автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Разработка и исследование системы электроснабжения железнодорожного вагона повышенной комфортности

на правах рукописи

СИЛАЕВ ФЕДОР АНАТОЛЬЕВИЧ

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА ПОВЫШЕННОЙ КОМФОРТНОСТИ

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

° 1 ¿011

Москва-2010

4841543

Работа выполнена на кафедре автоматизированного электропривода Московского энергетического института (технического университета).

Научный руководитель

доктор технических наук, проф. Остриров Вадим Николаевич

Официальные оппоненты

доктор технических наук, Крылов Юрий Алексеевич

кандидат технических наук, Фукалов Роман Викторович

Ведущая организация

ООО «АВП Технология», г. Москва

Защита состоится «22» апреля 2011 года в 14 час. 00 мин. в аудитории М-611 на заседании диссертационного совета Д.212.157.02 при Московском энергетическом институте (техническом университете) по адресу: 111250, Москва, ул. Красноказарменная, д. 13

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского энергетического института (технического университета)

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, просим направлять по адресу: 111250, Москва, ул. Красноказарменная, д. 14, Ученый Совет МЭИ (ТУ)

Автореферат разослан «2 / » марта 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д.212.157.02 канд. техн. наук, доцент

Цырук С. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Во многих промышленно развитых странах железнодорожный транспорт занимает ведущее место. В России общая протяженность железных дорог находится на втором месте в мире и составляет около 87 тысяч километров. Более 80% пассажирских перевозок в стране осуществляется железной дорогой. По данным на первый квартал 2010 г. пассажиропоток РЖД составил 24,6 миллиарда пассажиро-километров.

Для обеспечения комфорта пассажиров в пассажирских железнодорожных вагонах устанавливают специальное электрооборудование: кондиционер, электрокалорифер, кипятильник и др. Питание данного электрооборудования осуществляется системой электроснабжения собственных нужд вагона.

Исторически сложилось, что наиболее распространенными системами электроснабжения в России являются автономная или смешанная системы электроснабжения. Это означает, что для питания вагонных потребителей электрическая энергия вырабатывается непосредственно в вагоне подвагонным генератором, приводимым во вращение колесной парой. Распространение автономной системы электроснабжения объясняется наличием в России огромной длины неэлектрифицированных железных дорог и отсутствием тепловозов, имеющих возможность выдавать необходимое высокое напряжение в вагонную магистраль.

Автономная система электроснабжения, применяемая в современности (в частности, на вагонах постройки ОАО «Тверской Вагоностроительный Завод») имеет ряд недостатков, обусловленных электрической схемой. В данной системе выпрямленное напряжение генератора напрямую поступает на нагрузку и аккумуляторные батареи (АКБ), а регулируется лишь током возбуждения генератора.

Основным недостатком данной системы является следующее: для начала питания потребителей и заряда АКБ требуется, чтобы вагон разогнался до скорости около 35 км/ч (напряжение генератора к этой скорости достигнет необходимой величины). Данный недостаток является наиболее критичным с точки зрения обеспечения комфорта пассажиров,

так как он означает, что во время стоянок и при движении поезда на низких скоростях вагонные электропотребители вынуждены получать питание от АКБ, при этом мощные потребители должны быть отключены.

Из-за большой инерционности цепи возбуждения генератора и наличия в нем гистерезиса, возникают сложности при поддержании выходного напряжения на желаемом уровне и обеспечении оптимального тока заряда АКБ.

В настоящий момент в РЖД поставлена задача повышения уровня комфортности пассажирских перевозок. В то же время и частные перевозчики стараются привлечь пассажиров повышенным уровнем комфорта в своих вагонах.

Создавшиеся условия побудили ряд организаций к созданию «интеллектуального» вагона локомотивной тяги путем модернизации эксплуатирующихся вагонов и усовершенствования ныне строящихся вагонов. Оборудование данного пассажирского вагона, в том числе и система электроснабжения, должны обеспечить новые характеристики, позволяющие повысить уровень комфорта для пассажиров.

С учетом вышесказанного можно сделать вывод, что разработка системы электроснабжения железнодорожного вагона, обеспечивающая повышение комфортности для пассажиров, является актуальной. Цель диссертационной работы

Создание системы электроснабжения железнодорожного вагона, обеспечивающей повышенный уровень комфорта для пассажиров.

Для достижения цели в работе были поставлены и решены следующие задачи:

1. разработка системы электроснабжения железнодорожного вагона и алгоритмов ее работы, обеспечивающих эффективный отбор мощности от генератора и заряд АКБ в расширенном диапазоне скоростей движения вагона;

2. синтез САУ статических преобразователей системы электроснабжения вагона для обеспечения устойчивой работы и получения необходимой точности регулирования;

3. разработка математической модели преобразователей системы с целью исследования их температурных режимов при различных

скоростях движения поезда и широком диапазоне изменения температур окружающей среды (от -50 °С до +50 °С);

4. разработка методики проектирования силовых преобразователей для подобных систем электроснабжения. Методы исследования

Математические модели создавались на основе теорий цепей, электропривода, силовой электроники, тепломассообмена. Для реализации и исследования математических моделей использовалась система компьютерной алгебры МаЛсаё и конечно-элементный программный комплекс Апэуз 1серак, ориентированный на проектирование электротехнических устройств.

Синтез регуляторов, наблюдателей, цепей коррекции системы автоматического регулирования проведен методами теории автоматического управления.

Адекватность полученных моделей была проверена экспериментально, в том числе на опытном образце преобразователя для разработанной системы электроснабжения. Новые научные результаты

1. На основании выполненного анализа и разработанных требований предложена структура системы электроснабжения железнодорожного вагона локомотивной тяги, содержащая импульсный преобразователь напряжения.

2. Разработан алгоритм трехзонного управления преобразованием энергии в функции скорости поезда, обеспечивающий стабилизацию напряжения на пониженной скорости движения.

3. Синтезирована структура замкнутой САУ, обеспечивающая устойчивость системы и требования точности регулирования (требуемая точность поддержания выходного напряжения +/- 1,5 В). Выполнена линеаризация САУ, определены параметры регуляторов тока и напряжения.

4. Разработана математическая модель для расчета потерь и тепловых режимов преобразователя, позволяющая определить допустимый диапазон нагрузок, температур окружающей среды и скоростей поезда, при которых возможно использование разработанной системы электроснабжения.

