напряжения в тяговой сети.

Для сравнительной оценки работы электровоза в штатном и предлагаемом режимах управления на рисунке 11 представлены значения коэффициентов несинусоидальности {Ки) зафиксированные на участке фидерной зоны Выдрино -Переёмная при предлагаемом и штатном алгоритмах управления.

5384 5388 5392 5396 5400 5404 5408 5412 5416 5420 5424 54'28

Танхой Переемная 5406 5430

Выдрино Кедровая

5384 5406

Расстояние, км

Рисунок 11 - Показатели коэффициента искажения формы напряжения на токоприемнике электровоза при типовом и предлагаемом алгоритмах управления

Переменный, неустойчивый характер изменения графика Ки --/(/) объясняется широким диапазоном регулирования напряжения ТЭД электровоза, в соответствии с режимной картой данного участка движения.

Однако по графику видно, что сохраняется тенденция возрастания средних значений коэффициента К„ при удалении от тяговой подстанции на участке фидерной зоны от ее начала до середины, что позволило сопоставить результаты, полученные при проведении имитационного моделирования и экспериментальных исследований, по средним значениям показателей коэффициента К„. полученных на участке межподстанционной зоны Выдрино - Переемная. Ошибка результатов не превысила 10 %.

Полученные усредненные показатели гармонического состава сетевого напряжения при типовом и предлагаемом алгоритмах управления на середине фидерной зоны участка Выдрино - Переемная представленные на рисунке 12.

13 15 17 19 2123 2527 2931 3335 37 39 2 Номер гармоники

Рисунок 12 - Усредненные показатели гармонического состава напряжения при типовом и предлагаемом алгоритмах управления

Результаты эксплуатационного пробега подтвердили повышение эффективности применения предлагаемых способов управления в режиме тяги на электровозах переменного тока с тиристорными выпрямителями.

В главе произведен расчет технико-экономического обоснования. Капитальные вложения на оборудование приписного парка электровозов ВЛ80Р эксплуатационного локомотивного депо Иркутск-Сортировочный предлагаемым устройством управления составит 31,4 млн. руб. При этом экономический эффект от снижения искажения напряжения в тяговой сети и повышения энергетической эффективности электровоза составит 15,1 млн. руб. в год. Срок окупаемости, рассчитанный по методу дисконтирования, составил 25 месяцев. Годовая экономия денежных средств на один электровоз ВЛ80Р составит не менее 140 тыс. руб.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработан комплексный подход к повышению качества электрической энергии при работе электровозов с тиристорными преобразователями, заключающийся в применении двух новых способов управления многозонными тиристорными выпрямителями:

- способ снижения искажения напряжения в тяговой сети, заключающийся в адаптивном разнофазном управлении многозонными тиристорными выпрямителями электровоза по углу управления ар, путем использования метода многополосной цифровой фильтрации с определением максимальной по амплитуде гармоники напряжения, по которой создается управляющее воздействие в систему регулирования;

-способ организации двухконтурной одновременной коммутации многозонным тиристорным выпрямителем при использовании разрядного диодного плеча;

2. Проведены сравнительные имитационные исследования типовых и предлагаемого способов управления на модели «тяговая подстанция - тяговая сеть -электровоз», реализованной в программном комплексе «ОгСАБ 9.2»;

3. Разработана адаптивная система разнофазного управления (АРФУ-001), реализующая предложенный способ и позволяющая точно определить задержку подач фазовых импульсов управления на группу тиристорных выпрямителей электровоза в режиме тяги;

4. Разработан блок распределительного устройства (БРУ-М) блока управления выпрямительно-инверторными преобразователями для реализации способа двухконтурной одновременной коммутации;

5. Проведены лабораторные исследования и тягово-энергетические испытания электровоза ВЛ80Р № 1829, подтверждающие теоретическую эффективность разработанной системы АРФУ-001;

6. При использовании предлагаемых способов управления получены следующие результаты:

- коэффициент Ки снижен в абсолютных единицах с 6-18 % при штатном способе управления до 4-11 % при предлагаемом способе управления;

- коэффициент АГ„(„) снижен в относительных единицах на 24,2-30,2 % при предлагаемом способе управления;

- коэффициент мощности увеличен в среднем на 1,2 % по сравнению со способом одновременной коммутации с применением диодного разрядного плеча;

7. Годовой экономический эффект на один электровоз серии ВЛ80Р составил 140 тыс. руб., со сроком окупаемости 2,1 года.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

- в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, утвержденных ВАК Минобрнауки РФ:

1. Мельниченко, О.В. Адаптивная система разнофазного управления тири-сторными преобразователями [Текст] / О.В. Мельниченко, Ю.В. Газизов // Железнодорожный транспорт. - 2009. - № 2. - С. 43^44.

2. Мельниченко, О.В. Повышение энергетических показателей электровозов переменного тока. «Новое звено 2009» [Текст] / О.В. Мельниченко, Ю.В. Газизов // Железнодорожный транспорт. - 2010. - № 3. - С. 50-51.

3. Мельниченко, О.В. Комплексный подход повышения энергетических показателей электровозов и качества энергии в тяговой сети при их работе [Текст] / О.В. Мельниченко, Ю.В. Газизов // Мир транспорта. - 2010. - № 1. - С. 52-57.

4. Газизов, Ю.В. Разработка и испытания адаптивной системы разнофазного управления электровоза ВЛ80Р [Текст] / Ю.В. Газизов, О.В. Мельниченко // Вестник ИрГТУ. - 2011. - № 4. - С. 72-78.

- в других изданиях:

5. Газизов, Ю.В. Способ снижения колебаний напряжения в контактной сети вызванных работой тиристорными преобразователями электровоза переменного тока [Текст] / Ю.В. Газизов // Будущее технической науки: тезисы докладов 8-й международной научно-технической конференции, 16 мая 2008 г. -Нижний Новгород: Изд-во НГТУ им. P.E. Алексеева, 2008. - С. 406-407.

6. Газизов, Ю.В. Способ снижения послекоммутационных колебаний напряжения в контактной сети, при работе тиристорных преобразователей электровозов переменного тока [Текст] / Ю.В. Газизов // Молодежь и наука: начало XXI века: сборник материалов IV всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, 12-15 мая 2008 г.: в 5 ч. -Красноярск: Изд-во МИОЦ ФГОУ ВПО «СФУ», 2008. - Ч. 2. - С. 169-172.

7. Мельниченко, О.В. Новый алгоритм управления силовой электроникой электровоза [Текст] / О.В. Мельниченко, Ю.В. Газизов // Актуальные проблемы электронного приборостроения (АПЭП-2008): материалы 9-й международной научно-технической конференции, Новосибирск, 24-26 сентября 2008 г: В 7 т. -Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2008. - Т. 7. - С. 65-69.

