автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Снижение влияния электровозов переменного тока на форму напряжения в тяговой сети электрифицированных железных дорог

На правах рукописи

904614213

КАБАЛЫК Юрий Сергеевич

СНИЖЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ЭЛЕКТРОВОЗОВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА НА ФОРМУ НАПРЯЖЕНИЯ В ТЯГОВОЙ СЕТИ ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

Специальность 05.22.07 - Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация

2 5 ноя 2010

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Хабаровск-2010

004614213

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшег профессионального образования «Дальневосточный государственный универси' путей сообщения» (ДВГУПС).

Научный руководитель:

доктор технических наук, доцент Кулинич Юрий Михайлович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Власьевский Станислав Васильевич

кандидат технических наук, доцент Овсейчик Сергей Здиславович

Ведущая организация:

ГОУ ВПО «Иркутский государственный университет путей сообщения»

Защита диссертации состоится «9» декабря 2010 г. в 10 час. 00 мин. на засед нии диссертационного совета ДМ218.003.06 при ГОУ ВПО «Дальневосточны государственный университет путей сообщения» по адресу: 680021, г. Хабарове ул. Серышева, 47, аудитория 204.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Дальневосточ ный государственный университет путей сообщения».

Автореферат разослан «_»_2010 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью учреждения, просим выслать в адрес диссертационного совета университета ДМ218.003.06.

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

Учёный секретарь диссертационного совета доктор технических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В Российской Федерации на электрифицированных ли-шях железных дорог осуществляется более двух третей от общего объема перево-ок, производимых всем железнодорожным транспортом страны. Ежегодно ОАО Российские железные дороги» потребляет почти 5 % от общего количества элек-оэнергии, произведенной в стране.

Практически все электровозы переменного тока, используемые на российских келезных дорогах, имеют тяговые двигатели постоянного тока. Преобразователи, рименяемые на электровозах, имеют относительно низкий коэффициент мощно-ти, который, как правило, не превышает 0,85. Кроме того, работа этих преобразо-ателей вызывает не только искажение формы потребляемого тока электровоза, но (как следствие) искажение формы напряжения на токоприемнике электровоза, скажение тока и напряжения являются показателем низкого качества потребления лектроэнергии. В связи с этим при работе электровозов снижаются показатели ка-ества электрической энергии в тяговой сети, что отрицательно сказывается на ней тяговой сети).

Искажение формы напряжения в тяговой сети вызывает появление потерь раз-ичной природы, в том числе технических и метрологических. В частности, низкое ачество электрической энергии в тяговой сети при работе электровозов приводит к нижению эффективности как электровоза, так и системы электрической тяги в це-ом. В условиях рыночных взаимоотношений между поставщиками и потребителя-и электрической энергии одним из приоритетных направлений является повыше-ше энергоэффективности электрических потребителей и, как следствие, поддержа-ие качества электрической энергии на высоком уровне.

Целью диссертационной работы является разработка и исследование устрой-тва, позволяющего уменьшить искажение формы напряжения в тяговой сети пе-еменного тока, возникающее при работе электровозов.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- предложить новый способ уменьшения искажения напряжения в тяговой се-и и разработать устройство, реализующее этот способ (компенсатор искажения апряжения);

-разработать математическую модель системы «тяговая подстанция - контактная еть - электровоз, оборудованный компенсатором искажения напряжения»;

- провести теоретическое, компьютерное и физическое исследование работы азработанного компенсатора искажения напряжения;

- оценить экономическую эффективность от внедрения разработанного компен-атора искажения напряжения.

Методика исследований. Исследования основаны на применении методов теории лектрических цепей, теории дифференциальных уравнений, теории автоматического

управления и вычислительного эксперимента. При определении параметров работ компенсатора искажения напряжения применялись методы математического модели рования, с использованием пакета прикладных программ ОгСАБ, и физического мо делирования, с использованием разработанной физической модели.

Достоверность научных положений и результатов диссертационной работь подтверждается их корректным обоснованием, использованием апробированног математического аппарата и результатами вычислительных и натурных физически экспериментов на основе современного оборудования.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- разработан способ уменьшения искажения формы напряжения в тяговой се ти переменного тока посредством генерации в неё тока компенсатора искажени напряжения;

- обоснована структура компенсатора искажения напряжения как источника то ка компенсации, устанавливаемого на электровозе;

-разработана математическая модель системы «Тяговая подстанция - контакта сеть - электровоз, оборудованный компенсатором искажения напряжения».

Практическая ценность заключается в том, что:

- применение разработанного компенсатора искажения напряжения на электро возах переменного тока позволяет полностью устранить свободные высокочастот ные колебания напряжения в тяговой сети, а также уменьшить провал этого напря жения во время коммутации;

- применение разработанного компенсатора повышает коэффициент мощносто электровоза на 0,2-1,6 % в зависимости от режима его работы;

- изготовлена физическая модель системы «тяговая подстанция - контактная се - электровоз, оборудованный компенсатором искажения напряжения», позволяющ наглядно оценить эффект от применения разработанного компенсатора;

-выполнен подбор оборудования для изготовления компенсатора искажени напряжения и рассчитана экономическая эффективность от его внедрения на элек тровозе.

Внедрение результатов работы. Изготовлено устройство, позволяющее улуч шить сетевое напряжения, которое внедрено в электроаппаратном цехе ремонтног локомотивного депо Белогорск-Восточный.

На защиту выносятся:

- обоснование разработанного способа уменьшения искажения формы напряжен: в тяговой сети путем установки на электровозе источника тока компенсации;

-обоснование разработанной математической модели «тяговая подстанция контактная сеть - электровоз, оборудованный компенсатором искажения напряже ния»;

- обоснование результатов теоретических и экспериментальных исследовани . по уменьшению искажения напряжения в тяговой сети.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и её ре-* зультаты докладывались и обсуждались:

- на 5-й Международной научной конференции творческой молодежи «Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке» (Хабаровск, 17-19 апреля 2007 года), ДВГУПС;

-на 45-й Международной научно-практической конференции ученых транспортных вузов, инженерных работников и представителей академической науки (Хабаровск, 7-9 ноября 2007 года), ДВГУПС;

- на Международной научно-практической конференции ученых транспортных вузов, инженерных работников и представителей академической науки (Хабаровск, 13-14 ноября 2008 года), ДВГУПС;

-на 11-м Краевом конкурсе-конференции молодых ученых и аспирантов (Хабаровск, 21 января 2009 года), ТОГУ;

- на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке» (Хабаровск, 22-24 апреля 2009 года), ДВГУПС;

- на Межвузовской научно-практической конференции «Транспортная инфраструктура Сибирского региона» (Иркутск, 12-15 октября 2009 года), ИрГУПС;

- на 12-м Краевом конкурсе молодых ученых и аспирантов (Хабаровск, 19 января 2010 года), ТОГУ;

-на Всероссийской научно-практической конференции «Научно-технические проблемы транспорта, промышленности и образования» (Хабаровск, 21-23 апреля 2010 года), ДВГУПС;

- на заседаниях кафедры «Электроподвижной состав» ДВГУПС.

Публикации ичличный вклад автора. По материалам диссертации опубликовано

17 научных работ, из них три статьи в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях перечня ВАК Минобрнауки России и два патента РФ на изобретение.

