автореферат диссертации по транспорту, 05.22.09, диссертация на тему:Регулируемые тяговые преобразователи в системе электроснабжения постоянного тока

\

<с

На правах рукописи

^ ^ ЛУЗИНА

Елена Юрьевна

РЕГУЛИРУЕМЫЕ ТЯГОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ В СИСТЕМЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

05.22.09 — Электрификация железнодорожного транспорта

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

1998

Работа выполнена на кафедре «Электроснабжение железных дорог» Петербургского государственного университета путей сообщения.

Научный руководитель —

доктор технических наук, профессор, заслуженный работник высшей школы БУРКОВ Анатолий Трофимович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор ГАМАЮНОВ Александр Владимирович;

кандидат технических наук, старший научный сотрудник ЧЕРНОВ Сергей Сергеевич

Ведущее предприятие — Октябрьская железная дорога.

Защита диссертации состоится 8 июня 1998 г. в 15 час на заседании диссертационного совета К 114.03.07 Петербургского государственного университета путей сообщения (190031, Санкт-Петербург, Московский пр., 9, ауд. 5-407).

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

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Университета.

Автореферат разослан 3&£#,1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент В. С. СМИРНОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Сеть железных дорог России имеет наибольшую протяженность электрифицированных линий в мире - 39.8 тыс. км, из них 19.1 тыс. км линий постоянного тока.

Организация движения поездами повышенной скорости на электрических железных дорогах приводит к возникновению пиковых нагрузок, увеличению потерь электрической энергии, обострению проблемы обеспечения избирательности защит от сверхтоков, необходимости применения новых устройств преобразовательной техники и энергосберегающих технологий.

Поэтому одной из главных задач в области совершенствования системы электроснабжения постоянного тока (СЭ) является переход к новым технологическим процессам преобразования энергии на тяговых подстанциях (ТП), обеспечивающим повышение качества преобразования и способствующим реализации заданной провозной и пропускной способностей электрических железных дорог (Протокол заседания Научно-технического Совета МПС РФ от 18 июля 1996 г. "О выборе рода тока и типа ПС для реконструируемой линии Санкт-Петербург-Москва").

Основными направлениями совершенствования СЭ являются:

- в системе с напряжением в контактной сети 3.0 кВ - сохранение схемы централизованного питания от мощных ТП с установкой на них управляемых тиристорных выпрямительных или выпрямительно-инверторных агрегатов, либо применение перспективной системы распределенного питания контактной сети от одноагрегатных автоматических пунктов с тиристорными преобразователями модульной конструкции;

- повышение напряжения в контактной сети до 12(24) кВ с одно-

временной разработкой нового поколения тягового подвижного состава.

Существующие способы регулирования напряжения в СЭ и выпрямительные агрегаты не в полной мере обеспечивают требуемую гибкость преобразования энергии на ТП.

В перспективных СЭ предусматривается использование управляемых гиристорных выпрямительных агрегатов (УВ) на ТП и одноагре-гатных автоматических пунктах питания контактной сети. Применение УВ обеспечивает:

- плавное регулирование выпрямленного напряжения на шинах ТП в реальном времени формирования тяговых нагрузок;

- реализацию бесконтактной системы защит в режимах перегрузок и коротких замыканий (КЗ);

- заданные алгоритмы управления и энергосберегающие технологии преобразования электрической энергии в перспективных СЭ;

- обратимость преобразования и прием избыточной энергии рекуперации.

Технологические процессы преобразования электрической энергии с использованием УВ являются более гибкими и обеспечивают повышение пропускной и провозной способностей при уменьшении эксплуатационных расходов.

Цель работы. Совершенствование системы электроснабжения постоянного тока за счет применения управляемых гиристорных выпрямителей, направленное на обеспечение необходимого уровня напряжения на токоприемниках поездов и реализацию бесконтактных защит устройств тягового электроснабжения от аварийных токов.