8. Мельниченко, О.В. Снижение послекоммутационных колебаний напряжения на токоприемнике электровоза при совершенствовании способа разнофазного управления ВИП [Текст] / О.В. Мельниченко, B.C. Цыбульский, Ю.В. Газизов // Вестник института тяги и подвижного состава: материалы международной научно-практической конференции, 13-14 ноября 2008 г. / под ред. Ю.А. Давыдова и А.Е. Стецюка. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2008. - Вып. 5. - С. 163-166.

9. Газизов, Ю.В. Новый алгоритм управления полупроводниковыми преобразователями электровоза [Текст] / Ю.В. Газизов // Наука. Технологии Инновации: Материалы всероссийской научной конференции молодых ученых: в 7-ми частях - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2008. - Ч. 3. - С. 88-90.

10. Разработка адаптивной системы управления тиристорными преобразователями электровоза [Текст] / Ю.В. Газизов // материалы межвузовской итоговой студенческой научной конференции, 6 декабря 2008 г. - Иркутск: Изд-во Ир-ГУПС, 2008.-С. 19-23.

11. Газизов, Ю.В. Математическое моделирование работы электровоза переменного тока с целью разработки оптимального алгоритма управления полупроводниковыми преобразователями [Текст] / Ю.В. Газизов // Ломоносов-2009: сборник тезисов международной конференция студентов, аспирантов и молодых ученых по фундаментальным наукам. Секция «Физика», 15 апреля 2009 г. / под ред. H.H. Сысоева. - Москва: Изд-во МГУ им. М.В. Ломоносова, Физический факультет, 2009 г. - С. 73-75.

12. Газизов, Ю.В Комплексный подход повышения энергетических показателей электровозов переменного тока и качества энергии в тяговой сети при их работе [Текст] / Ю.В. Газизов // Молодежь и наука: начало XXI века: сборник материалов V Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, 20-24 апреля 2009г.: в 7 ч. - Красноярск: Изд-во МИОЦ ФГОУ ВПО «СФУ», 2009. - Ч. 4. - С. 197-200.

13. Газизов, Ю.В. Адаптивный алгоритм управления тиристорными преобразователями электровозов однофазно-постоянного тока [Текст] / Ю.В. Газизов, О.В. Мельниченко // Транспортная инфраструктура Сибирского региона: материалы межвузовской научно-практической конференции, 12-15 октября 2009 г. Иркутск: В 2 т. - Иркутск: Изд-во ИрГУПС, 2009. - Т. 2. - С. 288-294.

14. Мельниченко, О.В. Повышение энергетической совместимости работы электроподвижного состава однофазно-постоянного тока [Текст] / О.В. Мельниченко, Ю.В. Газизов // Вестник института тяги и подвижного состава: межвузовский сборник научных трудов / под ред. А.Е. Стецюка и Ю.А. Гамоли. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2009. - Вып. 6. - С. 53-55.

15. Мельниченко, О.В. Способ снижения послекоммутационных колебаний напряжения контактной сети [Текст] / О.В. Мельниченко, Ю.В. Газизов // Научно-технические проблемы транспорта, промышленности и образования: труды Всероссийской научно-практической конференции, 21-23 апреля 2010 г.: В 6 т.; под редакцией О.Л. Рудых. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2010. - Т. 1. - С. 122-127.

16. Газизов, Ю.В. Энергетическая совместимость электроподвижного состава однофазно-постоянного тока с контактной сетью [Текст] / Ю.В. Газизов, О.В. Мельниченко // «ША^-МЕСН-АЯТ-СНЕМ»: труды VII Международной научно-практической конференции, 18 мая 2010 г. -Москва: Изд-во МИИТ, 2010. - С. 68-70.

17. Газизов, Ю.В. Повышение энергетических показателей электровозов переменного тока с тиристорными преобразователями при апробации предлагаемых технических решений на участке «Большой Луг - Слюдянка» ВСЖД - филиала ОАО «РЖД» [Текст] / Ю.В. Газизов, О.В. Мельниченко // Проблемы, решения, инновации транспорта Российской федерации: сборник научных трудов межвузовской научно-практической конференции молодых ученых, 19-20 мая 2010 г. -Иркутск: Изд-во БФ «Сосновгеология» «Глазковская типография», 2010. - С. 56-63.

18. Газизов, Ю.В. Способ снижения послекоммутационных колебаний напряжения в контактной сети при работе ВИП электровоза [Текст] / Ю.В. Газизов, О.В. Мельниченко // Проблемы, решения, инновации транспорта Российской федерации: сборник научных трудов межвузовской научно-практической конференции молодых ученых, 19-20 мая 2010 г. - Иркутск: Изд-во БФ «Сосновгеология» «Глазковская типография», 2010. - С. 63-68.

19. Мельниченко, О.В. Разработка устройства, повышающего качество электрической энергии в контактной сети при работе электровозов переменного тока [Текст] / О.В. Мельниченко, Ю.В. Газизов // Ресурсное и кадровое обеспечение инновационного развития дорог Восточного региона: материалы научно-практической конференции ученых транспорта, вузов, НИИ, представителей академической науки и инженеров, посвященная 110-летию Забайкальской железной дороги, 15 июля 2010 г. - Чита: Изд-во ИПК «Забтранс», 2010. - С. 90-94.

20. Газизов, Ю.В. Тягово-энергетические испытания электровоза ВЛ80Р с адаптивной системой разнофазного управления [Текст] / Ю.В. Газизов, О.В. Мельниченко // Инновации для транспорта: сборник научных статей Международной научно-технической конференции, 15, 16 декабря 2010 г. в 3-х частях - Омск: Изд-во ОмГУПС, 2010. - Ч. 3. - С. 100-104.

ГАЗПЗОВ Юрий Владимирович

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В ТЯГОВОЙ СЕТИ ПРИ РАБОТЕ ЭЛЕКТРОВОЗА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С АДАПТИВНОЙ СИСТЕМОЙ РАЗНОФАЗНОГО УПРАВЛЕНИЯ В РЕЖИМЕ ТЯГИ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 15.04.2011 г. Гарнитура «Times New Roman».Формат 60x84'/i6. Усл. печ. л. 1,4. Зак. 171. Тираж 100 экз.

Издательство ДВГУПС 680021, г. Хабаровск, ул. Серышева, 47.

Введение

1 АНАЛИЗ СПОСОБОВ И СРЕДСТВ ПОВЫШЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ НА ТОКОПРИЕМНИКЕ ЭЛЕКТРОВОЗА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА.

1.1 Способы и устройства повышения качества электрической энергии, выявленные при проведении патентных исследований.

1.1.1 Способ повышения качества электрической энергии питающей сети при использовании стационарных энергетических накопителей.

1.1.2 Способ компенсации высших гармоник и коррекции коэффициента мощности сети, при использовании активного фильтра гармоник.

1.2 Отечественные способы и средства повышения качества напряжения в тяговой сети и энергетических показателей электровоза, выявленные при исследовании научно-технической литературы.

1.2.1 Компенсированный выпрямительно-инверторный преобразователь

1.2.2 Гибридный (регулируемый) компенсатор реактивной мощности.