Автором разработаны математическая и физическая модели, выполнены аналитические расчеты и значительная часть экспериментов, обоснована структура и система управления компенсатором искажения напряжения, проведены систематизация и анализ результатов.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, библиографического списка и приложений. Объем работы составляет 177 страниц машинописного текста, включает 87 рисунков, 9 таблиц, два приложения на 5 страницах и библиографический список из 104 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность и значимость диссертационной работа. Проведен краткий анализ состояния исследуемого вопроса и возможные пути решения поставленной задачи.

Научной основой работы послужили исследования, посвященные повышени энергоэффективности электровозов, выполненные такими учеными, ка Б.Н. Тихменев, JI.M. Трахтман, В.Д. Тулупов, В.А. Кучумов, В.Б. Похел JI.A. Мугинштейн, Ю.М. Иньков, H.A. Ротанов, В.П. Феоктистов, P.P. Мамоши А.Н. Савоськин, В.М. Антюхин, A.JI. Лозановский, H.H. Широченко, Н.С. Назаро Б.И. Хомяков, Ю.А. Басов, C.B. Власьевский, Ю.М. Кулинич, Р.И. Мирошниченк А.И. Лещев, В.В. Литовченко, а также другими учеными и специалистами.

В первой главе дается анализ причин возникновения искажения формы н пряжения в тяговой сети и влияние этого искажения на качество электроэнерги рассмотрены способы уменьшения этого искажения, сформулированы цель и зад чи в рамках настоящего научного исследования.

Причиной искажения напряжения на токоприемнике электровоза являютс процессы коммутации вентилей ВИП в совокупности с особенностями тяговой с ти, к которым преимущественно относится распределенная ёмкость.

Схема одностороннего пи тания участка тяговой сети электровозом приведена н рис. 1. Во время коммутаци вентилей преобразователя час вторичных обмоток тяговог трансформатора закорачива ся открывающимися и закрь вающимися вентилями. 3 вызывает резкое увеличени скорости изменения потре ляемого тока электровоза при коммутации. Повышенное значение скорости измен ния тока электровоза вызывает значительное падение напряжения на индуктивны элементах цепи протекания тока. В результате этого напряжение в тяговой сети начале коммутации уменьшается на величину AUhk. а при окончании её увеличив ется на величину AUKK. При отсутствии распределенной ёмкости контактной сет это изменение напряжения будет происходить практически мгновенно (рис. 2, а).

Однако, несмотря на это, реальная тяговая сеть обладает распределенной ёмко стью, которая определенным образом изменяет форму напряжения и тока в тягово сети. Ёмкость тяговой сети препятствует резкому изменению напряжения в ней пр коммутации вентилей преобразователя электровоза, в результате этого изменени напряжения происходит медленнее. При этом возникают свободные высокочастот ные колебания тока и напряжения в тяговой сети, которые дополнительно искажа ют форму напряжения в тяговой сети (рис. 2, б). Свободные высокочастотные ко лебания напряжения имеют на токоприемнике электровоза большие амплитудь нежели на тяговой подстанции, а колебания тока, наоборот, имеют большие ампли

1 ■ - i Ьт

Umsincüt

0 Lkc , гкс > С кс ув2 sT З d

фи,

I

Тяговая

подстанция Контактная сеть Электровоз

Рис. 1. Схема одностороннего участка тяговой сети с электровозом

ды на тяговой подстанции. Амплитуда свободных высокочастотных колебаний ависит от величины резкого изменения напряжения (ДиНк и Дикк), которая в свою чередь зависит от скорости изменения потребляемого тока электровоза.

а б

Рис. 2. Форма кривой установившегося напряжения на шинах тяговой подстанции

(штриховая линия) и на токоприемнике электровоза (сплошная линия) при отсутствии (о) и при наличии (б) распределенной емкости в контактной сети

В соответствии с ГОСТ 13109-97 одним из показателей качества электрической нергии является коэффициент искажения синусоидальности кривой междуфазного фазного) напряжения Ки. Коэффициент Ки характеризует степень отклонения ормы напряжения от синусоидальной формы. Стандарт устанавливает нормально предельно допустимые значения этого коэффициента. При снижении по вине по-ебителя качества электроэнергии (повышение коэффициента искажения сину-оидальности кривой напряжения) поставщики электроэнергии вправе применить трафные санкции в виде надбавок к тарифу.

Кроме того, следует учитывать и потери от несинусоидальности напряжения, ольшое влияние несинусоидальность напряжения оказывает на силовые транс-орматоры связи с энергосистемой, конденсаторные установки, а также на другие иды электрооборудования, вызывая в них добавочные потери различной природы \ повышенный износ, включая ускоренное старение изоляции. Также свободные ысокочастотные колебания напряжения могут вызвать сбои в работе электронной паратуры системы управления электровоза.

К наиболее известным способам уменьшения влияния электровозов на форму итающего напряжения следует отнести способ разнофазного управления преобра-ователями электровоза, а также способ одновременной коммутации вентилей пре-бразователя с использованием разрядного диодного плеча.

Идея способа разнофазного управления заключается в разнесении во времени одачи импульсов управления на различные группы преобразователей. При этом оммутация тиристоров в этих преобразователях будет происходить поочередно, лагодаря этому провал напряжения на токоприемнике электровоза уменьшится, ри величине задержки подачи импульсов, равной полупериоду свободных высо-

кочастотных колебаний напряжения, колебания напряжения, вызванные одной группой преобразователей, будут в противофазе накладываться на колебания напряжения, вызванные другой группой преобразователей, уменьшая тем самым общее искажение формы напряжения в тяговой сети.

Однако, несмотря на видимый эффект, способ разнофазного управления не позволяет полностью исключить высокочастотные колебания напряжения. Это связано с тем, что первая полуволна колебаний напряжения оказывается нескомпенси-рованной. В силу затухающего характера колебаний происходит компенсация полуволн напряжения, имеющих различную амплитуду, не позволяющую осуществить их полную компенсацию. В результате этого в кривой напряжения на токоприемнике электровоза остаются высокочастотные колебания напряжения, ухудшающие его форму.

Идея способа одновременной коммутации вентилей преобразователя заключается в том, что во время сетевой коммутации импульсы управления подаются не только на открывающиеся на этой зоне регулирования тиристоры, но и на другие тиристоры выпрямительно-инверторного преобразователя. При этом скорость изменения тока электровоза во время сетевой коммутации уменьшается, следовательно, уменьшается и провал напряжения в тяговой сети во время коммутации. Это в свою очередь способствует уменьшению амплитуды свободных колебаний напряжения. К основным недостаткам этого способа следует отнести уменьшение только высокочастотных колебаний напряжения, вызванных сетевой коммутацией, тогда как высокочастотные колебания напряжения, вызванные фазной коммутацией, остаются без изменений.

В этой связи было решено разработать принципиально новое устройство, устанавливаемое на электровозе, которое позволит кардинально уменьшить искажение формы напряжения в тяговой сети.

Во второй главе дано описание пакета программ ОгСАБ и разработанной математической модели системы «тяговая подстанция - контактная сеть - электровоз», которая выполнена в представленном пакете программ.

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

Модель тяговой подстанции представляет собой последовательно соединенные источник переменного синусоидального напряжения, активное сопротивление и индуктивность, приведенные к вторичной обмотке трансформатора подстанции.