Практическая ценность работы

1. На основе проведенных исследований составлена методика проектирования преобразователей для подобных систем электроснабжения.

2. Создан блок БРН-32, являющийся статическим преобразователем разработанной системы электроснабжения для пассажирских вагонов повышенной комфортности. Блок вошел в состав комплекта электрооборудования КВИНТ-ЭВ, разработки предприятия «АВП Технология». На блоке выполнен комплекс исследований и испытаний, отлажено программное обеспечение, проверена адекватность моделей. Блок БРН-32 запущеп в производство и установлен в эксплуатацию на 24 вагонах, курсирующих по ряду направлений на территории России.

Апробация работы

Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры автоматизированного электропривода Московского энергетического института (технического университета), а также на следующих конференциях: Четырнадцатая международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва, МЭИ, март 2008 г.); Конференция «Силовая Электроника» (Москва, Международный информационно-выставочный центр «ИнфоПространство», июнь 2009 г.). Публикации

По результатам проведенных исследований, а также по теме диссертационной работы опубликованы четыре печатные работы. Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы из 51 пунктов. Содержание работы изложено на 190 страницах машинописного текста, включает 62 рисунка, 19 таблиц и 6 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, показана общая проблематика по теме работы.

В первой главе проведен обзор типов систем электроснабжения пассажирских железнодорожных вагонов локомотивной тяги (автономная, смешанная, централизованная, централизованная высоковольтная).

Проведен анализ известных типов автономных систем электроснабжения, исторически существовавших и используемых ныне. Дано подробное описание, показан принцип работы, проведен анализ системы электроснабжения, используемой в настоящее время на вагонах постройки ОАО «Тверской Вагоностроительный Завод» (см. рис. 1). В ходе проведенного анализа выделены основные недостатки системы:

1. Для того чтобы начался процесс заряда аккумулятора требуется разгон поезда до скорости не менее 35 км/ч. Если скорость не набрана, питание нагрузки продолжает осуществляться от аккумулятора.

2. Большая инерционность системы, так как управление выходным напряжением индукторного генератора (ИГ) происходит за счет регулирования тока в высокоинерционной цепи обмотки возбуждения (ОВ).

трансформатор

Рис. 1. Наиболее распространенная автономная система электроснабжения С учетом указанных недостатков были определены требования к разрабатываемой системе электроснабжения: - обеспечение стабильности напряжения питания при точности поддержания выходного напряжения +/- 1,5 В в более широком диапазоне изменения скоростей поезда для бесперебойной работы системы вентиляции и кондиционирования вагона;

- продление ресурса АКБ за счет наличия стабильного напряжения, устанавливаемого в функции температуры АКБ, и ограничения тока заряда АКБ;

- обмен информацией с системой верхнего уровня по протоколу САМореп;

- обеспечение устойчивой работы системы электроснабжения в отсутствии связи с системой верхнего уровня;

- использование в системе ныне существующей схемы выработки, хранения и распределения электроэнергии: ИГ с механической передачей к колесной паре, понижающий трансформатор 3x380/88, подключаемый на стоянке к электрической сети, буферная схема подключения АКБ к нагрузке.

На основании этих требований определены функции разрабатываемой системы и ее состав.

Сформулирована цель диссертационной работы и задачи, поставленные для достижения цели.

Во второй главе по требованиям к разрабатываемой системе электроснабжения были определены ее функции. По функциям системы разработана схема системы электроснабжения вагона. Схема представлена на рис. 2. Выделенные элементы решено было объединить в одном конструктиве и назвать блоком регулирования напряжения (БРН).

Механическая энергия от колесной пары передается по механической передаче, включающей в себя редуктор, карданный вал и муфту, и преобразуется в электрическую в ИГ. Далее, переменное напряжение генератора преобразуется выпрямителем в постоянное. Величина напряжения генератора может регулироваться при помощи преобразователя канала возбуждения. При помощи статического преобразователя силового канала в системе электроснабжения вырабатывается необходимый уровень напряжения для заряда АКБ, причем величина зарядного напряжения АКБ зависит от ее температуры. АКБ подключена как буфер с вагонными потребителями, поэтому на вагонные потребители попадает то же напряжение, что и на АКБ. Кроме того, такое подключение позволяет обойтись без дополнительного оборудования, чтобы запитать вагонные потребители на стоянке.

трансформатор

сеть % 220/380 В -50 Гц 1

колесная пара

I

*

БРН

аккумуляторная батарея

тобой кат

V

Ё

I-

система

Н. управления)

1ШГ

канал<возбуждения ,

Ьагонние потребители

СУ Верхнего >ро0ня

Рис. 2. Схема электроснабжения на базе БРН Основным отличием от рассмотренных во введении схем систем электроснабжения является наличие в данной схеме статического преобразователя напряжения с интеллектуальной системой управления. Его схема представлена на рис. 3:

Л

до

УТ1

5

т

т

1

и,

ЮЗ 21

и

412

Г~

та

№

система упра&ления

Рис. 3. Статический преобразователь силового канала БРН Наличие статического преобразователя позволяет: 1. Отбирать от генератора мощность при более низких скоростях движения вагона. Таким образом, имеется возможность на низкой скорости движения обеспечить комфортную температуру в салоне, включив установку кондиционирования на частичную производительность.

2. Обеспечить пониженный уровень пульсаций выходного напряжения благодаря малой инерционности преобразователя. Для схемы силового преобразователя БРН было выбрано параллельное включение двух преобразователей DC-DC, так как такое решение несет с собой ряд преимуществ:

1. Возможность разнести потери в силовых транзисторах на большую площадь радиатора, таким образом, уменьшается тепловое сопротивление радиатор-окружающая среда.

2. Возможность организовать резервирование.

3. Управление токами дросселей двух DC-DC со смещением 180° приводит к снижению переменной составляющей суммарного тока дросселей, что позволяет разгрузить электролитические конденсаторы преобразователя.

Кроме схемы статического преобразователя, в главе детально представлены схема преобразователя для питания ОВ, пояснен алгоритм заряда АКБ, состав электропотребителей вагона.

В разработанной системе АКБ работает в буферном режиме: когда вагон движется, на АКБ и вагонные потребители подается одно и то же напряжение. Когда ЭДС силового преобразователя исчезает при снижении скорости, вагонные потребители оказываются напрямую подключены к

Зарядное напряжение С/, задается в функции температуры (см. рис. 4): при более низких температурах используется более высокое зарядное напряжение. Во избежание закипания АКБ БРН ограничивает ток заряда на уровне 70 А, при необходимости снижая выходное напряжение.