1.2.3 Способ многоконтурной одновременной коммутации тока плеч тиристоров многозонных выпрямителей электровоза переменного тока, с применением разрядного диодного плеча.

1.2.4 Способ разнофазного управления группами многозонных выпрямителей электровозов переменного тока.

1.2.5 Способ регулируемого разнофазного управления группами многозонных выпрямителей электровозов переменного тока.

1.3 Постановка целей и задач исследования.

2 РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ УПРАВЛЕНИЯ МНОГОЗОННЫМИ ТИРИСТОРНЫМИ ВЫПРЯМИТЕЛЯМИ ЭЛЕКТРОВОЗА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

ИХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПРОЦЕССОВ.

2.1 Разработка способов разнофазного управления плечами тиристорных выпрямителей электровоза переменного тока.

2.1.1 Разработка адаптивного способа разнофазного управления многозонными тиристорными выпрямителями электровоза переменного тока.

2.1.2 Алгоритм адаптивного разнофазного управления плеч тиристорных выпрямителей с алгоритмом двухконтурной одновременной коммутацией тока плеч тиристоров с применением разрядного диодного плеча.

2.2 Расчет значений коэффициента мощности многозонных тиристорных выпрямителей электровоза, при использовании типовых и предлагаемых способов управления.

2.3 Проектирование цифровых фильтров для реализации способа адаптивного разнофазного управления плеч тиристорных выпрямителей.

2.3.1 Принцип цифровой обработки сигналов при реализации способа адаптивного разнофазного управления плеч тиристорных выпрямителей.

2.3.2 Спецификация требований цифрового фильтра при реализации способа адаптивного разнофазного управления плеч тиристорных выпрямителей.

2.3.3 Расчет коэффициентов передаточной функции цифрового фильтра при реализации способа адаптивного разнофазного управления плеч тиристорных выпрямителей.

2.3.4 Выбор структурной схемы цифрового фильтра при реализации способа адаптивного разнофазного управления плеч тиристорных выпрямителей.

2.3.5 Оценка влияния конечной разрядности на цифровой фильтр при реализации способа адаптивного разнофазного управления плеч тиристорных выпрямителей.

2.3.6 Определение передаточной функции цифрового фильтра при реализации способа адаптивного разнофазного управления плеч тиристорных выпрямителей.

2.3.7 Практическое осуществление цифрового фильтра при реализации способа адаптивного разнофазного управления плеч тиристорных выпрямителей.

2.4 Расчет внешних характеристик многозонного тиристорного выпрямителя для различных способах управления.

2.5 Выбор критериев сравнения различных способов управления многозонным выпрямителем.

3 ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ РАБОТЕ МНОГОЗОННЫХ ТИРИСТОРНЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОВОЗА ВЛ80Р С ТИПОВЫМИ И НОВЫМ СПОСОБАМИ УПРАВЛЕНИЯ.

3.1 Методика имитационного моделирования электромагнитных процессов многозонного выпрямителя при способе адаптивного разнофазного управления и одновременной коммутацией с разрядным диодным плечом.

3.2 Имитационная модель силовых цепей электровоза ВЛ80Р.

3.2.1 Имитационная модель тягового трансформатора.

3.2.2 Имитационная модель многозонного выпрямителя.

3.2.3 Имитационная модель цепи выпрямленного тока.

3.2.4 Имитационная модель системы энергоснабжения.

3.3 Сравнительное исследование эффективности работы многозонного выпрямителя с различными способами управления по результатам расчёта на схемотехнической модели электровоза BJI80P.

3.3.1 Построение диаграмм электромагнитных процессов работы многозонного выпрямителя с организацией штатного алгоритма, в зависимости от параметров тягового электроснабжения. \ ю

3.3.2 Построение диаграмм электромагнитных процессов работы многозонного выпрямителя с организацией разнофазного управления ВНИИЖТ по углам а0, а0зад и арег.

3.3.3 Построение диаграмм электромагнитных процессов работы многозонного выпрямителя с применением способа адаптивного разнофазного управления и способа двухконтурной одновременной коммутации тиристоров многозонных выпрямителей.

3.4 Выводы по результатам схемотехнического моделирования.

4 РАЗРАБОТКА СХЕМОТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ АДАПТИВНОЙ СИСТЕМЫ РАЗНОФАЗНОГО УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ ЭЛЕКТРОВОЗА.

4.1 Разработка адаптивной системы разнофазного управления АРФУ.

4.1.1 Выбор типа и описание микропроцессора реализации разнофазного управления многозонными тиристорными выпрямителями электровоза.

4.1.2 Разработка блока управления БУ-001 системы адаптивного разнофазного управления.

4.1.3 Разработка блока ключей БК-001 системы адаптивного разнофазного управления.

4.1.4 Разработка системы питания БП-001 адаптивной системы разнофазного управления многозонными тиристорными выпрямителями электровоза.

4.2 Разработка блока распределительного устройства БРУ-М блока управления выпрямительно-инверторного преобразователя.

4.3 Выбор и описание измерительных датчиков тока и напряжения, счетчика электрической: активной и реактивной энергии, измерителя показателей качества электрической энергии.

5. ПРОВЕДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРЕДЛАГАЕМЫХ СПОСОБОВ УПРАВЛЕНИЯ И ИХ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА.

5.1 Проверка сходимости и адекватности разработанной имитационной модели в среде OrCAD 9.2, в лабораторных условиях.

5.2 Проверка сходимости и адекватности разработанной имитационной модели в среде ОгСАО 9.2, в условиях эксплуатации электровоза ВЛ80Р №1829, на участке «Большой Луг — Слюдянка» ВСЖД — филиала

ОАО «РЖД».

5.3 Технико-экономическая оценка эффективности разработанных устройств управления, повышающих качество электрической энергии на токоприемнике электровоза.

5.3.1 Расчет капитальных вложений на оборудование электровоза серии ВЛ80Р устройствами управления, повышающих качество электрической энергии на токоприемнике электровоза.

5.3.2 Расчет годовой экономии денежных средств при использовании устройств управления, повышающих качество электрической энергии на токоприемнике электровоза.

Опыт эксплуатации электровозов переменного тока с плавным регулированием напряжения на тяговых электрических двигателях, используя схему с тиристорными выпрямителями в статических преобразователях, показывает, что принципы управления ими, которые в данный момент используются, остро нуждаются в пересмотре. В результате комплексного изучения вопросов электромагнитной совместимости системы «электровоз — тяговая сеть», в работах ведущих ученых страны, появилась возможность повышать эффективность работы силовой схемы электровозов, путем разработки других принципов управления тиристорными преобразователями. Как известно, вопросы повышения надёжности и эффективности работы технических средств электровозов всегда были актуальны, и им уделялось особое внимание в многочисленных научных исследованиях.