Модель контактной сети представляет собой однородную линию с распределенными параметрами, которая представлена в виде схемы, состоящей из последовательного соединения однотипных участков длиной с!х. В качестве однотипного участка была взята Г-образная схема, моделирующая контактную сеть длиной с!х=400 м, раз-

аботанная учеными кафедры «Электрическая тя-а» МИИТа под руководством профессора .Н. Савоськина (рис. 3). Приведенная модель аиболее точно отражает электромагнитные провесы, происходящие в контактной сети.

В качестве модели электровоза принята силовая хема пассажирского электровоза ЭП1, широко аспространенного на сети железных дорог пере-енного тока. На этом локомотиве установлен ансформатор ОНДЦЭ-5700/25У2. Исходя из того, rCAD отсутствует модель многообмоточного трансформатора, тяговый транс-орматор электровоза выполнен в виде конфигурации из нескольких двухобмоточ-ых трансформаторов. Параметры такой схемы взяты из расчетов, проведенных рофессором C.B. Власьевским.

Модель выпрямительно-инверторного преобразователя представляет собой осьмиплечевую тиристорную мостовую схему. В качестве модели тиристора ис-ользовалась модель, взятая из библиотек программы OrCAD, параметры которой ыли изменены в соответствии с условиями решаемой задачи.

Модель тягового двигателя разрабатывалась для двух режимов работы электро-оза: режима тяги и режима рекуперативного торможения. При этом влияние вих-евых токов не учитывалось, поскольку они качественно не влияют на процессы, фоисходящие в тяговом двигателе при установившемся режиме.

Для проверки точности принятой модели было проведено её моделирование и равнение полученных результатов (диаграмм токов и напряжений) с результатами атурных испытаний. В качестве экспериментальных данных были взяты осцилло-аммы, полученные ВНИИЖТом для электровоза ЭП1 на опытном кольце в Щер-инке. В качестве показателя соответствия принятой модели был выбран коэффи-иент детерминации R2, который составил: для диаграмм напряжения R2 = 0,967; я диаграмм тока R2 = 0,988. Указанные величины коэффициента R2 свидетельст-уют о том, что выполненная модель системы «тяговая подстанция - контактная еть - электровоз» в полной мере отражает электромагнитные процессы, происхо-щие в реальной системе.

В третьей главе приведено описание предлагаемого способа уменьшения ис-ажения формы напряжения в тяговой сети и разработанного устройства - компен-атора искажения напряжения.

Предлагаемый способ улучшения формы напряжения можно рассмотреть на римере схемы замещения, показанной на рис. 4. На схеме приняты следующие бозначения: ЕТ1] - эдс тяговой подстанции, £„,= U^sincot; LK - сосредоточенная ндуктивность контактной сети и тяговой подстанции; Скс - сосредоточенная ем-ость контактной сети; Ц. - индуктивность тягового трансформатора электровоза;

Рис. 3. Модель участка контактной сети

что в библиотеках программы

УБ - коммутируемый вентиль ВИП; - индуктивность цепи выпрямленного тока; - эдс тяговых двигателей.

а б

Рис. 4. Схема замещения системы «тяговая подстанция - контактная сеть - электровоз» во время коммутации (а) и после её окончания (б)

Во время коммутации (рис. 4, а) в тяговой сети протекает ток электровоза ц обладающий большой скоростью изменения. Наличие этого тока, как отмечалось ранее, создает значительное падение напряжения на индуктивных элементах (Ьк и Ц). Это приводит к возникновению переходного процесса и появлению тока ¡с колебательного контура: «ёмкость тяговой сета - индуктивность тяговой сети» (рис. 4, б). При окончании коммутации ток электровоза ¡т становится равным току нагрузки ^.который пропорционален коэффициенту трансформации тягового трансформатора электровоза.

Ток ¡с состоит из двух составляющих: ¡'с и (рис. 4, б), которые обратно пропорциональны индуктивностям Ь„ и Ьт+Ьа (или только Ь, во время коммутации) соответственно. Поскольку приведенное значение индуктивности гораздо больше значения индуктивности Ц, то во внекоммутационный интервал времени ток 1"с будет практически отсутствовать, поэтому можно считать, что ¡С~ГС.

Свободные высокочастотные колебания напряжения в сети вызываются попеременной разрядкой и зарядкой ёмкости С« током ¡с. Диаграмма напряжения на токоприемнике электровоза ит, а также диаграмма тока подстанции ¡тп, тока электровоза ¡т и тока колебательного контура ¡с приведены на рис. 5.

Изучив природу свободных высокочастотных колебаний напряжения в тяговой сети было установлено, что для уменьшения этих колебаний необходимо снизить величину тока ¡с. Это возможно если сгенерировать в тяговую сеть ток компенсации ¡ком заданной формы, который, при сложении с током ¡с, уменьшит величину последнего.

а

на токоприемнике (а) и токов в тяговой сети (б)

Для полной компенсации свободных высокочастотных колебаний в тяговой сети форма тока ¡ком должна быть зеркальным отражением формы тока ¡с относительно оси времени.

Чтобы уменьшить свободные высокочастотные колебания в тяговой сети указанным способом, требуется источник тока компенсации ¡ком. Наиболее подходящим местом установки такого источника тока ИТ является электровоз, поскольку именно он является генератором высших гармоник. На электровозе источник тока ИТ должен быть установлен в цепь вторичной обмотки тягового трансформатора Тр электровоза. В этом случае ток компенсации будет передаваться в контактную сеть через тяговый трансформатор электровоза (рис. 6).

Рис. 6. Подключение источника тока компенсации в цепь вторичной обмотки тягового трансформатора электровоза

При указанном способе подключения ИТ, хотя и существует вероятность того, что ток компенсации ¡ком будет замыкаться через цепь выпрямленного тока, однако этого не произойдет, поскольку индуктивность цепи выпрямленного тока гораздо больше приведенной индуктивности цепи переменного тока: Ьпер = Ьт +

Предложенный способ уменьшения свободных высокочастотных колебаний в тяговой сети реализуется посредством разработанного компенсатора искажения напряжения. Структурная схема этого компенсатора, включенного в схему электровоза, и его система управления представлены на рис. 7.

Компенсатор включает: датчик напряжения ДН, датчик тока ДТ, систему управления компенсатором СУ, транзисторно-диодный мост ТДМ, дроссель связи накопительный конденсатор С и источник напряжения Е. Транзисторно-диодный мост ТДМ, накопительный конденсатор С и источник напряжения Е образуют четырех-квадрантный преобразователь 4(28, являющийся силовой частью компенсатора.

Компенсатор работает следующим образом. Датчик напряжения ДН контролирует мгновенное значение напряжения на токоприемнике электровоза ис (напряжение в контактной сети), а датчик тока ДТ - мгновенное значение тока ¡ком четырех-квадрантного преобразователя 40(8 (ток компенсации). Сигналы с датчиков являются управляющими для системы управления СУ, которая генерирует сигналы управления для транзисторов четырехквадрантного преобразователя 4(38, в результате этого на его выходе формируется ток компенсации ¡кон.

а

От ДН От ДТ

Рис. 7. Структурная схема компенсатора искажения напряжения, включенного в схему электровоза (а) и его система управления (б)

Сигналы управления транзисторами в системе управления СУ генерируютс следующим образом. Сигнал ис с датчика напряжения ДН пропорциональный на пряжению сети ис, поступает на первый вход системы управления СУ (на фильт Ф и на первый элемент сравнения ЭС1). Фильтр Ф является полосно-пропускаю щим и вычисляет из сигнала ис первую гармоническую составляющую сетевого на пряжения 11(1) (50 Гц). На выходе элемента сравнения ЭС1 формируется разностны сигнал: иЭа = ис-и(1) (рис. 8). Этот сигнал представляет собой отклонение напряже ния в контактной сети от его первой гармонической составляющей, т. е. искажени синусоидальности кривой напряжения. Чтобы уменьшить искажение формы на пряжения на токоприемнике электровоза, необходимо сгенерировать во вторично обмотку ток, пропорциональный по форме сигналу иЭс1 (заданный ток).