АКБ.

Наличие силового статического преобразователя позволит серьезно продлить время жизни АКБ по сравнению с прототипом по следующим причинам:

- малая инерционность преобразователя и поэтому малый уровень пульсаций напряжения и зарядного тока;

- соблюдение рекомендованной изготовителями зависимости зарядного напряжения от температуры АКБ;

- наличие эффективного токоограничения.

В третьей главе разработан алгоритм трехзонного управления (зона I - ограничение момента и тока ИГ, зона II - ограничение мощности ИГ, зона III - ограничение мощности и тока ИГ) преобразованием энергии в функции скорости поезда, обеспечивающий стабилизацию выходного напряжения на пониженной скорости движения (см. рис. 5), при рациональном использовании момента и мощности ИГ.

Рис. 5. Работа системы на различных скоростях Скорость VI определяет целесообразность начала работы БРН (есть возможность получить около 1/3 номинальной мощности ИГ). Скорость У2 - номинальная скорость ИГ. У3 - скорость, на которой достигается задание по выпрямленному напряжению генератора Начиная со скорости У2 генератор способен отдавать номинальную мощность. Ниже У2 необходимо поддерживать ток генератора постоянным, при этом допустимая мощность линейно падает. Ограничивая ток генератора на номинальном уровне, ограничивается и момент на уровнях, допустимых для механической передачи. При дальнейшем росте скорости ток генератора и его момент гиперболически падают.

С увеличением скорости линейно растет напряжение генератора. По достижении скорости ¥3 для прекращения дальнейшего роста напряжения Ц, необходимо с ростом скорости снижать ток возбуждения генератора. При этом, с увеличением скорости момент генератора продолжает гиперболически падать, а ток генератора стабилизируется.

Синтезирована структура САУ БРН: с релейным регулятором выпрямленного напряжения ИГ и двухконтурной системой подчиненного регулирования выходного напряжения (см. рис. 6) импульсного преобразователя постоянного напряжения с астатическим регулятором выходного напряжения, обеспечивающая устойчивость и требуемую точность регулирования выходного напряжения.

Параметры регуляторов были определены с расчетом на технический оптимум (см. табл. 1), впоследствии для получения астатической характеристики выходного напряжения опытным путем была добавлена интегральная составляющая регулятора.

Табл. 1.

Режим Понижение Повышение

Регулятор контура тока L L

2TnUd 2T„U0

Регулятор контура С С

напряжения 4ГЛ 47;(1-У2)

Компенсация возмущающего и, и0

воздействия в контуре тока

На рис. бив табл. 1 были приняты следующие обозначения: Uj -выпрямленное напряжение ИГ; U0 - выходное напряжение БРН; ц -выходной ток БРН; L - индуктивность дросселя преобразователя; iL - ток дросселя преобразователя; С - емкость выходного фильтра; Т„ -постоянная времени преобразователя; yi, Y2 - скважности коммутации транзисторов преобразователя; ср\, <р2 - средний за период ШИМ потенциал стоек преобразователя.

При синтезе системы регулирования импульсного преобразователя постоянного напряжения потребовалось отказаться от классического алгоритма управления DC-DC по причине наличия в цепях управления ключами зоны нечувствительности, проявляющейся при переходе между

а 43

13 <«

^ J p -g

Ю p

я a

sq

О со

Й ft

ь >0

° a

О ►§

" 2

о 3

•a

s о

я

P

а

>73

а S

rt «

S ■ а

-О

p a\ о

н p

a

0

1

о о

а о (а о

Я »

я-

а

о

о о С S Й t=i О

н

о «

Р fcl ■a о

Система регулиро&ания 6 режиме понижения напряжения t i

'У,'.

DC-DC-преобразователь 6 режиме понижения напряжения

и.

Т.р+1 60

а) режим понижения

Система регулирования 6 режиме побишения напряжения

fix)

43

Р СТ\ О

н

Е

я о я н

р

"U.

регулятор напряжения

DC-DC-преобразобогпель 8 режиме побишения 'напряжения h

U,

Т.р+1

-'юг !

и.

б) режим повышения Рис. 6. Структурные схемы замкнутых САУ БС-ОС-преобразователя для режимов понижения и повышения напряжения.

о о тз

Я4 s S

Й й й Eg

а s

я Р

Ст

о

Я си л а

ш ы £2 St

S Е S ® 2

5' •§

g «

я

со

р

43

W р

я а S х

«в

43 р

я

Н о

43 К

ж о

2

2 •<

н р

J3

а а

и ¡а

3

J3

н о

3 я а

ар а

О >3

^ «

0 * п «

1 я

а я

тз ¡ч

о •

g ^ g1

Я Р 2

О § 13 »

■ й "а

S "g l-rt

S3 о

нЭ Н

® ё

а о

В начальный момент времени система стабилизирует ток в ОВ 0,3 А и при идентификации скорости вагона более 12 км/ч (точка №1 на осциллограмме) происходит включение преобразователя в работу, в ОВ устанавливается номинальный ток 1овпот■ По мере роста скорости выпрямленное напряжение растет, включается часть нагрузки и выпрямленное напряжение и<1 несколько проседает (в точке №2 включился компрессор кондиционера - пуск двигателя постоянного тока). При дальнейшем росте скорости достигается заданное напряжение и ¿пот и ток ОВ снижается (точка №3). При торможении ток возбуждения генератора снова растет до номинального и выпрямленное напряжение генератора перестает стабилизироваться (точка №4). После преодоления порога в 8 км/ч система управления выключает основной ОС-ОС-преобразователь и вновь переводит возбудитель в режим поддержания тока возбуждения 0,3 А, при этом напряжение генератора без нагрузки несколько возрастает (точка №5). Тек

. Напряжение U,!

М Pos: 0.000!

4

■н

Acq Complete M Pos: -26.00jjs

J

j'-J

Скорость вагона

M 5.00S

25-Jun-CB 13:13

til!

*

CH3 10,0V

LH4 I^OV

h Я

M10.0JJS 23-Jul-0316:00

if+W

Kl .

Cffi /

a) 6)

Рис. 7. Осциллограммы работы контуров выпрямленного напряжения ИГ (а) и тока дросселя преобразователя DC-DC (б) На рис. 7 б) показана работа преобразователя, управляемого по смешанному алгоритму коммутации ключей. Смещение в управлении силовыми каналами составляет 180°. 1-й график - ток первого канала DC-DC, 2-й график - ток второго канала DC-DC, 3-й график - управление понижающим ключом второго DC-DC, 4-й график - управление повышающим ключом второго DC-DC.