В первой главе работы проведен анализ публикаций в области коммутации тока плеч тиристоров многозонного выпрямителя, а также в области электромагнитной совместимости системы «тяговая подстанция-тяговая сеть—электровоз». Отмечены работы ученых мирового уровня: Тихменев Б.Н., Кучумов В.А., Савоськин А.Н., Лозановский A.JL, Трахтман Л.М., Феоктистов В.П., Широченко H.H., Литовченко В.В., Власьевский C.B., Кулинич Ю.М., Захарченко Д.Д., Находкин В.В., Ротанов H.A., Некрасов В.И., Лебедев В.П., Плакс A.B., Голованов В.А., Капустин Л.Д. и ряда других отечественных и зарубежных ученых.

Анализ выполненных исследований в области процессов коммутации многозонного выпрямителя электровоза переменного тока позволил выявить недостатки выпрямителя с поочерёдной и одновременной коммутацией тиристоров работающих в различных зонах регулирования напряжения. Выявленные недостатки могут решаться использованием разнофазного управления, предложенного ВНИИЖТом, идея которого заключается в разнесении во времени начал, а также окончаний коммутации различных групп многозонных выпрямителей, что позволяет уменьшить скачок принуждённого напряжения при включении и выключении каждой группы преобразователей и амплитуду свободных колебаний напряжения на токоприёмнике.

В главе проанализированы и другие способы и средства повышения качества электрической энергии в тяговой сети и энергетических показателей современных отечественных и зарубежных электровозов переменного тока.

Эксплуатация электровозов переменного тока происходит с недостаточно высоким коэффициентом мощности Км в режиме тяги. В номинальном режиме работы электровоза ВЛ80Р Км не превышает значения 0,8, что объясняется величиной угла сдвига фаз ф между напряжением и током в первичной обмотке тягового трансформатора, а также низким значением коэффициента искажения формы тягового тока. Показатели качества электрической энергии на токоприемнике электровоза переменного тока не соответствуют нормируемых государственным стандартом ГОСТ 13109-97. Так значение коэффициента искажения напряжения Ки находится в пределах от 9 % до 18 % (по ГОСТ 13109-97 не более 6 %). Коэффициент п-х гармонических составляющих питающего напряжения Ки{п) находится в пределах от 7 % до 15 % (по ГОСТ 13109-97 не более 5 %).

Высокочастотные послекоммутационные колебания напряжения вызывают электромагнитные колебания, вокруг цепи энергоснабжения. По данным ОАО «РЖД» ущерб от невыполнения требований ГОСТ 13109-97 только по двум показателям качества электроэнергии может ежегодно составлять порядка 1,2-1,4 млрд. рублей по сети железных дорог. Это подтвердил Старший вице - президент компании ОАО «РЖД» В.А. Гапанович на расширенном заседании ученого совета 17 декабря 2009 г.

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 85 млрд. руб. (2008 г.), из которых непосредственно на тягу поездов расходуется 74,9 %.

Все это обуславливает актуальность и экономическую значимость проблемы.

Во второй главе проведена разработка адаптивных способов управления тиристорными преобразователями электровоза переменного тока.

В диссертации за основу работы многозонного, выпрямителя во время основной коммутации принимается разработанный автором способ управления при одновременной коммутации двух контуров тока тиристоров (одновременное протекание большого и малого контура) с применением разрядного диодного плеча установленного параллельно цепи выпрямленного тока. Во время дополнительной коммутации принят способ адаптивного разнофазного управления группой преобразователей электровоза только по углу ар на 1, 2, 3 и 4-ой зонах регулирования напряжения.

Адаптивность достигается с помощью слежения за параметрами цепи тягового энергоснабжения, а также за характеристикой послекоммутацион-ных колебаний в тяговой сети и проведением соответствующей корректировки. Проведен математический анализ работы предлагаемых способов, включающий в себя проектирование полосовых цифровых фильтров с конечной импульсной характеристикой, рассчитанных на основную в послекоммута-ционных колебаниях гармонику напряжения. Произведено уточнение формулы расчета коэффициента мощности, применительно к данным принципам и проведен наглядный расчет внешней характеристики преобразователя.

Для реализации данного способа, разработана адаптивная система разнофазного управления преобразователями электровоза, проводящая анализ параметров, расчет и корректировку, характеризующуюся в задержке подачи импульсов управления на преобразователи разных групп.

Таким образом, в диссертационной работе предложено два способа управления многозонным выпрямителем:

- способ адаптивного разнофазного управления многозонными тири-сторными выпрямителями, при использовании многополосной цифровой фильтрации, с определением максимальной гармоники напряжения — основной в характеристике послекоммутационных колебаний;

- способ организации двухконтурной одновременной коммутации многозонным тиристорным выпрямителем, при использовании разрядного диодного плеча.

В третьей главе разработана методика схемотехнического моделирования электромагнитных процессов дополнительной коммутации многозонного выпрямителя с использованием способа разнофазного управления. Выполнены сравнительные исследования эффективности работы многозонного выпрямителя с различными способами управления, а также с моделированием различных поездных ситуаций системы «Тяговая подстанция-тяговая сеть-электровоз», заключающихся в изменение положения электровоза на участке 8 фидерной зоны, с двухсторонним питанием. Для точности оценки, а также для комплексного изучения электромагнитных процессов в системе «Тяговая подстанция—тяговая сеть—электровоз», схемотехническое моделирование осуществлялось при использовании двух программных продуктов: ОгСАХ) 9.2 и МаЛаЬ 7.

В четвёртой главе приведены разработанные схемотехнические решения, для реализации заявленных принципов управления на современных отечественных электровозах переменного тока. Рассмотрен порядок разработки составляющих системы адаптивного разнофазного управления. Приведено описание сопроводительного программного обеспечения разнофазного управления. Приведено описание измерительных приборов, использованных при проведении эксплуатационных испытаний модернизированного электровоза.

В пятой главе приведены результаты исследований заявленных способов управления в лабораторных условиях, а также результаты испытаний с новыми способами управления выпрямителем электровоза ВЛ80Р №1829 в режиме тяги. Выполнена проверка адекватности схемотехнической 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 качества электрической энергии на токоприемнике электровоза и энергетических показателей электровозов.

В диссертационной работе теоретически и экспериментально обосновано, что в многозонных выпрямителях электровоза имеется возможность эффективного уменьшения амплитуды послекоммутационных колебаний напряжения сети. Быстрое демпфирование колебаний достигается за счёт слежения за изменениями параметров тяговой сети и автоматической корректировки задержки подачи импульсов регулирования на различные группы выпрямителей при использовании адаптивной разнофазной системы управления.

Методы исследования:

- сравнительный математический анализ электромагнитных процессов в силовых цепях электровоза, при различных способах управления;

- схемотехническое моделирование электромагнитных процессов в силовых цепях электровоза и устройствах управления на основе программных комплексов «ОгСАО» и «МаЙЬаЬ»;

- лабораторные исследования предлагаемых способов управления на экспериментальном стенде на базе ИрГУПС, для оценки работы адаптивной системы разнофазного управления преобразователями;

- экспериментальные исследования устройства адаптивного разнофазного управления при проведении испытаний на электровозе ВЛ80Р на базе Восточно-Сибирской железной дороги (ВСЖД) — филиала ОАО «РЖД».