а б в

Рис. 8. Диаграммы формирования сигнала отклонения формы напряжения в контактной сети от синусоиды: а - сигнал с датчика напряжения ис; б - сигнал с выхода фильтра ищ; в - сигнал с выхода первого элемента сравнения иэа

Датчик тока ДТ отслеживает значение тока на выходе четырехквадрантного* преобразователя ¡ком и формирует сигнал и1ком, пропорциональный этому току. Второй элемент сравнения ЭС2 служит для вычисления разности между сигналами иЭс1 и и1ком. Сигнал иЭсг с выхода элемента сравнения ЭС2 поступает на вход порогового элемента ПЭ и далее на устройство формирования импульсов управления УФИУ, которое осуществляет генерирование сигналов открытия и закрытия транзисторов четырехквадрантного преобразователя 4(35.

Пороговый элемент ПЭ используется для реализации метода 5 - модуляции. Суть этого метода заключается в том, что фактическое значение тока компенсации ¡ком (сигнал и1К0М в системе управления компенсатором) не должно отличаться от заданного значения этого тока (сигнал иЭа в системе управления компенсатором) более чем на заданное значение 5. В тот момент, когда значение сигнала ишш превышает значение сигнала иэа на величину 5 (точка 1 на рис. 9), происходит переключение диагональных транзисторов четырехквадрантного преобразователя 4(25, в результате ток компенсации начинает уменьшаться. Затем, когда значение сигнала и]ком станет меньше сигнала иЭст на величину 5 (точка 2 на рис. 9), происходит обратное переключение диагональных транзисторов четырехквадрантного преобразователя 4(^5, в результате ток компенсации ¡гам начинает увеличи- Рис"9' ДиагР™ма> поясняющая метод 5 - модуляции

ваться. Это подтверждает, что фактическое значение тока компенсации ¡^ не превышает заданное значение тока на величину 6 (рис. 9).

В результате такой конфигурации элементов компенсатора в тяговую сеть генерируется ток компенсации ¡ком, способный уменьшить искажение формы напряжения в сети.

Однако наличие в компенсаторе источника напряжения Е значительно увеличивает его массогабаритные показатели, что затрудняет его применение на электровозах. В тоже время при отсутствии этого источника накопительный конденсатор будет разряжаться, ограничивая тем самым возможность генерации необходимой величины тока компенсации ¡,ом. При отсутствии потерь в четырехквадрантном преобразователе 4(^5 величина разряда накопительного конденсатора будет напрямую зависеть от количества активной энергии отданной компенсатором за время I, которую можно определить по формуле

w= |'.ом (0 и2(0с11,

(1)

где ¡ком (0 - мгновенное значение тока компенсации, А; и2 (I) - мгновенное значение напряжения вторичной обмотки тягового трансформатора, к которой подключен компенсатор.

На основании результатов исследований было установлено, что активная энергия отдаваемая компенсатором при генерации тока компенсации в течение одного периода сетевого напряжения, не равняется нулю, вследствие этого накопительный конденсатор разряжается. Для устранения разряда накопительного конденсатора необходимо, чтобы компенсатор потреблял дополнительный ток ¡аоп, активная энергия которого была бы равна активной энергии, отдаваемой компенсатором при компенсации тока свободных колебаний (тока колебательного контура ¡с). Величина дополнительного тока ¡доп не является постоянной и зависит от режима работы электровоза, его расположения на фидерной зоне, а также от параметров тяговой сети. В этом случае определение величины этого тока можно осуществить с помощью слежения за величиной напряжения на накопительном конденсаторе и„, поскольку уменьшение этого напряжения будет свидетельствовать о недостаточной величине дополнительного тока ¡доп, и наоборот. Система управления, позволяющая автоматически определить величину дополнительного тока и тем самым устранить

разряд накопительного компенсатора, показана на рис. 10.

Приведенная система управления (рис. 10) отличается от типовой (рис. 7, б) наличием канала формирования дополнительного тока, состоящего из элемента сравнения ЭСЗ, пропорционально-интегрирующего регулятора ПИ и элемента перемножения ЭП. На рис. 10 символом ик* обозначено заданное значение напряжения на накопительном конденсаторе. Система позволяет определять величину дополнительного тока ¡доп посредством слежения за отклонением величины разряда конденсатора С. Этот ток определяется следующим образом. При уменьшении напряжения 11к(0 менее величины 11к* на выходе элемента сравнения ЭСЗ формируется отрицательный сигнал. Этот сигнал поступает на пропорционально-интегрирующий регулятор ПИ, на выходе которого сигнал будет уменьшаться. В элементе перемножения ЭП сигнал с выхода пропорционально-интегрирующего регулятора ПИ перемножается с синусоидой, полученной с фильтра Ф. Сигнал иЭп с выхода элемента перемножения ЭП соответствует дополнительному току 1доп. Сигнал иЭп суммируется с сигналом иЭС1 в элементе сложения СУМ, на выходе которого формируется сигнал заданного тока компенсации ¡ком. При генерации этого тока искажение формы напряжения в тяговой сети будет уменьшаться, а разряд накопительного конденсатора С будет отсутствовать.

ОтДН

ОтДТ

ЭС1

ЭС2

ПЭ

УФИУ

I _ эа

ЭП Х(0

адо

Рис. 10. Система управления с каналом формирования дополнительного тока

В качестве фильтра Ф, используемого в системе управления компенсатором, 'выбран полосно-пропускающий фильтр Чебышева четвертого порядка, с многопет-|левой обратной связью. Этот фильтр выполнен на базе операционных усилителей и состоит из двух звеньев, каждое из которых является звеном второго порядка. |в ходе исследований был выбран фильтр с добротностью (} = 10 и неравномерностью в полосе пропускания Р1Ш = 0,1.

I Схема четырехквадрантного преобразователя представляет собой мостовой выпрямитель, выполненный на полностью управляемых ключах У51-У84, зашунти-рованных обратными диодами \Т)1-УВ4 (рис. 11). Источник постоянного напряжения Е включен между анодами УЭ2, УБ4 и катодами У02, \Т>4. Дроссель Ц

.

служит для ограничения скорости нарастания тока компенсации 1ком, а источник ¡переменного напряжения и2 пред- 1

ставляет собой эдс вторичной обмотки тягового трансформатора электровоза. Представленный преобразователь (рис. 11) способен генерировать ток необходимой формы в цепь переменного тока посредством переключения транзисторов У81-У84. Как установлено, ис-

Ф

7

^ 2^02

ЖУШ уэз 1 г^03

Ц и-

»1

Рис. 11. Четырехквадрантный преобразователь

'точник Е можно исключить, если применить систему управления с каналом формирования дополнительного тока (рис. 10).