В четвертой главе проведен анализ режима работы ОС-ОС-преобразователя со смешанным алгоритмом коммутации ключей, выявлены зависимости между токами, напряжениями и скважностями работы силовых ключей.

При смешанном алгоритме управления ОС-ОС-преобразователя одновременно коммутируются все транзисторы преобразователя. Зависимости скважностей коммутации транзисторов преобразователя в зависимости от режима работы преобразователя изображены на рис. 8.

Рис. 8. Скважности управляющих сигналов преобразователя На основе выявленных зависимостей, разработана математическая модель для определения потерь в преобразователе в зависимости от его режима работы.

На примере БРН-32 показано, как разработанная математическая модель используется для оптимизации тепловыделений в преобразователе путем поиска оптимального значения [/¿„от (см. рис. 9).

1 «

и & 2100

1400

О,

£ 700

0-1--1------

40 60 ВО 100 120 140 160 180 200

сходное напряжение, В

Рис. 9. Суммарные потери в преобразователе в зависимости от входного напряжения

На рис. 9 присутствуют два излома графика: первый при входном напряжении, равном выходному, и второй при окончании токоограничения по току генератора.

Результат расчета суммарных потерь преобразователя показал, что при отдаче номинальной мощности после окончания токоограничения суммарные потери преобразователя практически не зависят от входного напряжения.

Это означает, что поиск минимума суммарных потерь в преобразователе не имеет смысла, и следует выбрать любое значение входного напряжения, начиная с точки второго излома графика. Однако следует учесть, что для ИГ более безопасным режимом работы будет режим с меньшим рабочим напряжением. Принято решение стабилизировать напряжение С/^ на уровне 160 В.

В пятой главе обоснована необходимость проведения детального исследования охладителя предназначенного для эксплуатации в РЖД и расположенного под железнодорожным вагоном преобразователя на стадии его проектирования. Необходимость обусловлена требованиями к подвагонному оборудованию: оборудование должно функционировать в диапазоне температур окружающей среды -50 °С..+ 50 °С.

Проведен обзор методов математического моделирования процессов теплоотдачи при нагреве радиаторов электротехнических устройств (ЭТУ), который показал, что использование программного комплекса АшуБ 1серак, реализующего метод конечных элементов и ориентированный на решение задач проектирования ЭТУ, для исследования охладителя преобразователя удобнее и проще, чем использование метода эквивалентных схем замещения. Комплекс был изучен и разработана методика построения математических моделей охладителей статических преобразователей в среде 1серак. Адекватность полученных моделей проверена экспериментально. На рис. 10 приведены тепловые портреты использованного для экспериментов радиатора, полученные при помощи тепловизора (а) и математического моделирования (б).

С помощью разработанных математических моделей исследован радиатор БРН-32 с горизонтальными ребрами. Исследование проводилось для нескольких режимов работы преобразователя:

1. Функционирование БРН-32 на стоянке при питании от

промышленной сети. Исследование показало, что при

49,2 °С

Нг47,5 45'°

- ' 42,5

40,0

37,5

35,0

■В 32,5

В - 30,0 29,1 °С

функционировании на стоянке при температуре окружающей среды +50 °С БРН-32 способен выдавать выходную мощность, потребную лишь для обеспечения заряда АКБ.

2. Функционирование БРН-32 при движущемся поезде на различных скоростях. Результатом исследования явился график зависимости допустимой выходной мощности БРН-32 от скорости движения вагона для ряда температур окружающей среды (см. рис. 11).

3. Функционирование БРН-32 при движущемся поезде и температуре -50 °С при работающем подогреве и минимуме выходной мощности. Исследование показало, что мощности подогрева 647 Вт, изначально выбранной для подогрева блока, недостаточно для обеспечения его работоспособности в требуемом диапазоне температур.

По результатам исследования радиатора был сделан вывод, что БРН-32 пригоден к эксплуатации только в умеренном климатическом поясе.

Рис. 10. Тепловые портреты радиатора, полученные при помощи тепловизора (а) и математического моделирования (б) Рассмотрен ряд мер по расширению области работы блока. Исследование показало, что использование радиатора с вертикальными ребрами тех же габаритов совместно с тепловыми трубами позволяет в 1,6 раза увеличить допустимую выходную мощность при работе на стоянке и температуре окружающей среды 50 °С. При этом цепь подогрева мощностью 1 кВт позволяет обеспечить безопасную работу преобразователя при низких температурах окружающей среды начиная от -50 °С.

ГетрепНигг

- 49.2000 46.6932 44.1863

100 90 SO 70 60

;| -ЯЩ- и» ""

; i ' •»* ¿¿0 вме' . Lii» л* и * * с*|

I...... "I/ i- • • ; м; г ... „ «■'•*-!*• j ;________.¡...J PTJ±J

1 ® i ; 4» * г.i:rr: i........:......-

ii it- Г";" " Т ] '........." ■ ..г j

Si ■ f • • ]- • ]

'"*;.'! ш ' ш» • '' ■ i Г | • | i 1 СТПГТ1 [ ; : ! . р: : i Fr> j :1

' }' "; i ! ; ' : - ; ! •1 :.Т ! 1______..:______ |. г—т- j Г . г-1 ^ j j Li ]

ш i ■ ft г . • . .

; t j M-T-r..........."i : . ! . -i

■h'rtrl hHrP J____: j_____:.......:...... : I"!' ¡-ft; ; ; |

f- _ JLi:

я so 4.....:.....jit's.....I.......-L;44..........Ц......Ui.....-......¿-U-ц4.....н ......рщ»5ос,%

-P при юкогр.

I ! V : JSvT: i : ; • ' 1 .j : : ■ j ----Рпрн40С,%

S 40 pytjp.^,4.1...:.. I -f'^......f^^f't'.'Hr.^ jjl?:1 'Hi *™ Рпрн 30C, %

s в

5 30

a

с

4 20 10 0

20 40 60 SO 100 120 Скорость, км/ч

Рис. 11. Зависимости допустимой выходной мощности БРН-32 от скорости движения вагона при различных температурах окружающей

среды

В шестой главе на основе проведенных исследований составлена методика проектирования преобразователей для подобных систем электроснабжения.