Достоверность научных положений и результатов Корректное применение положений теорий электрической тяги, надежности и статистики, имитационное моделирование с использованием модели «Электровоз - тяговая сеть» в среде современного программного комплекса, а также практическим внедрением результатов исследования на опытном электровозе ВЛ80Р № 1829.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем: Разработан способ адаптивного разнофазного управления многозонными тиристорными выпрямителями, при использовании метода многополосной цифровой фильтрации, с определением максимальной гармоники напряжения — основной в характеристике послекоммутационных колебаний.

Разработан способ организации двухконтурной одновременной коммутации многозонным тиристорным выпрямителем, при использовании разрядного диодного плеча.

Получены оптимизированные формулы для расчёта коэффициента мощности многозонного тиристорного выпрямителя электровоза в режиме тяги при реализации способа сетевой (одновременной двухконтурной) и дополнительной (разнофазной) коммутации с применением разрядного диодного плеча.

Практическая значимость работы: по результатам научно-практических исследований для систем управления электровозов с выпрями-тельно-инверторными преобразователями разработаны и внедрены:

- Адаптивная система разнофазного управления (АРФУ-001), позволяющая точно определять задержку подач регулируемых импульсов управления на группу выпрямителей.

- Модернизированная кассета блока распределительного устройства (БРУ-М БУВИП-133) для реализации способа двухконтурной сетевой коммутации.

- Учебный автоматизированный имитационный стенд адаптивной системы разнофазного управления на базе лаборатории «Электрооборудование ЭПС» ИрГУПС.

- Пункты Руководства ОАО «РЖД» по техническому обслуживанию адаптивной системы разнофазного управления и текущему ремонту электровозов переменного тока ВЛ80Р.

- Учебное пособие «Методы и средства повышения качества электрической энергии в тяговой сети при работе электровозов переменного тока», изданное в ГОУ ВПО «ИрГУПС».

Реализация результатов работы:

- В эксплуатационном локомотивном депо ТЧЭ-5 ст. Иркутск-Сортировочный Восточно-Сибирской железной дороги опытный электровоз ВЛ80Р № 1829 оборудован устройством адаптивной системы разнофазного управления.

- Разработана конструкторская документация на предложенные технические решения, направленная на предприятия Дирекции тяги ВСЖД - филиала ОАО «РЖД» и Восточно-Сибирской Дирекции по ремонту тягового подвижного состава - филиала ОАО «РЖД».

Апробация работы: Основные положения работы и результаты исследований докладывались и обсуждались на:

- 8-ой международной научно-технической конференции «Будущее технической науки», НГТУ им. P.E. Алексеева, Нижний Новгород, 16 мая 2008 г.;

- IV всероссийская научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодежь и наука: начало XXI века», СФУ, Красноярск, 12-15 мая 2008 г.;

- 9-ой международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения» (АПЭП-2008), НГТУ, Новосибирск, 24-26 сентября 2008 г.;

- международной научно-практической конференции «Подвижной состав XXI века», ДВГУПС, Хабаровск, 13-14 ноября 2008 г.;

- всероссийской научной конференции молодых ученых «Наука. Технологии. Инновации», НГТУ, Новосибирск, 4-7 декабря 2008 г.;

- международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по фундаментальным наукам. Секция «Физика» «Ломоносов-2009», МГУ, Москва, 15 апреля 2009 г.;

- IV всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодежь и наука: начало XXI века», СФУ, Красноярск, 20-24 апреля 2009 г.;

- межвузовской научно-практической конференции «Транспортная инфраструктура Сибирского региона», ИрГУПС, Иркутск, 12-15 октября 2009 г.;

- всероссийской научно-практической конференции «Научно-технические проблемы транспорта, промышленности и образования», ДВГУПС, Хабаровск, 21-23 апреля 2010 г.;

- VII международной научно-практической конференции «ТЯАЫ8-МЕСН-АЮГ-СНЕМ», МГУПС (МИИТ), Москва, 18 мая 2010 г.;

- межвузовской научно-практической конференции «Проблемы, решения, инновации транспорта», ИрГУПС, Иркутск, 19, 20 мая 2010 г.;

- научно-практической конференции ученых транспорта, вузов, НИИ, представителей академической науки и инженеров «Ресурсное и кадровое обеспечение инновационного развития дорог Восточного региона», ЗабИЖД (филиал «ИрГУПС»), Чита, 15 июля 2010 г.;

- международной научно-технической конференции «Инновации для транспорта», ОмГУПС, Омск, 15, 16 декабря 2010 г.;

- заседании кафедры «Тяговый подвижной состав» Российской открытой академии транспорта, г. Москва, 11 марта 2010 г.;

- заседаниях кафедры «Электроподвижной состав» Иркутского государственного университета путей сообщения, г. Иркутск, 2009, 2010 гг.);

- заседании кафедры «Электротехника, электроника и электромеханика» Дальневосточного государственного университета путей сообщения, г. Хабаровск, 24 июня 2010 г.;

- на общесетевом слете молодежи ОАО «РЖД» в рамках конкурса инновационных проектов «Новое звено 2009» с проектом «Повышение качества электрической энергии в тяговой сети, ресурса электронного и электрооборудования электровоза», г. Москва, 14-19 октября 2009 г. (проект занял первое место в конкурсе инновационных проектов).

Публикации. Всего опубликовано 47 печатных трудов. Основное содержание диссертации опубликовано в 20-и печатных трудах, в т.ч. в 1-м учебном пособии. Без соавторов - 6 статей. 3 статьи опубликованы в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, библиографического списка из 120 наименований, общий объем работы 205 страниц, включая 19 таблиц, 108 рисунков и пяти приложений на 17 страницах. Подана заявка на изобретение «способ снижения послекоммутационных колебаний напряжения на токоприемнике электровоза и устройство для его осуществления» № 2009109459 от 16 марта 2009 года. Подана заявка на изобретение «способ повышения энергетических показателей электровозов переменного тока с тиристорными преобразователями» № 2009106315 от 24 февраля 2009 года.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ РАБОТЫ

- Разработан комплексный подход с целью повышения качества электрической энергии, работе электровозов с тиристорными преобразователями, заключающийся в применении способов управления многозонными тиристорными выпрямителями:

- новый способ снижения искажения напряжения в тяговой сети, заключающийся в адаптивном разнофазном управлении многозонными тиристорными выпрямителями электровоза по углу управления ар, при применение многополосной цифровой фильтрации, с определением максимальной гармоники напряжения - основной в характеристике послекоммутационных колебаний и обеспечении соответствующей корректировке угла ар;

- способ организации двухконтурной одновременной сетевой коммутации тока в плечах многозонного выпрямителя с применением диодного разрядного плеча, включенного в цепь выпрямленного тока;