В работе решаются следующие задачи: 1. Анализ схем тиристорных выпрямителей как средства реализации управляемого электроснабжения и бесконтактной защиты.

2. Математическое моделирование и оценка энергетических показателей системы питания с тиристорными преобразователями.

3. Анализ процессов отключения аварийных токов с помощью УВ.

4. Разработка предложений по применению УВ в перспективных схемах распределенного питания и повышенного напряжения. Методы исследования. Поставленная в диссертационной работе

цель достигается путем проведения комплексных исследований, включающих в себя методы математического моделирования, теоретические и экспериментальные исследоватшя.

Теоретические исследования выполнены с использованием ПЭВМ на основе численных методов интегрирования систем дифференциальных уравнений, метода Фурье. Экспериментальные исследования проводились на макетной установке управляемого преобразовательного агрегата.

Научная новизна работы:

- получены зависимости энергетических показателей управляемых тиристорных выпрямителей в области рабочих тяговых нагрузок при гибком регулирования напряжения на шинах тяговых подстанций;

- установлены закономерности управления выпрямленным напряжением для симметричных и асимметричных алгоритмов переключения тиристоров двенадцатипульсовых схем, обеспечивающих улучшение энергетических показателей;

- определены параметры процессов отключения токов при коротких замыканиях на шинах тяговых подстанций и в контактной сети с помощью управляемого тиристорного выпрямителя.

Достоверность положений и выводов по работе подтверждена

совпадением основных результатов теоретических исследований с экспериментальными данными, полученными на действующем маке-

те тиристорного выпрямителя, и с расчетными параметрами проектируемых УВ для электрифицированных линий постоянного тока.

Практическая ценность работы. Выполнена оценка адекватности разработанной математической модели УВ и дана рекомендация по использованию ее в проектло-исследовательской работе для определения энергетических показателей новых типов преобразователей.

Рекомендации, данные по применению УВ для перспективных СЭ распределенного питания и повышенного напряжения, позволяют определить параметры сглаживающих фильтров (СФ) в системе управляемого электроснабжения постоянного тока.

Алгоритм с асимметричным переключением тиристоров, предложенный для улучшения гармонического состава первичного тока и выпрямленного напряжения, рекомендован для применения в системе тягового электроснабжения при эксплуатации УВ.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались: на научно-технической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения А.Е. Алексеева (Санкт-Петербург, 1991г.); на 51-й и 52-й научно-технических конференциях молодых ученых и специалистов (Санкт-Петербург, 1991, 1992 г.г.); на заседаниях кафедры "Электроснабжение железных дорог" ПГУПС (Санкт-Петербург, 1997 г., 1998 г.) и кафедры "Электроснабжение железнодорожного транспорта" ИРИИТа (Иркутск, 1993 г., 1998 г.).

Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 13 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация содержит 250 страниц, включая 70 рисунков и 8 таблиц, и состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (110 наименований) и приложений на 6 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приводится обоснование актуальности научно-тех-иической проблемы применения УВ в системе тягового электроснабжения. Сформулированы цель и задачи диссертационной работы.

Первая глава посвящена обзору исследований по созданию управляемой СЭ. В ней рассмотрены перспективные системы электроснабжения постоянного тока; отмечены основные функции УВ в СЭ; сформулированы задачи диссертационной работы; обоснованы методы исследования.

Разработке преобразователей ТП постоянного тока способствовали работы Костенко И.Л., Круга К.Г., Маевского И. А., Поссе A.B., Соколова С.Д., Шляпошникова Б.М. и других.

С 1986 года промышленность выпускает только двенадцатипуль-совые выпрямительные агрегаты, применение которых на ТП позволяет сократить затраты материалов и повысить качество выпрямленного напряжения. Большой вклад в их разработку и внедрение внесли Шалимов М.Г., Барковский Б.С., Магай Г.С., Маценко В.П., Панфиль Л.С., Фишлер Я.Л., Пестряева Л.М. и другие.