Методика охватывает выбор компонентов преобразователя: выпрямителя, DC-DC преобразователя, а также проектирование радиатора преобразователя.

Практическим результатом проведенных в работе исследований и проверкой адекватности разработанной методики стало создание блока БРН-32 (см. рис. 12) для пассажирских вагонов повышенной комфортности, который вошел в состав комплекта электрооборудования КВИНТ-ЭВ, разработки предприятия «АВП Технология». На блоке выполнен комплекс исследований и испытаний, отлажено программное обеспечение, проверена адекватность моделей. БРН-32 запущен в

производство и установлен в эксплуатацию на 24 вагонах, курсирующих по ряду направлений на территории России.

Рис. 12. Внешний вид БРН-32 В заключении обобщены основные результаты и выводы по работе.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. На основании выполненного анализа и разработанных требований предложена структура системы электроснабжения железнодорожного вагона локомотивной тяги, содержащая импульсный преобразователь напряжения.

2. Разработан алгоритм трехзонного управления преобразованием энергии в функции скорости поезда, обеспечивающий стабилизацию напряжения на пониженной скорости движения (до 8 км/ч).

3. Синтезирована структура замкнутой САУ, обеспечивающая устойчивость системы и требования точности регулирования (требуемая точность поддержания выходного напряжения +/- 1,5 В). Выполнена линеаризация САУ, определены параметры регуляторов тока и напряжения.

4. Разработана математическая модель для расчета потерь и тепловых режимов преобразователя, позволяющая определить допустимый диапазон нагрузок, температур окружающей среды и скоростей поезда, при которых возможно использование разработанной системы электроснабжения.

5. На основе проведенных исследований составлена методика проектирования преобразователей для подобных систем электроснабжения.

6. На основе полученных теоретических результатов создан блок БРН-32 для пассажирских вагонов повышенной комфортности, обеспечивающий работоспособность системы, начиная со скорости движения вагона 12 км/ч, на котором проведен комплекс исследований и испытаний, отлажено программное обеспечение, проверена адекватность модели. БРН-32 запущен в производство и установлен в эксплуатацию на 24 вагонах.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Анучин А. С., Силаев Ф. А. Блок регулирования напряжения для автономной системы электроснабжения пассажирских вагонов поездов дальнего следования / А. С. Анучин, Ф. А. Силаев // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. - М.: Панорама, 2010.-№6.-С. 55-64.

2. Анучин А. С., Силаев Ф. А. Блок регулирования напряжения для автономной системы электроснабжения пассажирских вагонов поездов дальнего следования /А. С. Анучин, Ф. А. Силаев // Конференция «Силовая Электроника»: сборник материалов - М., 2009.-С. 31—33.

3. Остриров В. Н., Силаев Ф. А. Разработка источника питания для железнодорожного вагона с автономной системой электроснабжения / В. Н. Остриров, Ф. А. Силаев // Электрика. - М.: Наука и технологии, 2009. - №8. - С. 22—24.

4. Силаев Ф. А. Разработка и исследование системы электроснабжения пассажирского вагона нового поколения // Четырнадцатая Междунар. науч.-технич. конф. студентов и аспирантов: тез. докл. В 3 т. Т. 2. Радиоэлектроника, электротехника и энергетика. - М.: Издательский дом МЭИ, 2008. - С. 127 -129.

Тираж:100

Печ. л.: 1,25

Типография МЭИ, Красноказарменная, 13.

Заказ: Ы

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

1 Объект исследования и постановка задач диссертационной работы.

1.1 Обзор существующих систем электроснабжения железнодорожных вагонов локомотивной тяги.

1.1.1 Автономная система электроснабжения.

1.1.2 Смешанная система электроснабжения.

1.1.3 Централизованная система электроснабжения с вагоном-электростанцией.

1.1.4 Централизованная высоковольтная система питания.

1.2 Анализ известных автономных систем электроснабжения пассажирских вагонов локомотивной тяги.

1.2.1 Первые системы электроснабжения на основе генератора переменного тока.

1.2.2 Системы электроснабжения, используемые в современности.

1.3 Цель и определение задач диссертационной работы.

1.4 Выводы.

2 Разработка системы электроснабжения железнодорожного вагона повышенной комфортности.

2.1 Структура системы электроснабжения.

2.2 Статический преобразователь силового канала.

2.3 Преобразователь для питания ОВ ИГ.

2.4 Аккумуляторные батареи.

2.5 Основные вагонные потребители.

2.6 Выводы.

3 Синтез САУ системы электроснабжения.

3.1 Функционирование системы в целом.

3.2 Работа контура напряжения ИГ.

3.3 Система управления основного ОС-ОС-преобразователя.

3.3.1 Синтез 2-х контурной САУ ОС-ОС-преобразователем БРН.

3.3.2 Учет нелинейностей преобразователя и измерительных погрешностей системы управления.

3.3.3 Экспериментальная проверка результатов.

3.4, Выводы.

4 Оптимизация режима работы разработанной системы электроснабжения и целью снижения тепловыделений.

4.1 Алгоритм бесстыкового управления ОС-ОС.

4.2 Расчет потерь в БРН.

4.2.1 Расчет потерь выпрямителя.

4.2.2 Расчет потерь ОС-ОС.

4.3 Расчет по минимизации потерь в БРН-32.

4.4 Выводы.

5 Разработка тепловой модели преобразователя и проведение исследований на модели.

5.1 Необходимость разработки тепловой модели.

5.2 Обзор методов математического моделирования тепловых процессов в электротехнических устройствах (ЭТУ).

5.2.1 Метод эквивалентных тепловых схем замещения.

5.2.2 Компьютерное моделирование на основе методов численного расчета.

5.3 Выбор метода моделирования.

5.4 Создание модели радиатора ЭТУ в среде АпБув 1серак и проведение расчета температур радиатора.

5.4.1 Основные сведения по интерфейсу Ашув 1серак.

5.4.2 Создание модели в Ашув 1серак.

5.5 Проверка адекватности модели.

5.6 Рекомендации к построению тепловых моделей радиатора в среде Icepak.

5.7 Исследование тепловой модели БРН-32.

5.7.1 Радиатор БРН-32.

5.7.2 Рабочий режим п/п элементов.

5.7.3 Исследование режима работы БРН-32 от сети 380 В 50 Гц.

5.7.4 Исследование режима работы БРН-32 во время движения поезда.

5.7.5 Исследование режима работы БРН-32 при низких температурах ОС.