- Проведены сравнительные имитационные исследования типовых и предлагаемого способов управления на модели «тяговая подстанция — тяговая сеть — электровоз», реализованной в программном комплексе «ОгСАЕ) 9.2»;

- Разработана адаптивная система разнофазного управления (АРФУ-001), реализующая предложенный способ и позволяющая точно определить задержку подач фазовых импульсов управления на группу тиристорных выпрямителей электровоза в режиме тяги;

- Разработан блок распределительного устройства (БРУ-М) блока управления выпрямительно-инверторными преобразователями, для реализации способа двухконтурной одновременной коммутации;

- Проведены лабораторные исследования и тягово-энергетические испытания электровоза ВЛ80Р № 1829, подтверждающие теоретическую эффективность разработанной системы АРФУ-001;

- При использовании предлагаемых способов управления получены следующие результаты: Коэффициент Ки снижен в абсолютных единицах с 6 -18 % при штатном способе управления до 4 — 11 % при предлагаемом способе управления (в зависимости от положения электровоза на участке фидерной зоны); коэффициент Кф) снижен в относительных единицах на 24,2-30,2 % при предлагаемом способе управления (в зависимости от положения электровоза на участке фидерной зоны); коэффициент мощности увеличен в среднем на 1,2 % по сравнению со способом одновременной коммутации с применением диодного разрядного плеча;

- Годовой экономический эффект на один электровоз серии ВЛ80Р составил 140 тыс. руб., со сроком окупаемости 2,1 года.

1. Griming, Н. Elektrische Bahnen Текст. / Н. Grüning, Lönard D. II European Conference on Power Electronics and Applications, Graz, Autriche, 27-28 april 2001. Austria, 2001. 8 P.

2. Henning, U. Method for adaptively canceling harmonic currents in a power line Текст. / U. Henning II Elektrische Bahnen. 2001, № 6 - P. 284-291.

3. Sone, S. Мероприятия по экономии электроэнергии на железных дорогах Японии Текст. / S. Sone // Железные дороги мира. 1983. - № 10 - С. 1521.

4. Айфичер, Э.С. Цифровая обработка сигналов: практический подход Текст. 2-е издание / Э.С. Айфичер, Б.У. Джервис. Пер. с англ. М. : Издательский дом «Вильяме», 2004. - 992 с. : ил.

5. Асанов, Т.К. Особенности моделирования работы электровоза ВЛ80Р при амплитудно-фазовом регулировании Текст. / Т.К. Асанов, A.B. Фролов //Электричество. М. : 1984.-№ 10-С.31-35.

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

7. Атабеков, Г.И. Теоретические основы электротехники Текст. : Учебник для вузов. В 3 ч. Ч. 1. Линейные электрические цепи / Г.И. Атабеков. 5-е изд., испр. и доп. - М. : Энергия, 1978. — 592 с.

8. Бакланов, A.A. Эксплуатационный коэффициент полезного действия электровозов и общие принципы его определения. Исследование тягово-энергетических показателей электроподвижного состава Текст. /

9. A.A. Бакланов. : Меж-вуз. темат. сб. науч. тр. Омск. : Изд-во ОмИИЖТ, -1981.-С. 95-99.

10. Бахвалов, Ю.А. Основы проектирования (для разработчиков электроподвижного состава) Текст. / Ю.А. Бахвалов, В.И. Бочаров — М. : Высшая школа, 1996. 256 с.

11. Бирюков, Д.В. Физическое моделирование тяговой сети электрической железной дороги однофазного тока Текст. / Д.В. Бирюков // Труды МИИТ. — 1962.-Вып. 144-С. 164-180.

12. Болотовский, Ю.И. OrCAD. Моделирование. «Поваренная книга» Текст. / Ю.И. Болотовский, Г.И. Таназлы. М. : СОЛОН-Пресс, 2005. - 200 с.

13. Букреев, В.Г. Математическое моделирование элементов электротехники Текст. : Учебное пособие / В.Г. Букреев, И.Ю. Краснов, A.A. Старых. -Томск : Изд-во ТПУ, 2006. 179 с.

14. Букреев, В.Г. Математическое обеспечение адаптивных систем управления электромеханическими объектами Текст. : учебное пособие. / В.Г. Букреев, И.Ю. Краснов, A.A. Старых. Томск : Изд-во ТПУ, 2006. -132 с. : ил.

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

16. Власьевский, C.B. Алгоритм управления тиристорами преобразователя электровоза переменного тока без слежения за углом коммутации Текст. / C.B. Власьевский, Ю.А. Басов, М.Л. Перцовский, Б.Н. Тихменев,

17. B.В. Находкин, Д.А. Галушко // Повышение эффективности электрическоготорможения на дорогах Сибири и Дальнего Востока : Сб. науч. тр. / Под ред.

18. B.В. Кравчука. Хабаровск : ХабИИЖТ, 1987. - С. 3-8.

19. Власьевский, C.B. Новая организация коммутации тока вентилей выпрями-тельно-инверторного преобразователя для повышения энергетических показателей электровозов переменного тока Текст. /

20. Власьевский, C.B. Новый алгоритм управления выпрямительно-инверторным преобразователем Текст. / C.B. Власьевский, Ю.А. Басов, М.Л. Перцовский, В.В. Находкин // Электрическая и тепловозная тяга. — 1988.-№ 5-С. 30-31.

21. Власьевский, C.B. Процессы коммутации тока вентилей в выпрями-тельно-инверторных преобразователях электровозов переменного тока Текст. : монография. / C.B. Власьевский. — Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2000.- 112 с. : ил.

22. Власьевский, C.B. Улучшение формы напряжения тяговой сети при работе электровозов с тиристорными выпрямителями Текст. / C.B. Власьевский, В.Г. Скорик, О.В. Мельниченко // Вестник ВНИИЖТ. -2007.-№5.-С. 42-47.

23. Гапаноеич, В.А. Энергетическая стратегия ОАО «РЖД» / В.А. Гапанович // Железнодорожный транспорт Электронный ресурс. — Электрон, журнал. 2007. - № 7. - Режим доступа: http://www.zdt-magazine.ru/publik/pravlenie/2007/iune07.htm

24. ГОСТ Р 13109-97. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения Текст.; введ. 1999-01-01. — М. : Изд-во стандартов, 1988.-47 с.

25. ГОСТ Р 23875 — 88. Качество электрической энергии. Термины и определения Текст. ; введ. 1989-07-01. М. : ФГУТТ «Стандартинформ», 1988.- 16 с.

26. Донской, Д.А. Регулируемый компенсатор реактивной мощности для электровозов переменного тока Текст. : автореф. дис. на соискание уч. степени канд. техн. наук / Донской Дмитрий Александрович. М. : МГУПС (МИИТ), 2007. - 24 с.

27. ЪЪ.Жежеленко, И.В. Показатели качества электрической энергии в системах электроснабжения Текст. /И.В. Жежеленко, В.В. Суднова. — М. : Транспорт, 1998. 115 с.