На многих электрифицированных участках, особенно при пропуске высокоскоростных поездов, для обеспечения необходимого уровня напряжения на токоприемнике ЭПС целесообразно применять регулирование выпрямленного напряжения на шинах ТП, что позволит снять ограничения провозной и пропускной способностей.

Проблеме регулирования напряжения в тяговой сети посвящены работы Мирошниченко Р.И., Урманова Р.Н., Марквардта К.Г., Буркова А.Т., Аржанникова Б.А., Соколова С.Д., ДобровольскисаТ.П., Третьяка Т.П., Неугодникова Ю.П., Кислякова В. А. и других.

Внедрение УВ проводится за рубежом: на Польских и Японских железных дорогах, Государственных железных дорогах Италии.

Большой вклад в разработку и внедрение управляемых преобразователей на электрифицированных железных дорогах России внесли коллективы ВНИИЖТ, МГУПС (МИИТ), ПГУПС (ЛИИЖТ), УРГАПС (УЭМИИТ) и друтих организаций.

С 1986 г. сотрудниками кафедры "Электроснабжение железных дорог" ПГУПС под руководством д.т.н., профессора А.Т.Буркова совместно с МГУПС проводятся исследования по созданию перспективных СЭ: распределенного питания напряжением в контактной сети 3.0 кВ с продольной ЛЭП 12(24) кВ постоянного тока или 35 кВ переменного тока и повышенного напряжения 12(24) кВ постоянного тока. В данных системах предусматривается применение УВ на ТП и одноагре-гатиых автоматических пунктах питания .

С целью улучшения энергетических показателей УВ целесообразно применять фильтрующие устройства или компенсированные схемы. Наиболее перспективным способом повышения качества преобразования энергии на ТП является применение импульсных преобразователей с модуляцией тока заданной формы.

В результате анализа существующих выпрямительных схем сделано заключение о том, что на грузонапряженных высокоскоростных магистралях постоянного тока целесообразно использовать двенадца-типульсовые УВ, дополненные в обоснованных случаях устройствами, улучшающими качество электрической энергии.

В конце главы сформулированы задачи диссертационной работы и обоснованы методы исследования.

Во второй главе приведены теоретические исследования режимов работы и характеристик УВ.

Обоснован диапазон регулирования напряжения на шинах ТП постоянного тока при организации управляемой СЭ.

Для УВ разработана эквивалентная схема замещения. Составлены дифференциальные,алгебраические и логические уравнения переключения тиристоров и дано описание состояний УВ.

Период питающего напряжения разбит на 12 интервалов по 30 эл. град. Система уравнений в общем виде записана следующим образом:

(11 ¡з

е] ~5ш(91 + Эр; и]3 =е]3 -Ь31-^--К311р;

'.Р +'0+1)3 +'(]+2)3 'л + '0+1)1 +'0'+2)1 = ®>

$1(1 л + "УЗЬ 2 + К * 1 :а3 ) г

—1--^-+ + + к * 1]а3) + и, - ии+1) -

Г ^'0 + 1)1 +^ф0+1)2 +К*'0+1)з) р ^ /5;

~Ь(Л1) ^ к(1+1)^.!а+1)1+ ^ФО+Щ ь

+ К *1(¡+1)3) = л/ЗЕт вш^ + е№1))

¿('к^т) , п _. Ч _ Т С1(1П -1,)

I

а!