Емкость накопительного конденсатора рассчитывается исходя из максимума отдаваемой активной энергии \>Уотд.ма1(С на выходе компенсатора и допустимой величины разряда накопительного конденсатора Д11к по формуле

С> отд. макс

V — '

4иК, В

ик дик

(2)

Изменение величины разряда накопительного конденсатора дик при ¡различной емкости накопительного конденсатора Ск и максимума отдаваемой активной энергии ^ошыгхс представлено на рис. 12. При этом заданное напряжение было принято: и^ = 870 В (амплитудное значение напряжения III секции тягового трансформатора электровоза).

Ск, мФ

Рис. 12. Изменение величины разряда конденсатора Д1Лк при различной ёмкости накопительного конденсатора Ск и максимума отдаваемой активной энергии \УЭТД макс

По результатам проведенных исследований установлено, что минимальная ёмкость накопительного конденсатора составляет Ск = 2000 мкФ. При такой емкости конденсатора его напряжение при генерации тока компенсации будет уменьшаться не более чем на 5 %.

В четвертой главе приведены данные по исследованию работы электровоза, оборудованного компенсатором искажения. напряжения/ Исследования проводилось не только на математической, но и на физической модели.

Исследование работы электровоза с помощью математической модели проводилось в трех вариантах: режиме тяги, режиме рекуперативного торможения и при совместной работе двух электровозов. При этом в первом и втором вариантах исследовалась работа электровоза при его нахождении на различном удалении от шин тяговой подстанции.

Структурная схема математической модели представлена на рис. 13. Модель системы составлена на основе разработанных компонентов и представляет собой электровоз, находящийся на участке контактной сети длиной 48 км (среднестатистическая длина участка межподстанционной зоны). Питание участка осуществляется от двух тяговых подстанций (ТП1 и ТП2).

Рис. 13. Структурная схема математической модели

Диаграммы работы электровоза в режиме тяги при его нахождении в середине межподстанционной зоны представлены на рис. 14.

При штатной работе электровоза во время коммутации у0 и ур вентилей ВИП в форме сетевого напряжения образуются провалы, следствием которых является появление свободных высокочастотных колебаний напряжения. Превалирующая частота этих колебаний составляет 1350 Гц, при этом коэффициент Ки= 7,2 % (рис. 14, а).

Применение компенсатора искажения напряжения не только практически полностью устраняет свободные высокочастотные колебания напряжения в тяговой сети, но и уменьшает провал этого напряжения во время коммутации. Благодаря этому форма напряжения на токоприемнике приближается к желаемой синусоидальной форме (рис. 14, б). Ток, генерируемый четырехквадрантным преобразователем компенсатора искажения напряжения ¡ком, по форме аналогичен искажениям напряжения, а его максимальное значение достигается во время сетевой коммутации уо и составляет ¡ком = 397 А. При включении компенсатора значение коэффициента Ки уменьшается до Ки = 3,8 %.

а б

Рис. 14. Диаграммы работы электровоза в режиме тяги при его нахождении посередине межподстанционной зоны: а - штатная схема электровоза; б - электровоз, оборудованный компенсатором искажения напряжения

Диаграммы работы электровоза в режиме рекуперативного торможения при его нахождении в середине межподстанционной зоны представлены на рис. 15.

При работе электровоза со штатной схемой коэффициент Ки напряжения на токоприемнике электровоза: Ки= 6,9% (рис. 15, а). При включении компенсатора значение этого коэффициента уменьшилось до величины Ки = 3,8 %. Максимальное значение тока ¡ком, генерируемого четырехквадрантным преобразователем компенсатора: ¡ком=619 А (рис. 15, б).

В целях исследования взаимного влияния электровозов со штатной схемой управления и электровозов, оборудованных компенсатором искажения напряжения, было проведено моделирование совместной работы двух электровозов, рабо-1ющих в режиме тяги и рекуперативного торможения. Оба электровоза были расположены на середине межподстанционной зоны длиной 48 км.

При совместной работе электровозов со штатной схемой значение коэффициента Кц напряжения в контактной сети составило 8,7 %. Применение разработанного компенсатора только на одном электровозе позволило уменьшить значение этого коэффициента до величины 5,4%, а при применении компенсатора на двух электровозах - до величины Ки = 5 %.

а б

при его нахождении посередине межподстанционной зоны: а - штатная схема электровоза; б - электровоз, оборудованный компенсатором искажения напряжения

Изменение коэффициента Ки при различном удалении электровоза от шин тяговой подстанции представлено на рис. 16, из которого следует, что разработанный компенсатор искажения напряжения позволяет улучшать форму напряжения на токоприемнике электровоза вне зависимости от его расположения на межподстанционной зоне.

Рис. 16. Изменение коэффициента Ки при удалении электровоза от тяговой подстанции: а - режим тяги; б - режим рекуперативного торможения; 1 - работа электровоза со штатной схемой; 2 - работа электровоза, оборудованного предлагаемым компенсатором

Дополнительно был рассчитан коэффициент мощности Км у исследуемых электровозов. Расчеты показали, что при включении на электровозе разработанного компенсатора значение коэффициента Км увеличивалось на 0,2-1,6 % - в зависимости от режима работы электровоза и его расположения на фидерной зоне. Увеличение коэффициента Км связано с уменьшением искажения напряжения на токоприемнике электровоза.

В целях подтверждения правильности математического моделирования было проведено физическое моделирование работы электровоза, оборудованного компенсатором искажения напряжения. При создании физической модели системы «тяговая подстанция - контактная сеть - электровоз» был учтен опыт создания по! добных физических моделей, разрабатываемых в 50-60-е годы XX в. учеными МИИТа, ВЗИИТа и ВНИИЖТа. Модель представляет собой электровоз, оборудованный разработанным компенсатором, который находится на электрифицированном участке контактной сети с односторонним питанием. Параметры элементов модели системы были рассчитаны на основе масштабных коэффициентов. При сравнении критериев подобия реальной системы и разработанной модели разница не превышала 2 %. Это свидетельствует о хорошей сходимости процессов (в реальной системе и в разработанной модели).

Внешний вид разработанной физической модели представлен на рис. 17. Питание тяговой подстанции модели осуществляется от сетевого напряжения и = 220 В. Модель контактной сети представлена Т-образной схемой замещения. Модель электровоза включает понижающий трансформатор, выпрямительно-инвер-торный преобразователь (ВИП) и цепь выпрямленного тока. Преобразователь ВИП выполнен из тиристоров типа КУ202, управление которыми осуществляется в соответствии с алгоритмом работы электровоза от системы управления, выполненной на базе Р1С-контроллера 16Р84. Четырехквадрантный преобразователь 4<38 модели компенсатора состоит из быстродействующих ЮВТ-транзисторов типа О4ВС30ГО, управление которыми осуществляется с помощью драйверов типа Ш2101. Система управления компенсатором была выполнена на базе операционных усилителей типа К140УД7 и логических элементов типа К155ЛАЗ. Величина тока компенсации ¡ком контролировалась с помощью датчика тока типа С8ЫХ25.

Рис. 17. Внешний вид разработанной физической модели

Исследование работы физической модели осуществлялось в двух режимах штатном режиме работы электровоза и в режиме работы электровоза с включен ным компенсатором искажения напряжения.

Оценка эффективности работы компенсатора определялась по форме напряже ния на первичной обмотке трансформатора модели электровоза, соответствующег напряжению на токоприемнике электровоза (рис. 18).