5.7.6 Итоги исследования тепловой модели БРН-32.

5.8 Исследование радиатора с вертикальными ребрами и тепловыми трубами в качестве охладителя БРН-32.

5.8.1 Теп л овые тру бы.

5.8.2 Поиск оптимальной конструкции радиатора с тепловыми трубами.

5.8.3 Исследование радиатора с вертикальными ребрами и тепловыми трубами при работе БРН-32 от сети 380В50Гц.

5.8.4 Исследование радиатора с вертикальными ребрами и тепловыми трубами при работе БРН-32 во время движения поезда.

5.8.5 Исследование радиатора БРН-32 с вертикальными ребрами и тепловыми трубами при низких температурах ОС. Оценка требуемой мощности подогрева.

5.9 Выводы.

6 Методика проектирования силового преобразователя для разработанной системы электроснабжения.

6.1 Выбор компонентов выпрямителя.

6.2 Выбор компонентов DC-DC.

6.2.1 Проектирование дросселя одного канала преобразователя.

6.2.2 Выбор п/п модулей канала DC-DC.

6.3 Проектирование радиатора преобразователя.

6.4 Применение разработанной методики. Создание и внедрение БРН-32.

6.5 Выводы.

Диссертационная работа посвящена разработке и исследованию системы электроснабжения железнодорожного пассажирского вагона повышенной комфортности.

Среди существующих видов транспорта железнодорожный во многих промышленно развитых странах занимает ведущее место. В России общая протяженность железных дорог находится на втором месте в мире и составляет около 87 тысяч километров [13]. Более 80% пассажирских перевозок в стране осуществляется железной дорогой. По данным на первый квартал 2010 г. пассажиропоток РЖД составил 24,6 миллиарда пассажиро-километров [33].

Для обеспечения комфорта пассажиров в пассажирских железнодорожных вагонах устанавливают специальное электрооборудование: кондиционер, электрокалорифер, кипятильник и др. Питание данного электрооборудования осуществляется системой электроснабжения собственных нужд вагона.

Исторически сложилось, что наиболее распространенными системами электроснабжения в России являются автономная или смешанная системы электроснабжения (см. гл. 1). Это означает, что для питания вагонных потребителей электрическая энергия вырабатывается непосредственно в вагоне, подвагонным генератором, приводимым во вращение колесной парой. Распространение автономной системы электроснабжения объясняется наличием в России огромной длины неэлектрифицированных железных дорог и отсутствием тепловозов, имеющих возможность выдавать необходимое высокое напряжение в вагонную магистраль.

Автономная система электроснабжения, применяемая в (в частности на вагонах постройки ОАО «Тверской Вагоностроительный Завод») имеет ряд недостатков:

1. Для того чтобы начать питание потребителей и заряд аккумуляторной батареи (АКБ) требуется, чтобы вагон разогнался до скорости около 35 км/ч (напряжение генератора к этой скорости достигнет необходимой величины). Данный недостаток является наиболее критичным с точки зрения обеспечения комфорта пассажиров, так как он означает, что во время стоянок и при движении поезда на низких скоростях вагонные электропотребители вынуждены получать питание от АКБ, при этом мощные потребители должны быть отключены.

2. Из-за большой инерционности цепи возбуждения генератора и наличия в ней гистерезиса, оказывается сложным поддерживать выходное напряжение на желаемом уровне и обеспечивать оптимальный для аккумулятора ток заряда.

Указанные недостатки обусловлены тем, что в данной системе выпрямленное напряжение генератора напрямую поступает на нагрузку и АКБ, а регулируется лишь током возбуждения генератора (более подробно схема рассмотрена в п. 1.2.2).

В настоящий момент в РЖД поставлена задача повышения уровня комфортности пассажирских перевозок. В то же время и частные перевозчики стараются привлечь пассажиров повышенным уровнем комфорта в своих вагонах.

В диссертационной работе решается задача создания системы электроснабжения, способной обеспечить больший уровень комфорта для пассажиров по сравнению с прототипами. Работа выполнялась в рамках проекта по созданию нового - «интеллектуального» вагона локомотивной тяги путем модернизации эксплуатирующихся вагонов и усовершенствования ныне строящихся вагонов. При этом в новом вагоне должны широко применяться информационные сетевые технологии и современная электроника.

Оборудование данного пассажирского вагона, в том числе и система электроснабжения должны обеспечить новые характеристики, позволяющие повысить уровень комфорта для пассажиров. Среди основных требований к разрабатываемой системе следующие:

- обеспечение стабильности напряжения питания в более широком диапазоне изменения скоростей поезда для бесперебойной работы системы вентиляции и кондиционирования вагона;

- продление ресурса АКБ за счет наличия стабильного напряжения, устанавливаемого в функции температуры АКБ, и ограничения тока заряда АКБ.

В работе рассматриваются вопросы разработки структуры новой системы электроснабжения, энергетически оптимальных алгоритмов управления системой, синтеза САУ для разработанной системы, обеспечивающей необходимую точность регулирования напряжения заряда АКБ и на вагонной нагрузке. Кроме того, рассматриваются вопросы методики проектирования статических преобразователей для разработанной системы и подобных систем. В рамках рассмотрения этих вопросов созданы модели тепловыделений статического преобразователя системы, а также тепловые модели, предназначенные для исследования температурных режимов преобразователя при различных скоростях движения поезда и температурах окружающей среды.

Выводы

1. Разработана методика проектирования преобразователей для разработанной системы электроснабжения. Методика была использована при разработке блока БРН-32.

2. Создан блок БРН-32, вошедший в состав комплекта электрооборудования КВИНТ-ЭВ, разработки АВП Технология. БРН-32 успешно эксплуатируется на 24 вагонах, курсирующих по ряду направлений на территории России.

Тема диссертационной работы обусловлена актуальным направлением в развитии подвижного состава РЖД — созданием «интеллектуального» вагона локомотивной тяги путем модернизации эксплуатирующихся вагонов и усовершенствования ныне строящихся вагонов. Оборудование данного пассажирского вагона, в том числе и система электроснабжения должны обеспечить новые характеристики, позволяющие повысить уровень комфорта для пассажиров.

Целью диссертационной работы является создание системы электроснабжения железнодорожного вагона, обеспечивающей повышенный уровень комфорта для пассажиров.