21-----^-----^ 210к " 'гя) ~ 1-21--~--К:21(>п ~ Ч) иш = е]1 - е() 11)1

Ф]2

0-31 ^н)— + 0*31 ~(Ь31 +Кя)10М)3 =

;"- е]5 ~ео+1)з

'$¡2 =1)2 +|фа:1)2» 'я = 1к - 'и; ^2 "¡и; 'к + "т := ^ I 'п ='с! ■ (0 В системе уравнений (1) использованы обозначения: j - номер фазы; 9) - начальный угловой сдвиг ЭДС соответствующей фазы; 0^+1)-начальная фаза соответствующего линейного напряжения; 1 - номер интервала; к, I, ш, п. g, 11- номера тиристоров, меняющие свои значения в зависимости от рассматриваемого интервала;

7t Я

6; — cot -i- а + у; 0Й1 =Gj + —= eot + oc + y + —;

6 6

к-ктр1 /ктрзieji = Kipiuj; ej2=V3uj; ej3=K*Uj;

и; =ej ~Lj —--jj-^--Rj(iji + V3iij2+K*ij3).

Для достоверной оценки энергетических показателей электроустановок использованы общие энергетические характеристики, которые определяются соотношениями между уровнями полной мощности и ее составляющих. Этой проблеме посвящены работы Демирчяна К.С., Буркова А.Т., Агунова М.В., Агунова A.B., Берковича Е.И.

При питании выпрямителей кривая первичного напряжения искажается незначительно, поэтому при анализе составляющих полной мощности напряжение принято синусоидальным.

При таком допущении полная мощность выпрямителя

S--U,I, -U lli2(1) + ZI2 , (2)

Активная мощность определяется основной гармонической

Р = Р,(1) ;=UiI|(i)Cosq>(i), (3)

Реактивная мощность Q| = д/sf -Р^ = -Jsf -Рщ) • (4)

Реактивная мощность Q] состоит из двух составляющих: реактивной мощности основной гармонической составляющей

Qi(irWi(i)sin4ni) (5)

и мощности искажения, зависящей от высших гармонических составляющих тока,

В результате Qt - /oi(1) + D2 . (7)

На основании анализа составляющих полной мощности УВ составлено уравнение энергетического баланса

S-V^ + of (8)

и получено выражение, используемое в работе для оценки козффици-

р

ента мощности, X = . . (9)

r + QilD+D2

Для анализа качества выпрямленного напряжения и первичного тока применен метод Фурье.

При глубоком регулировании выпрямленного напряжения требуется улучшение гармонического состава первичного тока и выпрямленного напряжения, которое возможно осуществить с помощью асимметричного способа управления тиристорами схемы. Одним из вариантов данного способа является работа тиристоров отдельных мостов схемы с неодинаковыми углами управления ар^ад.

Перспективным способом улучшения качества напряжения на шинах ТП является применение импульсных преобразователей переменно-постоянного тока, позволяющих методом многократного переключения тиристоров на одном периоде питающего напряжения модулировать ток заданной формы.

В третьей главе выполнен обзор математических моделей преобразователей. Отмечено, что разработанные математические модели таких авторов, как Короткой Б.А., Ппахтына Е.Г., Штин А.Н., обладают достаточной степенью достоверности. Их общим недостатком является сложность расширения возможностей модели.

В данной работе предложен способ математического моделирования УВ с помощью пакета моделирующих программ NAP - универсальной программы анализа и оптимизации нелинейных схем - путем разработки макромоделей тиристорного плеча и трансформатора, являющихся составными частями двенадцатипульсового УВ.

Схема управляемого тиристорного выпрямительного агрегата в

и

системе тягового электроснабжения представлена на рис. 1.

Преобразовательный трехфазный трансформатор с учетом принятых допущений описан следующим образом. Обмотки трансформатора представлены последовательно соединенными активными сопротивлениями и индуктивностями. Между всеми обмотками имеется взаимная индукция с коэффициентами Мц, М13, М23, Мн, Mj,(, М34.

Модель тиристора основана на использовании модели полупроводникового диода, имеющейся в библиотеке моделей программы NAP.

Вольт-амперная характеристика диода в указанной модели описывается выражением

[(Is/VT)ud,ud<0,

где Is - обратный тепловой ток р-п-перехода; Vi=kT/e - температурный потенциал перехода; к - постоянная Больцмана; е - заряд электрона; Т - абсолютная температура; Uj - напряжение на переходе.