6 - работа электровоза с включенным компенсатором искажения напряжения

При штатном режиме работы модели электровоза форма напряжения на пер вичной обмотке его трансформатора значительно искажена (рис. 18, а). При вклю чении предлагаемого компенсатора происходит полное устранение высокочастот ных колебаний напряжения, а также уменьшение провала напряжения во врем коммутации (рис. 18, б). Это подтверждает эффективность предлагаемого способ улучшения формы напряжения в контактной сети при работе электровозов пере менного тока.

В пятой главе приведены расчеты габаритных размеров разработанного ком пенсатора и экономического эффекта от его внедрения на электровозах.

При определении габаритных размеров разработанного компенсатора был вы полнен подбор оборудования и создана его трехмерная модель в программе Solid Works. В итоге габаритные размеры разработанного компенсатора составили: вы сота - 242 мм; ширина - 417 мм; длина - 492 мм. Приведенные размеры компенса тора позволяют установить его в корпус электровоза.

Капитальные вложения на оборудование компенсатором искажения напряже ния приписного парка электровозов ЭП1 эксплуатационного локомотивного деп Белогорск составляют 20,3 млн. руб. При этом экономический эффект от снижени искажения напряжения в тяговой сети составит 10,3 млн. руб./год. На основе эти данных был рассчитан срок окупаемости от внедрения разработанного компенсато ра на электровозах, который составил 25 месяцев (по методу дисконтирования).

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Предложен и исследован новый способ уменьшения искажения напряжения в тяговой сети, заключающийся в генерации тока, пропорционального отклонению формы напряжения от формы синусоиды.

2. Разработан компенсатор искажения напряжения, реализующий предложенный способ и позволяющий в значительной степени уменьшать искажение напряжения в тяговой сети при работе электровоза не только в режиме тяги, но и в режиме рекуперации.

3. Разработаны математическая и физическая модели системы «тяговая подстанция - контактная сеть - электровоз, оборудованный компенсатором искажения напряжения».

4. Проведены теоретическое, компьютерное и физическое исследования работы компенсатора искажения напряжения, подтверждающие его эффективность.

5. Срок окупаемости при оборудовании разработанными компенсаторами искажения напряжения парка электровозов ЭП1 эксплуатационного локомотивного депо Белогорск составляет 25 месяцев.

Основные положения диссертации изложены в следующих публикациях:

Патентные документы

1. Пат. 2339142 Российская Федерация, МПК H 02 J 3/01, H 02 M 1/00. Устройство для преобразования формы напряжения потребителя [Текст] / Ю. М. Кулинич, Ю. С. Кабалык ; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Дальневосточный государственный университет путей сообщения». - №2007111087/09 ; заявл.

26.03.2007 ; опубл. 20.11.2008, Бюл. № 32. - 9 с.

2. Пат. 2382464 Российская Федерация, МПК H 02 J 3/01. Устройство для преобразования формы напряжения потребителя [Текст] ! Ю. М. Кулинич, Ю. С. Кабалык ; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Дальневосточный государственный университет путей сообщения». - №2008152854/09 ; заявл.

30.12.2008 ; опубл. 20.02.2010, Бюл. № 5. - 10 с.

Статьи в научных журналах и изданиях перечня ВАК Минобрнауки России

3. Кулинич Ю. М., Кабалык Ю. С. Устройство для улучшения формы напряжения на токоприемнике электровоза [Текст] // Вестник РГУПС. - 2009. - № 2. -С. 108-112.

4. Кулинич Ю. М., Кабалык Ю. С. Компенсирующий эффект нового преобразователя [Текст] // Мир транспорта. - 2009. - № 2. - С. 48-50.

5. Кулинич Ю. М., Кабалык Ю. С. Повышение синусоидальности формы напряжения в контактной сети при работе электровозов однофазно-постоянного тока // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. - 2009. - № 2. - С. 390-393.

Статьи в других изданиях

6. Кулинич Ю. М., Кабалык Ю. С. Улучшение формы напряжения на токоприемнике электровоза переменного тока [Текст] // Проблемы и перспективы развития транссибирской магистрали в XXI веке : тр. Всерос. науч.-практ. конф.: в 2 т. (Чита, 23-24 ноября 2006 г.) -Чита: Изд-во ЗабИЖТ, 2006г. - Т.1. - С. 242-246.

7. Кабалык Ю. С., Кулинич Ю. М. Улучшение формы напряжения на токоприемнике электровоза переменного тока [Текст] // Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке : тр. Пятой междунар. науч. конф. творческой молодежи : в 6 т. (Хабаровск, 17-19 апреля 2007 г.) /ДВГУПС ; под общ. ред. Ю. А. Давыдова. -Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2007. -Т. 2. - С. 60-62.

8. Кабалык Ю. С., Кулинич Ю. М. Способ улучшения формы напряжения на токоприемнике электровоза [Текст] II Вестник института тяги и подвижного состава. Вып. 4 : тр. 45-й Междунар. науч.-практ. конф. ученых транспортных вузов, инженерных работников и представителей академической науки (Хабаровск, 7-9 ноября 2007 г.) / ДВГУПС ; под ред. В. Г. Григоренко и С. Г. Штарева. - Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2007. - С. 194-197.

9. Кабалык Ю. С., Кулинич Ю. М. Улучшение формы напряжения на токоприемнике электровоза переменного тока [Текст] // Научно-технические проблемы транспорта, промышленности и образования : тр. Всерос. науч. конф.: в 6 т. (Хабаровск, 22-24 апреля 2008 г.) / ДВГУПС ; под общ. ред. В. С. Шварцфельда. - Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2008. -Т.1. - С. 102-105.

10. Кулинич Ю. М., Кабалык Ю. С. Улучшение формы напряжения на токоприемнике электровоза переменного тока [Текст] // Вестник института тяги и подвижного состава «Подвижной состав XXI века». Вып. 5 : материалы Междунар. науч-но-практ. конф. (Хабаровск, 13-14 нояб. 2008 г.) / ДВГУПС ; под ред. Ю. А. Давыдова, А. Е. Стецюка. - Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2008. -С. 46-47.

11. Кабалык Ю. С. Повышение энергосбережения и энергоэффективности электровозов переменного тока [Текст] // Наука - хабаровскому краю : материалы Одиннадцатого краевого конкурса-конференции молодых ученых и аспирантов (Секция технических наук) (Хабаровск, 21 янв. 2009 г.) / Тихоокеан. гос. ун-т. -Хабаровск : Изд-во ТОГУ, 2009. - С. 133-142.

12. Кулинич Ю. М., Кабалык Ю. С. Улучшение формы напряжения на токоприемнике электровоза [Текст] // Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке : материалы Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. уча-

стием : в 6 т. (Хабаровск, 22-24 апреля 2009 г.) / ДВГУПС ; под ред. О. Л. Рудых. -Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2009. - Т. 1. - С. 34-37.

13. Кулинич Ю. М., Кабалык Ю. С. Новый способ уменьшения высокочастотных пульсаций напряжения на токоприемнике электровоза переменного тока [Текст] // Вестник ВЭлНИИ,-2009.-№ 1(57).-С. 150-156.

14. Кабалык Ю. С. Моделирование работы устройства для улучшения формы напряжения на токоприемнике электровоза [Текст] // Вестник института тяги и подвижного состава. Вып. 6.: межвуз. сб. науч. тр. / ДВГУПС ; под ред. А. Е. Стецкжа и Ю. А. Гамоли. - Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2009. - С. 50-52.