28. Житенев, Ю А. Ресурсосбережение на новом этапе преобразований в отрасли Текст. / Ю.А. Житенев // Локомотив. 2000. - № 6. - С. 2-4.

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

30. Захаревич, C.B. Переходные и установившиеся процессы в схемах электроподвижного состава выпрямительного типа Текст. / C.B. Захаревич. Л. : Наука, 1966. - 240 с.

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

32. Иньков, Ю.М. Преобразовательные полупроводниковые устройства подвижного состава Текст. / Ю.М. Иньков, H.A. Ротанов, В.П. Феоктистов, О.Г. Чаусов. М.: Транспорт, 1982. — 264 с.

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

34. Капустин, Л.Д. Надежность и эффективность электровозов ВЛ80Р в эксплуатации Текст. / Л.Д. Капустин, A.C. Копанев, А.Л. Лозановский ; под ред. Л.Д. Капустина. — М. : Транспорт, 1986. — 240 с.

35. Карташев, ИИ. Качество электроэнергии в системах электроснабжения. Способы его контроля и обеспечения Текст. / И.И. Карташев ; под ред. М.А. Калугиной. М. : Издательство МЭИ, 2000. - 120 с. : ил.

36. Карякин, Р.Н. Резонанс в тяговых сетях и его демпфирование Текст. / Р.Н. Корякин. -М.: Высшая школа, 1961. 231 с.: ил.

37. Кеоун, Дж. OrCAD Pspice. Анализ электрический цепей Текст. / Дж. Кеоун. М.: ДМК Пресс, 2008. - 640 с.

38. Китаев, ^.^.Математическое описание электромагнитных процессов трансформаторов на основе теории четырехполюсников Текст. / A.B. Китаев // Электричество. 2000. - № 4 - С. 64-68.

39. Коласс, А. Применение транзисторов IGBT на железнодорожном подвижном составе Текст. / А. Коласс, Ж.-Э. Масслю // Железные дороги мира. -2001. -№2- С. 35-39.

40. Кордюков, Е.И. Качество электрической энергии и пути ее улучшения в системе электроснабжения железных дорог Текст. / Е.И. Кордюков [и др.] ; Омск. инст. инж. жел. тр. Омск. : Изд-во ОмИИЖТ, 1978. - 28 с.

41. Кулинич, Ю.М. Адаптивная система автоматического управления гибридного компенсатора реактивной мощности электровоза с плавным регулированием Текст. : монография. / Ю.М. Кулинич. — Хабаровск : изд-во ДвГУПС, 2001. 153 с. : ил.

42. Кулинич, Ю.М. Испытания электровоза BJI85 с разнофазным управлением выпрямительно-инверторными преобразователями Текст. / Ю.М. Кулинич, В.В. Находкин, H.H. Широченко, В.А. Кучумов, Г.А. Штибен // Вестник ВНИИЖТ. 1986. - №4. - С. 23-26.

43. Кулинич, Ю.М. Повышение синусоидальности формы напряжения в тяговой сети при работе электровозов переменного тока Текст. / Ю.М. Кулинич, Ю.С. Кабалык // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. 2009. - №2. - С. 390-393.

44. Куприянов, М.С. Цифровая обработка сигналов: процессоры, алгоритмы, средства проектирования Текст. : 2-е изд., перераб. и доп. / М.С. Куприянов, Б.Д. Матюшкин. СПб. : Политехника, 1999. - 592 с.

45. Кучма, КГ. Выпрямительные установки электроподвижного состава переменного тока Текст. / К.Г. Кучма М. : Транспорт, 1966. — 224 с.

46. Кучумов, В.А. Выбор схемы и параметров компенсатора реактивной мощности для электроподвижного состава переменного тока Текст. / В.А. Кучумов, H.H. Широченко, Д.И. Мамонтов // Вестник ВНИИЖТ. 1991. - №4. - С. 23-25.

47. Кучумов, В.А. Компенсация реактивной мощности в электротяге пере198менного тока Текст. / В.А. Кучумов, Д.И. Мамонтов // Вестник ВНИИЖТ. -1992.-№3.-С. 27-30.

48. Кучумов, В.А. Компенсация реактивной мощности на электроподвижном составе переменного тока Текст. / В. А. Кучумов, В.Б. Похелъ. — М.: Интекст, 2001. 88 с.

49. Кучумов, В.А. Показатели качества электроэнергии на токоприемнике и взаимодействие ЭПС с системой тягового электроснабжения переменного тока Текст. / A.B. Кучумов, Д.В. Ермоленко, Н.И. Молин // Вестник ВНИИЖТ. 1997. - № 2 - С. 11-16.

50. Кучумов, В.А. Технико-экономические показатели тиристорных электровозов переменного тока с разнофазным управлением Текст. / В.А. Кучумов, В.В. Находкин, H.H. Широченко // Вестник ВНИИЖТ. 1987. — №3. - С. 15-18.

51. Кучумов, В.А. Электромагнитные процессы в однофазном компенсированном преобразователе электроэнергии Текст. / В.А. Кучумов // Вестник ВНИИЖТ. 1988. -№ 4-С. 19-23.

52. Кучумов, В.А. Электромагнитные процессы в тяговой сети с распределенной емкостью при коммутации тока в преобразователе электроподвижного состава Текст. / В.А. Кучумов, H.H. Широченко // Вестник ВНИИЖТ.- 1984. -№ 1.-С. 19-23.

53. Кучумов, В.А. Электромагнитные процессы в тяговой сети с распределенной емкостью при выпрямлении тока в преобразователе электроподвижного состава Текст. / В.А. Кучумов, H.H. Широченко // Вестник ВНИИЖТ. 1984. - № 8. - С. 23-27.

54. Лэм, Г. Аналоговые и цифровые фильтры: расчет и реализация Текст. / Г. Лэм ; пер. с англ. В.Л. Левин, М.Н. Микшиц, И.Н. Теплюк. ; под ред. И.Н. Теплюка. -М. : Мир, 1982. 592 с. : ил.

55. Момошин P.P., Зимакова А.Н. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. Учебник для техникумов ж.-д. трансп. — М.: «Транспорт». 1980.-296 с.

56. Марквардт, Г.Г. Статическая модель участка электрической железной дороги переменного тока Текст. / Г.Г. Марквардт, О.В. Грибачев // Труды МИИТ.-1965.-Вып. 199-С. 16-26.

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

58. Мельниченко, О.В. Технико-экономическая оценка эффективности разработанных технических решений в дипломном проектировании Текст. :. учебное пособие / О.В. Мельниченко, Т.А. Булохова, Т.Н. Мельниченко. — Иркутск: Изд-во ИрГУПС, 2008. 48 с.

59. Метёлкин, Б.А. Искусственная коммутация в однофазной мостовой схеме выпрямления Текст. / Б.А. Метёлкин // Тр. ин-та комплексн. трансп. проблем. — М.; 1967. — 263 с.