Проводимость gs (См) тиристора моделируется сигналом управления х; двумя значениями 0 и N. Диффузионная и барьерная емкости приняты нулевыми.

Прямоугольный сигнал управления каждым из 12 плеч преобразователя формируется путем усиления и ограничения до 0.5 амплитуд синусоидальных функций управления (ХО...XI1) и добавления основания 0.5: Yj = 0.5 4 —arctg(X;/10~6), i=0,l,...ll. (11)

71

Из описания следует, что с учетом округления, сигналы Y; в окрестностях точек ti=-!-(k-i), k=0,l,2,...; i=0,l,...ll (12) 2f 6

быстро меняют значения с 0 на 1 или с 1 на 0, а на остальных интервалах принимают значения 0 или 1,

ПОкВ А Т В Т С

3.3 кВ

Рис.¡.Управляемый тиристорный выпрямительный агрегат по двенадцатипульсовой схеме

выпрямления с последовательным соединением мостов в системе тягового электроснабжения

С целью проверки достоверности математической модели выполнены теоретические расчеты и вычислительные эксперименты с оценкой показателей шестипульсового и двенадцатипульсового выпрямителей. Проведены экспериментальные исследования тиристорно-диодного шестипульсового выпрямительного агрегата на макете.

Сравнение результатов исследований с показателями, полученными на математической модели, позволило сделать вывод о достоверности математической модели, поскольку максимальное значение погрешности не превысило 5 %.

На математической модели исследованы характеристики УВ, который предполагается использовать на унифицированных ТП при реконструкции СЭ Октябрьской железной дороги. В состав последнего входят трансформатор типа ТРДТНП-20000/110 ИУ1 и двенадцати-пульсовый УВ, собранный на тиристорах Т-173-2000.

Для данного УВ получено семейство внешних характеристик и регулировочные характеристики, на основании которых построена искусственная стабилизированная внешняя характеристика, обеспечивающая заданный уровень напряжения на шинах подстанции.

Исследованы зависимости коэффициента мощности X УВ от тока нагрузки 1<) и угла управления а (рис.2). Отмечено существенное снижение X при а>20 эл.град. Так, при номинальном токе нагрузки X. в диапазоне изменения а=0...20 эл.град. уменьшается от 0.96 до 0.9, в то время как при увеличении а от 20 до 40 эл.град. — от 0.9 до 0.73. Изменение коэффициента полезного действия с увеличением глубины регулирования незначительно (рис.3).

Проанализирован спектральный состав первичного тока и выпрямленного напряжения исследуемого УВ. С целью достижения требуемых значений псофометрического напряжения на выходе СФ В и ограничения значения любой гармоники до 100 В выполнен выбор

Рис.2. Зависимость коэффициента мощности от тока нагрузки при изменении угла управления (иш)

Рис.3. Зависимость коэффициента полезного действия от тока нагрузки при изменении угла управления П-Ьц)

параметров резонансно-апериодического однозвенного СФ. В зависимости от диапазона регулирования необходимо изменение его параметров. Емкость СФ при а=20 эл.град, составляет 400 мкФ, при а=40 эл.град. - 650 мкФ. Минимальная емкость типовых СФ - 250 мкФ. Таким образом, при и>20 эл.град. требуется значительное увеличение емкости СФ, что является экономически нецелесообразным.

В заключение получен вывод о необходимости выбора допустимого диапазона регулирования по критерию, связывающему мощность сглаживающего фильтра и допустимый уровень мешающего влияния.

С целью улучшения гармонического состава первичного тока ij и выпрямленного напряжения u<j проанализированы алгоритмы асинхронного управления тиристорами отдельных мостов схемы.

Исследования энергетических показателей УВ при осрЗДп свидетельствуют о незначительном повышении коэффициента мощности -на 0.134 %; существенном снижении коэффициента пульсации - на 11.6 % при 04=24 эл.град. и ац=1 В эл.град.(в сравнении с симметричным управлением при ai=an=21 эл.град) При этом значительно улучшается гармонический состав i¡ и u,i

Данный способ рекомендован для практической реализации.