15. Кулинич Ю. М., Кабалык Ю. С. Повышение синусоидальности напряжения на токоприемнике электровоза [Текст] // Транспортная инфраструктура Сибирского региона: материалы Межвуз. науч.-практ. конф. : в 2т. (Иркутск, 12-15 октября 2009 г.) - Иркутск : Изд-во ИрГУПС, 2009. - Т. 2. - С. 310-314.

16. Кабалык Ю. С. Повышение качества электроэнергии в тяговой сети переменного тока электрифицированных железных дорог [Текст] // Наука - Хабаровскому краю : материалы двенадцатого краевого конкурса молодых ученых и аспирантов (Секция технических наук) (Хабаровск, 19 янв. 2010 г.) / Тихоокеан. гос. унт. - Хабаровск : Изд-во ТОГУ, 2010. - С. 41-51.

17. Ю. М. Кулинич, Ю. С. Кабалык. Улучшение формы напряжения в контактной сети при рекуперативном торможении электровозов однофазно-постоянного тока [Текст] // Научно-технические проблемы транспорта, промышленности и образования : тр. Всерос. науч.-практ. конф.: в 6 т. (Хабаровск, 21-23 апреля 2010 г.) / ДВГУПС; под ред. О. Л. Рудых. - Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2010. - С. 54-56.

КАБАЛЫК Юрий Сергеевич

СНИЖЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ЭЛЕКТРОВОЗОВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА НА ФОРМУ НАПРЯЖЕНИЯ В ТЯГОВОЙ СЕТИ ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 01.11.2010. Гарнитура Times New Roman. Печать RISO. Усл.-печ. л. 1,4. Зак. 301. Тираж 100 экз.

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

ВВЕДЕНИЕ.

1 АНАЛИЗ ВЫПОЛНЕННЫХ РАБОТ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Возникновение искажений формы напряжения в тяговой сети и их влияние на качество электроэнергии.

1.2 Анализ устройств для уменьшения послекоммутационных колебаний напряжения на токоприемнике электровоза.

1.3 Постановка задачи исследования.

2 МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ «ТЯГОВАЯ ПОДСТАНЦИЯ - КОНТАКТНАЯ СЕТЬ - ЭЛЕКТРОВОЗ».

2.1 Описание пакета программ OrCAD 10.5.

2.2 Математическая модель системы «тяговая подстанция -контактная сеть - электровоз».

2.2.1 Математическая модель тяговой подстанции.

2.2.2 Математическая модель контактной сети.

2.2.3 Математическая модель тягового трансформатора электровоза.

2.2.4 Математическая модель выпрямительно-инверторного преобразователя электровоза.

2.2.5 Математическая модель цепи выпрямленного тока.

2.3 Проверка адекватности модели системы «тяговая подстанция - контактная сеть - электровоз».

3 ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО УМЕНЬШЕНИЮ ИСКАЖЕНИЯ ФОРМЫ НАПРЯЖЕНИЯ В ТЯГОВОЙ СЕТИ.

3.1 Описание предлагаемого способа уменьшения искажения формы напряжения.

3.2 Структурная схема предлагаемого компенсатора искажения напряжения и его принцип действия.

3.3 Описание элементов компенсатора искажения напряжения.

3.3.1 Электрический фильтр.

3.3.2 Элементы сравнения.

3.3.3 Пороговый элемент.

3.3.4 Устройство формирования импульсов управления.

3.3.5 Четырехквадрантный преобразователь.

3.3.6 Пропорционально-интегрирующий регулятор.

3.4 Описание модели разработанного компенсатора в программе OrCAD Capture.

3.4.1 Электрический фильтр.

3.4.2 Элементы сравнения и пороговый элемент.

3.4.3 Устройство формирования импульсов управления.

3.4.4 Четырехквадрантный преобразователь.

4 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ КОМПЕНСАТОРА ИСКАЖЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ НА ЭЛЕКТРОВОЗАХ.

4.1 Работа электровоза в режиме тяги.

4.2 Работа электровоза в режиме рекуперативного торможения.

4.3 Изучение совместной работы двух электровозов.

В Российской Федерации на электрифицированных линиях железных дорог осуществляется более двух третей от общего объема перевозок, производимых всем железнодорожным транспортом страны. Ежегодно ОАО «Российские железные дороги» потребляет почти 5 % от общего количества электроэнергии, произведенной в стране.

Практически все электровозы переменного тока, используемые на российских железных дорогах, имеют тяговые двигатели постоянного тока. Применяемые на локомотивах выпрямители, преобразующие параметры электрической энергии источника, имеют низкий коэффициент мощности, который зачастую не превышает 0,85. Кроме того, работа этих преобразователей вызывает искажение напряжения и тока в тяговой сети. В связи с этим при работе таких электровозов снижаются показатели качества электрической энергии в тяговой сети. Это приводит к снижению эффективности, как электровоза, так и системы электрической,тяги в целом.

В условиях рыночных взаимоотношений между поставщиками и потребителями электрической энергии одним из приоритетных направлений является повышение энергоэффективности электрических потребителей, а также поддержание качества электрической энергии на высоком уровне. В ОАО «РЖД» принята программа «Стратегия развития железнодорожного транспорта до 2030 года», одним из направлений которой является повышение энергоэффективности подвижного состава. Планируется сокращение удельного расхода электроэнергии на 5 %. Это обусловлено особенностями локомотивного хозяйства, где на тягу поездов расходуется около 80 % от всей электрической энергии потребляемой железнодорожным транспортом.

Одним из показателей качества электрической энергии является степень отклонения формы напряжения от формы синусоиды. Основной причиной искажения формы напряжения в тяговой сети является работа силовых преобразователей электровозов. Наибольшие искажения формы напряжения в тяговой сети наблюдаются при работе электровозов с тиристорными выпрямительно-инверторными преобразователями, которые в последнее время получают все большее распространение на полигоне железных дорог России.

Искажения напряжения в тяговой сети вызывают появление как технических, так и метрологических потерь. К техническим относятся потери напряжения в линиях передачи энергии, дополнительный нагрев токоведущих частей, старение изоляции, повышенный износ электрооборудования и т.д. К метрологическим потерям относится погрешность счетчиков электроэнергии. Также высокочастотные колебания напряжения могут вызывать сбои в работе электронной аппаратуры системы управления электровоза.

В этой связи представляется актуальной задача разработки такого устройства, которое бы позволяло кардинально уменьшить искажения напряжения в тяговой сети во всех режимах работы электровоза и при различном удалении его от шин тяговой подстанции.

Научной основой работы послужили исследования, посвященные повышению энергоэффективности электровозов, выполненные такими учеными, как Б.Н. Тихменев, Л.М. Трахтман, В.Д. Тулупов, В.А. Кучумов, В.Б. Похель, J1.A. Мугинштейн, Ю.М. Иньков, H.A. Ротанов, В.П. Феоктистов, P.P. Мамошин, А.Н. Савоськин, В.М. Антюхин, А.Л. Лозановский, H.H. Широченко, Н.С. Назаров, Б.И. Хомяков, Ю.А. Басов, C.B. Власьевский, Ю.М. Кулинич, Р.И. Мирошниченко, А.И. Лещев, В.В. Литовченко, а также другими учеными и специалистами.

Одним из путей повышения качества электрической энергии является применение компенсирующих устройств. Такие устройства могут устанавливаться, как на тяговых подстанциях, так и на самих электровозах. Наибольший эффект от их применения получается при установке их в месте ухудшения качества электрической энергии, а именно на электровозе. Однако массогабаритные показатели компенсирующих устройств создают ограничение по установке их внутри корпуса электровоза.