60. Миронюк, Н.Е. Влияние искажений синусоидальной формы кривых тока и напряжения на погрешности измерительных трансформаторов Текст. / Н.Е. Миронюк, Ю.И. Дидик, Ю.В. Гилев, В.В. Бабкин, Р.Ф. Раскулов, Л.Л. Эткинд // Электричество, 2005. № 2. - С. 31-36.

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

62. Некрасов, O.A. Режимы работы магистральных электровозов Текст. / O.A. Некрасов. -М. : Транспорт, 1983. 223 с.

63. Никитенко, А.Г. Математическое моделирование динамики электровозов Текст. / А.Г. Никитенко, Е.М. Плохов, A.A. Зарифьян, Б.И. Хоменко. М. : Высшая школа, 1998. - 275 с.

64. Осипов, С.И. Теория электрической тяги Текст. : учебник для студентов техникумов и колледжей ж/д тр-та / С.И. Осипов, С.С. Осипов — М. : УМК МПС РФ, 2000. 592 с.

65. Петров, С. А. Моделирование мгновенных схем системы электрической тяги переменного тока при выпрямительных электровозах Текст. / С.А. Петров // Труды ВНИИЖТ. 1959. - Вып. 170 - С. 63-90

66. Портной, А.Ю. Цифровая обработка сигналов Текст. : Учеб. пособие. / А.Ю. Портной. Иркутск : ИрГУПС, 2001. - 64 с.

67. Прозоров, В.Ф. Выбор параметров устройства повышения качества электрической энергии Текст. / В.Ф. Прозоров // Вестник ВНИИЖТ. 1983. № 3 — С. 19-22.

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

69. Савоськин, А.Н. Математическое моделирования электромагнитных процессов в динамической системе «тяговая сеть-электровоз» Текст. / А.Н. Савоськин, Ю.М. Кулинич, A.C. Алексеев. Электричество, 2002. №2 - С. 29-35.

70. Сергиенко, А.Б. Цифровая обработка сигналов Текст. / А.Б. Букреев. -СПб. : Питер, 2002. 608 с. : ил.

71. Симонов, М.Д. Повышение энергетических показателей преобразовательных установок электроподвижного состава Текст. : автореф. дис. на соискание уч. степени канд. техн. наук / Симонов Михаил Давидович. СПб. : СПИТМИО, 1992.-26 с.

72. Советов, Б.Я. Моделирование систем Текст. / Б .Я. Советов, С.А. Яковлев. М. : Высшая школа, 1985. - 256 с.

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

74. Стратегия развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года Электронный ресурс. / ОАО «Российские железные203дороги». Электрон, дан. — Режим доступа: http://doc.rzd.ru/isvp/ download?vp=4&load=y&col id=2066&id=l 009.

75. Технический паспорт. Датчик напряжения LV 100 Электронный ресурс. / ООО «LEM» Электрон, дан. — Режим доступа: http://www.tvelem.ru/ docs/products/lv%20100%20e.pdf

76. Тихменев, Б.Н Исследование устройств демпфирования перенапряжений в преобразовательной установке электровоза переменного тока Текст. / Б.Н. Тихменев, В.Д. Кондратов, В.А. Кучумов // Тр. ВНИИЖТ. М. : Транспорт, 1981. - Вып. 636 - С. 27-34.

77. Тихменев, Б.Н. Мешающее влияние на связь при разнофазном регулировании напряжения тяговых двигателей Текст. / Б.Н. Тихменев, И.Н. Фроленков // Вестник ВНИИЖТ. 1972. № 1 - С. 1-5.

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

79. Тихменев, Б.Н. Плавное регулирование выпрямленного напряжения на электровозах с тиристорами Текст. / Б.Н. Тихменев, В.А. Голованов, Ю.А. Басов // Труды ВНИИЖТ. М. : Транспорт, 1966. - Вып. 312. - С. 1832.

80. Тихменев, Б.Н. Подвижной состав электрифицированных железных дорог Текст. / Б.Н. Тихменев — М. : Транспорт, 1980. — 471 с.

81. Тихменев, Б.Н Пути повышения надёжности и энергетических показателей электровоза BJI-80P Текст. / Б.Н. Тихменев // Вестник ВНИИЖТ. -М.: 1982.-№ 2-С. 15-19.

82. Тихменев, Б.Н. Электровозы переменного тока с тиристорными преобразователями Текст. / Б.Н. Тихменев, В.А. Кучумов. — М. : Транспорт, 1988.-311 с.

83. Тихменев, Б.Н. Электровозы переменного тока со статическими преобразователями Текст. / Б.Н. Тихменев. М. : Гострансжелдориздат, 1958. — 268 с.

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

85. Трофимова, Т.Н. Курс физики Текст. : Учеб. пособие для вузов, 2-е изд., перераб. и доп. / Т.И. Трофимова. М. : Высш. шк., 1990. - 478 е.: ил.

86. Фейнман, Р.Ф. Фейнмановские лекции по физике. Том 5. Электричество и магнетизм Текст. / Р. Ф. Фейнман, Р. Лэйтон, М. Сэндс. — М. : Едито-риал УРСС, 2008. 307 с. : ил.

87. Фроленков, H.H. Моделирование магнитного влияния электроподвижного состава с тиристорными преобразователями на проводные линии связи Текст. / И.Н. Фроленков // Труды ВНИИЖТ. 1969. - Вып. 395 - С. 25-36.

88. Фроленков, И.Н. Результаты исследований влияния электровоза ВЛ80Р на проводные линии связи Текст. / И.Н. Фроленков // Вестник ВНИИЖТ. 1972. - № 7. - С. 1-5

89. Хоровиц, П. Искусство схемотехники 2 часть Текст. / П. Хоровиц, У. Хилп ; перевод под ред. М.В. Гальперина. М. : Мир, - 1981. - 612 с.

90. ЦыкинГ.С. Трансформаторы низкой чатоты Текст. : / Г.С. Цыкин. -М. : Высшая школа, 1955. 412 с. : ил.

91. Электровоз ВЛ80Р. Руководство по эксплуатации Текст. / Под ред. Б.А. Тушканова. М. : Транспорт, 1985. - 543 с.1. Фарт М 01 ЯЗ-2008

92. ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ, ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ1. РОСПАТЕНТ)

93. Бережковская наб, 30, корп !, Москва, Г-59, ГСП-5,123995, Телефон (8-199)240-60- 15.Факс(8-495)234-30-58

94. На№ 04-2371-22 от 30.-9.2010 Наш № 2009109459/07(012791)

95. При пермтске ярвеиы (хъшянля к« /л) \-ср зшшхи и ¿¡эЫщцть диггу яочук'шч насташцей ьарреснанденции664074, г.Иркутск, ул. Чернышевского, 15, ИрГУПС, Патентно-лицензионный отдел, О.В Видяюшой2 ЛОР 2011

96. РЕШЕНИЕ о выдаче патента на изобретение

97. Заявка № 2009109459/07(012791)

98. Дата подачи заявки 16.03.2009

99. Заключение по результатам экспертизы прилагается.