Проведены исследования аварийных токов при защите тяговой сети с помощью УВ. В результате получен вывод об улучшении параметров процесса отключения тока КЗ в случае применения УВ. Так, при анализе КЗ на выходе одного моста выпрямителя и блокировании импульсов управления до второй коммутации, аварийный ток снижается в 1.12 раза при а-20 эл.град. в сравнении с огО эл.град. и уменьшается время отключения КЗ на 0.001 с.

Выполнен анализ гармонического состава напряжения обмотки нетяговых потребителей 10 кВ. Результаты анализа свидетельствуют об увеличении степени искажения напряжения с ростом угла управления

тиристорами УВ. Так, гармоническая составляющая порядка п=11 возрастает с 3.6% до 5.1 % в диапазоне изменения а от 0 до 20 эл.град. Следовательно, с точки зрения качества напряжения обмотки 10 кВ также необходимо ограничение диапазона регулирования а.

Четвертая глава посвящена анализу результатов экспериментальных исследований тиристорных выпрямителей, выполненных:

- на макете преобразователя, состоящем из питающего трехфазного трансформатора типа ИВ8-1000-380/220 и тиристорно-диодного шес-типульсового мостового выпрямителя, входящего в состав преобразователя частоты ТПТР-10-400-200-50 заводского исполнения;

- на ТГ1 Мельничный Ручей Октябрьской ж. д. испытательного полигона СЭ 12(24) кВ на двенадцатипульсовом УВ.

На макете выполнены измерения средних значений выпрямленных напряжения и тока, действующих значений первичных фазного тока и напряжения, мощности в номинальном режиме при условии измене-1шя угла управления а=0...45 эл.град. С помощью шлейфового осциллографа Н-145 получены осциллограммы первичных фазного напряжения и тока, вторичных линейного напряжения и фазного тока, выпрямленных напряжения и тока. Формы полученных кривых соответствуют теоретическим представлениям и совпадают с кривыми, полученными в ходе математического моделирования. Исследованы аварийные режимы работы данного агрегата.

На основании результатов экспериментальных исследований сделан вывод о достоверности разработанной математической модели.

УВ, установленный на тяговой подстанции Мельничный Ручей, испытан на холостом ходу и подготовлен к проведению исследований в системе повышенного напряжения 12 кВ.

Рассмотрено использование УВ на главных тяговых подстанциях в системе распределенного питания.

В итоге даны рекомендации об использовании УВ на тяговых подстанциях для создания системы управляемого электроснабжения.

Заключение

В результате проведенных в работе исследований получены следующие результаты:

1. Одним из основных направлений совершенствования СЭ при реконструкции и электрификации новых участков является применение УВ, обеспечивающих требуемый уровень напряжения у токоприемников поездов и реализацию энергосберегающих технологий путем гибкого регулирования напряжения; повышение надежности работы основного электрооборудования и реализацию тепловой защиты контактной сети за счет применения бесконтактного ограничения и отключения токов питающих линий.

Рациональными в этом случае являются тиристорные двенадца-типульсовые двухмостовые схемы последовательного тала.

2. Построена математическая модель преобразователя с различными конфигурациями обмоток трансформатора и выпрямительных установок (ВУ), позволяющая проводить вычислительные эксперименты в рабочих и аварийных режимах для оценки энергетических характеристик и анализа переходных процессов при отключении токов нагрузки и коротких замыканий.

Выполнена оценка достоверности модели и погрешностей, вносимых в результаты анализа на модели, которые не превышают 5 %.

3. Гибкое регулирование напряжения на шинах ТП при решении задач обеспечения заданного уровня напряжения на токоприемниках поездов, перераспределения нагрузок между подстанциями, защиты контактной сети от перегрева и других задач обеспечивается УВ пу-

тем автоматического задания фазовых углов включения тиристоров (угол управления а). В рабочем диапазоне тяговых нагрузок угол управления с учетом возможных отклонений напряжения питающей сети может кратковременно достигать значения аг,их^=40 эл.град.