В соответствии с поставленной целью на основании результатов проведенного анализа существующих систем электроснабжения пассажирских вагонов были определены задачи диссертационной работы:

1. разработка системы электроснабжения железнодорожного вагона и алгоритмов ее работы, обеспечивающих эффективный отбор мощности от генератора и заряд АКБ в расширенном диапазоне скоростей движения вагона;

2. синтез САУ статических преобразователей системы электроснабжения вагона для обеспечения устойчивой работы и получения необходимой точности регулирования;

3. разработка математической модели преобразователей системы с целью исследования их температурных режимов при различных скоростях движения поезда и широком диапазоне изменения температуры окружающей среды (от -50 °С до +50 °С);

4. разработка методики проектирования силовых преобразователей для подобных систем электроснабжения.

В соответствии с целью диссертационной работы сформулированы требования к разрабатываемой системе электроснабжения пассажирского вагона. На основании этих требований определены функции разрабатываемой системы и ее состав. Разработана структура системы электроснабжения железнодорожного вагона локомотивной тяги, основным отличием которой от прототипов является наличие импульсного преобразователя напряжения.

Разработан алгоритм двухзонного управления преобразованием энергии в функции скорости поезда, обеспечивающий стабилизацию выходного напряжения на пониженной скорости движения.

Синтезирована структура САУ БРН: с релейным регулятором выпрямленного напряжения ИГ и двухконтурной системой подчиненного регулирования выходного напряжения импульсного статического преобразователя с астатическим регулятором выходного напряжения, обеспечивающая устойчивость и требуемую точность регулирования выходного напряжения.

При синтезе системы регулирования импульсного преобразователя постоянного напряжения потребовалось отойти от классического [16], [50], [49] алгоритма управления DC-DC по причине наличия в цепях управления ключами зоны нечувствительности, проявляющейся при переходе между режимами повышения и понижения напряжения. Был разработан смешанный алгоритм коммутации ключей DC-DC-преобразователя БРН, обеспечивающий линеаризацию характеристики вход-выход DC-DC. Проведен анализ работы DC-DC-преобразователя в таком режиме, выявлены зависимости между токами, напряжениями и скважностями работы силовых ключей.

На основе выявленных зависимостей, характеризующих работу преобразователя со смешанным алгоритмом коммутации, разработана математическая модель для определения потерь в преобразователе в зависимости от его режима работы.

На примере БРН-32 показано, как разработанная математическая модель используется для оптимизации тепловыделений в преобразователе путем поиска оптимального значения и^пот.

Обоснована необходимость проведения детального исследования охладителя при создании преобразователя, предназначенного для эксплуатации в РЖД и расположенного под железнодорожным вагоном, необходимо проводить детальное исследование его охладителя. Проведен обзор методов математического моделирования процессов теплоотдачи при нагреве радиатора ЭТУ, который показал, что использование программного комплекса Атув 1серак, реализующего метод конечных элементов и ориентированный на решение задач проектирования ЭТУ, для исследования охладителя преобразователя удобнее и проще, чем использование метода эквивалентных схем замещения. Комплекс был изучен и разработана методика построения математических моделей охладителей статических преобразователей в среде 1серак. Адекватность полученных моделей проверена экспериментально.

С помощью разработанных математических моделей исследован радиатор БРН-32 с горизонтальными ребрами. В процессе исследования было установлено, что БРН-32 пригоден к эксплуатации только в умеренном климатическом поясе. Рассмотрен ряд мер по расширению области работы блока. Исследование показало, что использование радиатора с вертикальными ребрами тех же габаритов совместно с тепловыми трубами позволяет в 1,6 раза увеличить допустимую выходную мощность при работе на стоянке и температуре окружающей среды 50 °С. При этом, цепь подогрева мощностью

1 кВт позволяет обеспечить безопасную работу преобразователя при низких температурах окружающей среды, начиная от -50 °С.

На основе проведенных исследований составлена методика проектирования преобразователей для разработанной системы электроснабжения.

Практическим результатом исследований стало создание блока БРН-32 для пассажирских вагонов повышенной комфортности, который вошел в состав комплекта электрооборудования КВИНТ-ЭВ, разработки предприятия «АВП Технология». На блоке выполнен комплекс исследований и испытаний, отлажено программное обеспечение, проверена адекватность моделей. БРН-32 запущен в производство и установлен в эксплуатацию на 24 вагонах, курсирующих по ряду направлений на территории России.

1. Абрамович М. И., Бабайлов В.М., Либер В. Е. и др. Диоды и тиристоры в преобразовательных установках / М. И. Абрамович, В. М. Бабайлов, В. Е. Либер, А. А. Санкович, В. Л. Шпер. М.: Энергоатомиздат, 1992. — 432 е., ил.

2. Анисимов В. А., Горнов А. О., Москаленко В. В. и др. Проектирование электротехнических устройств: учебное пособие для студентов / В. А. Анисимов, А. О. Горнов, В. В. Москаленко, В. Н. Остриров, А. А. Фролов. М.: Издательство МЭИ, 2001. -128с., ил.

3. Анучин А. С., Силаев Ф. А. Блок регулирования напряжения для автономной системы электроснабжения пассажирских вагонов поездов дальнего следования / А. С. Анучин, Ф. А. Силаев // Конференция «Силовая Электроника»: сборник материалов М.,2009.-С. 31-33.

4. Баклунд Б. Выбор класса напряжения силовых полупроводников / пер. с англ. А. Чекмарева. — URL:http://www.fmccrustel.ru/catindex.php?cid=284. Дата обращения: 10.03.2010.

5. Гомола Г. Г., Корольков В. А. Централизованное электроснабжение пассажирских поездов: современное состояние и перспективы развития / Г. Г. Гомола, В. А. Корольков // Вестник ВНИИЖТ. М.: 1997. - №2. - С. 41-47.

6. Горбачев Г. Н., Чаплыгин Е. Е. Промышленная электроника: учебник для вузов / под ред. В. А., Лабунцова. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 320 е., ил.

7. Грищенко А. В. Электрические машины и преобразователи подвижного состава: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / А. В. Грищенко, В. В. Стрекопытов. М.: Издательский центр «Академия», 2005. —320 е., ил.

8. Дан П. Д., Рей Д. А. Тепловые трубы / пер. с англ. Ю. А. Зейгарника. М.: Энергия, 1979. - 272 е., ил.

9. Железнодорожные вагоны: введение в дисциплину. URL: http://www.vagoni-jd.ru/. Дата обращения: 2.02.2010.