Для режимов выпрямления при 0 < а < 40 эл.град. коэффициент мощности А, и коэффициент волнистости \у изменяются соответственно в следующих границах: 0.96 > Я. > 0.73; 0.025 < '.V < 0.068, что обусловливает снижение энергетических показателей ТП.

Для повышения эффективности применения УВ необходимо использовать средства снижения реактивной мощности питающей сети и переменной составляющей выпрямленного напряжения.

4. Одним из способов улучшения энергетических показателей является применение рациональных алгоритмов переключения тиристоров УВ. Исследован и предложен для практического использования алгоритм асимметричного управления двух мостов с ар^осц, существенно улучшающий качество выпрямленного напряжения и ограничивающий высшие гармонические первичного тока. Так, при а{=24

эл./рад. и ац--18 эл.град., соответствующих симметричному управлению при а1=ац~21 эл.град., коэффициент волнистости снижается на 11.6%.

5. Дополнительными средствами повышения коэффициента мощности а и уменьшения коэффициента волнистости \\' в обоснованных случаях могут служить фильтро-компенсирующие устройства.

Для обеспечения требуемого уровня псофометрического напряжения требуется увеличение емкости основного звена апериодического

СФ в 1.5-1.6 раза (при «=20 эл.град.) в сравнении с типовыми решениями для ТП с неуправляемыми выпрямителями.

Устройства компенсации реактивной мощности должны выполняться на основе регулируемых конденсаторно-тирнсторных установок.

Максимальное значение угла управления а в длительных режимах с учетом применяемых средств улучшения энергетических показателей должно определяться на основании технико-экономических расчетов.

Перспективным решением для улучшения энергетических показателей ТП с регулируемым напряжением является применение импульсных преобразователей с модуляцией тока и напряжения заданных форм.

6. Реализация функций бесконтактного отключения токов КЗ с помощью УВ достигается блокированием управляющих импульсов тиристоров по сигналу от системы быстродействующей защиты, установленной в цепях выпрямленного тока. Для уменьшения времени отключения в режимах перегрузок и КЗ блокирование должно происходить до первой или второй коммутации от момента КЗ, что может быть обеспечено при времени срабатывания защиты не более 1 мс.

7. Отключение токов КЗ блокированием управляющих импульсов тиристоров не вызывает1 перенапряжений на шинах ТП вследствие рекуперации энергии в питающую сеть через тиристоры, находящиеся в проводящем состоянии, в цепи с протиио-э.д.с. сети.

Для повышения устойчивости УВ при КЗ рекомендуется шунтировать выходные цепи ВУ диодом для образования контура свободного обмена энергией в цепи короткого замыкания, минуя тиристоры выпрямительной установки.

8. Анализ энергетических показателей на математической модели

проектируемого УВ с трансформатором ТРДТНП-20000/110ИУ1, предназначенного для унифицированной ТП постоянного тока, показал, что в преобразователе с одинарной трансформацией и дополнительной обмоткой напряжением 10 кВ наблюдается заметное влияние процессов в тяговых обмотках на форму напряжения нетяговой обмотки. Так, коэффициент несинусоидальности в диапазоне изменения О < а < 20 эл.град. увеличивается с 4.5% до 8%. 9. На основе УВ по двенадцатипульсовой двухмостовой схеме последовательного типа разрабатываются варианты СЭ распределенного питания 3.3 кВ.

Для перспективной СЭ повышенного напряжения разработан УВ напряжением 12 кВ мощностью 15 МВА, установленный на испытательном полигоне Мельничный Ручей-Ладожское Озеро Октябрьской железной дороги.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Бурков А.Т., Лузина Е.Ю., Волненков Д.Г. Перспективы использования управляемых выпрямителей для совершенствования системы электроснабжения постоянного тока //Автоматизированные электромеханические системы: Межвуз. сб. науч. тр./Новосибирский гос. технический университет.- Новосибирск, 1993.- с.70-74.

2. ПузинаЕ.Ю. Модель управляемого двенадцатипульсового выпрямителя 12 кВ // Перспективные системы и совершенствование устройств электрической тяги на железнодорожном транспорте и электромашиностроении // Тез. докл. научно-технической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения чл.-корр. АН СССР А.Е.Алексеева-Л.: ЛИИЖТ, 1991,-С. 81.

3. Пузина E.IO. Двенадцатипульсовые управляемые полупроводниковые выпрямители тяговых подстанций./ Тез. докл. 51-й научно-технической конференции молодых ученых и специалистов - JI., ЛИЙЖТ, 1991.-С. 78.

4. Пузина ЕЛО. Характеристики управляемого 12П выпрямителя ./ Тез. докл. 52-й научно-технической конференции молодых ученых и специалистов-Л., ЛИИЖТ, 1992.-С. 104.

5.Пузина ЕЛО., Волненков Д.Г. Математическое моделирование управляемых выпрямителей //Разработка и исследование автоматизированных средств контроля и управления для предприятий железнодорожного транспорта: Межвуз. темат. сб. науч. тр./ Омский ин-т инженеров ж.-д. трансп. - Омск, 1993.- С. 34-39.

6.Пузина Е.Ю-. Разработка математической модели управляемого преобразователя // Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта в новых условиях развития Дальневосточного региона: Тез. докл. XXXVIII-й Всероссийской научно-практической конференции- Хабаровск, ДВГАПС, 1993.-С. 55-57.

7.Пузина E.IO. Анализ энергетических показателей тиристорного выпрямителя при несимметричных алгоритмах управления // Актуальные проблемы железнодорожного транспорта Восточной Сибири: Межвуз. сб. науч. тр. /ИРИИТ,- Иркутск, 1997.- С. 102-106.

8.Пузина ЕЛО. Энергетические показатели тягового тиристорного преобразователя // Актуальные проблемы железнодорожного транспорта Восточной Сибири: Межвуз. сб. науч. тр. / ИРИИТ,- Иркутск, 1997.-С. 107-115.

9.Пузина ЕЛО. Внешние характеристики управляемого двенадцати-пульсового выпрямителя системы электроснабжения постоянного тока 12 кВ// Современные проблемы электрификации железных дорог России : Св. науч. тр. / ПГ'УПС. - СПб., 1998,- С. 39-43.

Ю.Бурков А.Т., Лузина Е.Ю. Анализ гармонического состава выпрямленного напряжения и первичного тока тягового управляемого выпрямителя // Современные проблемы электрификации железных дорог России: Сб. науч. тр./ ПГУПС. - СПб., 1998,- С. 114-124. 11 .Бурков А.Т., Лузина Е.Ю. Моделирование глухих коротких замыканий в тяговом тнристорном выпрямителе // Вопросы научно-технического прогресса на железнодорожном транспорте: Межвуз. сб. науч. тр. / САММИТ. - Самара, 1998 (в печати).

12. Бурков А.Т., Лузина Е.Ю. Математическое моделирование тягового тиристорного выпрямительного агрегата // Вопросы повышения эффективности и надежности систем электроснабжения: Межвуз. сб. науч. тр. / ДВГУПС.- Хабаровск, 1998 (в печати).

13.Пузина Е.Ю. Повышение эффективности системы электроснабжения постоянного тока // Тез. докл. научно-практической конференции - Омск, ОМГАПС, 1998 (в печати)

Подписано к печати 24т* :Усл.печ«л= 1,5" Печать офсетная. Бумага для множит.апп. Формат 60x84 1/16 Тираж 100 экз. Заказ !/$6\

Тип. ПГУПС 190031, С-Петербург, Московский пр., 9