10. Железнодорожный транспорт. URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/ Железнодорожныйтранспорт. Дата обращения: 10.01.2010.

11. Железнодорожный транспорт: энциклопедия / гл. ред. Н. С. Конарев. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1994. 559 е., ил.

12. Зиновьев Г. С. Основы силовой электроники: учебник. -Новосибирск: НГТУ, 1999. 4.1. 199 е., ил.

13. Зиновьев Г. С. Основы силовой электроники: учебник. -Новосибирск: НГТУ, 2000. 4.2. 197 е., ил.

14. Ильинский, Н. Ф. Основы электропривода: учебное пособие для вузов по направлению 551300 Электротехника, электромеханика и электротехнологии / Н. Ф. Ильинский. — 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Издательство МЭИ, 2003. - 224 с.

15. Ильинский Ю. А. Разработка системы управления электроснабжением диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук пассажирских вагонов / Ю. А. Ильинский. М., 2006. - 187 с.

16. Калинкин Е. И. Новое поколение аккумуляторных батарей для пассажирских вагонов / Е. И. Калинкин. URL: http://www.css-rzd.m/vestnik-vniizht/v2002-l/vl-7.htm. Дата обращения: 5.02.2010.

17. Кирьянов Д. В. Самоучитель Mathcad И. СПб.: БХВ-Петербург, 2003. - 560 е., ил.

18. Ключев В. И. Теория электропривода: учебник для вузов / 2-е изд. перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1998. - 704 е., ил.

19. Колпаков А. И. IGBT: инструкция по эксплуатации, или об уважительном отношении к силовой электронике / А. И. Колпаков. // Силовая Электроника. 2007. - №1. - С. 17-26.

20. Кочин Н. Е., Кибель И. А., Розе Н. В. Теоретическая гидродинамика / под ред. И. А. Кибеля. М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1963. — 584 е., ил.

21. Корнев А. Н., Аникеев И. П. Устройство и обслуживание аккумуляторных батарей / А. Н. Корнев, И. П. Аникеев // Локомотив. М.: 2003. - №1. - С. 24-27.

22. Кутателадзе С. С. Основы теории теплообмена / Изд. 5-е, перераб. и доп. М.: Атомиздат, 1979. - 416 с.

23. Магнитопроводы ГАММАМЕТ. URL: http://www.gammamet.ru/ru/magn.htm. Дата обращения: 5.04.2010.;

24. Орлёнок В. В., Курков А. А., Кучерявый П. П., и др. Физическая география: учебное пособие / под ред. В. В. Орлёнка. -Калининград: ГИПП «Янтарный сказ», 1998. 480 с.

25. Остриров В. Н. Проектирование электронных преобразователей для регулируемых электроприводов: учебное пособие / В. Н. Остриров. М.: Издательский дом МЭИ, 2008. - 72 е., ил.

26. Остриров В. Н., Силаев Ф. А. Разработка источника питания для железнодорожного вагона с автономной системой электроснабжения / В. Н. Остриров, Ф. А. Силаев // Электрика. -М.: Наука и технологии, 2009. №8. - С. 22-24.

27. Остриров В. Н. Разработка и исследование системы оптимального управления процессом подъема ковша экскаватора-драглайна на выгрузку: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / В. Н. Остриров. М., 1980. - 221 е., ил.

28. Остриров В. Н. Создание гаммы электронных преобразователей для электропривода на современной элементной базе: диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / В. Н. Остриров. М., 2003. - 319 е., ил.

29. Павлов JI. Н. Тенденции в развитии пассажирского вагоностроения за рубежом / Л. Н. Павлов. // Железные дороги мира. М.: 2006. - №10. - С. 46-50.

30. Пассажиропоток упал на четверть за квартал /Lenta.ru. — URL: http://lenta.ru/news/2010/04/06/rzhd/. Дата обращения: 10.04.2010.

31. Пат. 44084 U1 РФ, МПК7 В 60 L 1/00. Комплекс электроснабжения пассажирского вагона.

32. Ребик Б. Н., Гомола Г. Г. Модель С. Н. Электрооборудование пассажирских вагонов с кондиционированием воздуха / под. ред. Б. Н. Ребика. М.: Транспорт, 1986. - 165 е., ил.

33. Розанов Ю. К. Основы силовой электроники. М.: Энергоатомиздат, 1992. - 296 е.: ил.

34. Роуч, П. Вычислительная гидродинамика. М.: Мир, 1980. — 618 с.

35. Справочник по высшей математике / А. А. Гусак, Г. М. Гусак, Е. А. Бричикова. Мн.: Тетра Системе, 1999. - 640 с.

36. Тверской вагоностроительный завод: путь из прошлого в будущее / гл. ред. В. А. Гапанович. // Техника железных дорог. М.: AHO «Институт проблем естественных монополий», 2008. — №4. - С. 51-56.

37. Хрусталев Д. А. Аккумуляторы. М.: Изумруд, 2003. - 224 е., ил.

38. Шатова И. В. Разработка методики поверочного расчета вентильного индукторного двигателя с последовательной обмоткой возбуждения: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / И. В. Шатова. М., 2007. — 193 с.

39. Электрические и электронные аппараты: учебник для вузов / под ред. Ю. К. Розанова. М.: Информэлектро, 2001. - 420 е., ил.

40. Computational fluid dynamics. URL: http:// en. wikipedia. org/wiki/ ComputationalFluidDynamics. Дата обращения: 10.04.2010.

41. Finite element method. URL: http://en.wikipedia.org/wiki/Finiteelementanalysis. Дата обращения: 10.04.2010.

42. Icepak 4.2 user's guide / Fluent inc. Cavendish Court, 2005. - 1 CD-ROM.

43. Icepak 4.2 tutorial guide / Fluent inc. Cavendish Court, 2005. - 1 CD-ROM.

44. IGBT and MOSFET power modules: Application Handbook. URL: http://www.semikron.com/skcompub/en/applicationmanual-193.htm. Дата обращения: 2.04.2010.

45. Mohan, N., Undeland, Т. M., Robbins W. P, Power Electronics: Converters, Applications and Design. N-Y.: John Wiley & Sons, 1995. - 802 p.

46. Power electronics handbook / editor-in-chief M. H. Rashid. San Diego: Academic Press, 2001. - 895 p., ill.

47. SKM300GB063D data sheet. URL: http ://www. semikron. com/products/data/cur/assets/SKM300GB063D 22890054.pdf. Дата обращения: 10.03.2010.