С появлением в середине 70-х годов XX века полностью управляемых полупроводниковых приборов (ОТО, ЮВТ, ОСТ) стало возможным создание различных устройств для улучшения качества потребления электрической энергии. Такие устройства имеют различное схемное исполнение, определяемое местом их установки и поставленными перед ними функциональными требованиями. Прогресс в создании полупроводниковых приборов позволяет по-новому взглянуть на проблему создания таких устройств. Современные силовые ЮВТ-транзисторы 4-го поколения обладают способностью переключения на больших частотах с относительно низкой энергией переключения. Такие транзисторы могут послужить схемотехнической основой для создания принципиально новых компенсаторов, которые будут обладать высокой эффективностью при малых габаритах.

Методика исследований. Исследования основаны на применении методов теории электрических цепей, теории дифференциальных уравнений, теории автоматического управления и вычислительного эксперимента. При определении параметров работы компенсатора искажения напряжения применялись методы математического моделирования, с использованием пакета прикладных программ ОгСАО, и физического моделирования, с использованием разработанной физической модели.

Достоверность научных положений и результатов диссертационной работы подтверждается их корректным обоснованием, использованием апробированного математического аппарата и результатами вычислительных и натурных физических экспериментов на основе современного оборудования.

Научная новизна работы заключается в следующем:.

- разработан способ уменьшения искажения формы напряжения в тяговой сети переменного тока посредством генерации в неё тока, компенсатора искажения напряжения;

- обоснована структура компенсатора искажения напряжения как I источника тока компенсации, устанавливаемого на электровозе;

- разработана математическая модель системы «Тяговая подстанция - контактная сеть - электровоз, оборудованный компенсатором искажения напряжения».

Практическая ценность работы заключается в том, что:

- применение разработанного, компенсатора искажения напряжения на. электровозах переменного тока позволяет полностью устранить свободные высокочастотные колебания напряжения в тяговой сети, а также уменьшить провал этого напряжения во время коммутации;

- применение разработанного компенсатора повышает коэффициент мощности электровоза на 0,2-1,6% в зависимости от режима его работы;

- изготовлена физическая модель системы «тяговая подстанция -контактная сеть - электровоз, оборудованный компенсатором искажения напряжения», позволяющая наглядно оценить эффект от применения разработанного компенсатора;

- выполнен подбор оборудования для изготовления компенсатора искажения напряжения и рассчитана экономическая эффективность от его внедрения на электровозе.

Внедрение результатов работы. Изготовлено устройство, позволяющее улучшить сетевое напряжения, которое внедрено в электроаппаратном цехе ремонтного локомотивного депо Белогорск-Восточный.

На защиту выносятся:

- обоснование разработанного способа уменьшения искажения формы напряжения в тяговой сети путем установки на электровозе источника тока компенсации;

-обоснование разработанной математической модели «тяговая подстанция - контактная сеть - электровоз, оборудованный компенсатором искажения напряжения»;

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

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и её результаты,докладывались и обсуждались:

- на 5-й Международной научной конференции творческой молодежи «Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке» (Хабаровск, 17-19 апреля 2007 года), ДВГУПС;

- на 45-й Международной научно-практической конференции ученых транспортных вузов, инженерных работников и представителей академической науки (Хабаровск, 7-9 ноября 2007 года), ДВГУПС;

- на Международной научно-практической конференции ученых транспортных вузов, инженерных работников и представителей академической науки (Хабаровск, 13-14 ноября 2008 года), ДВГУПС;

-на 11-м Краевом конкурсе-конференции молодых ученых и аспирантов (Хабаровск, 21 января 2009 года), ТОГУ;

-на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке» (Хабаровск, 22-24 апреля 2009 года), ДВГУПС;

- на- Межвузовской научно-практической конференции^ «Транспортная инфраструктура Сибирского региона» (Иркутск, 12-15 октября 2009 года), ИрГУПС;

-на 12-м Краевом конкурсе молодых ученых и аспирантов (Хабаровск, 19 января 2010 года), ТОГУ;

- на Всероссийской научно-практической конференции «Научно-технические проблемы транспорта, промышленности и образования» (Хабаровск, 21-23 апреля 2010 года), ДВГУПС;

- на заседаниях кафедры «Электроподвижной состав» ДВГУПС.

Публикации и личный вклад автора. По материалам диссертации опубликовано 17 научных работ, из них три статьи в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях перечня ВАК Минобрнауки России и два патента РФ на изобретение.

Автором разработаны математическая и физическая модели, выполнены аналитические расчеты и значительная часть экспериментов, обоснована структура и система управления компенсатором искажения напряжения, проведены систематизация и анализ результатов.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, библиографического списка и приложений. Объем работы составляет 177 страниц машинописного текста, включает 87 рисунков, 9 таблиц, два приложения на 5 страницах и библиографический список из 104 наименований.

Основные выводы по результатам работы:

1. Предложен и исследован новый способ уменьшения искажения напряжения в тяговой сети, заключающийся в генерации тока, пропорционального отклонению формы напряжения от формы синусоиды;

2. Разработан компенсатор искажения напряжения, реализующий предложенный способ и позволяющий в значительной степени уменьшать искажение напряжения в тяговой сети при работе электровоза не только в режиме тяги, но и в режиме рекуперации;

3. Разработаны математическая и физическая модели системы «тяговая подстанция - контактная сеть - электровоз, оборудованный компенсатором искажения напряжения»;

4. Проведены теоретическое, компьютерное и физическое исследования работы компенсатора искажения напряжения, подтверждающие его эффективность;

5. Срок окупаемости при оборудовании разработанными компенсаторами искажения напряжения парка электровозов ЭП1 эксплуатационного локомотивного депо Белогорск составляет 25 месяцев.

1. Cheng, Po-Tai. Control of Square-Wave Inverters in High-Power Hybrid Active Filter Systems Текст. / Po-Tai Cheng, Subhashish Bhattacharya, Deepak M. Divan // IEEE Transactions on industry applications. 1998. - C. 458-472.

2. OrCAD PSpice. User's Guide. Текст. Part Number 60-30-6361998. -OrCAD, Inc., 1998.-404 c.

3. Wu, Horng-Yuan. Active Power Filtering Implementation Using Photovoltaic System with Reduced Energy Storage Capacitor Текст. / Horng-Yuan Wu, Chin-Yuan Hsu, Tsair-Fwu Lee // World Academy of Science, Engineering and Technology. 2010. - C. 27-34.

4. Yiauw, К. H. A Novel Three-Phase Active Power Filter Текст. / К. H. Yiauw, M. S. Khanniche // Power Engineering. 2001. - C. 77-84.

5. Алексеев, А. С. Система автоматического регулирования тока тяговых двигателей Текст. : автореф. дисс. . канд. техн. наук / Алексеев Алексей Сергеевич. М. : МГУПС (МИИТ), 2009. - 24 с.

6. Алямовский, А.А. Solid Works. Компьютерное моделирование в инженерной практике Текст. / А. А. Алямовский [и др.]. СПб. : БХВ-Петербург, 2005. - 800 с. : ил.

7. Анчарова, Т. В. Качество электрической энергии и её сертификация Текст. : учебное пособие / Т. В. Анчарова, Л. М. Рыбаков. Йошкар-Ола : Изд-во МарГУ, 2000. - 108 с.

8. Асанов, Т. К. Элементы математической модели электровоза с тиристорным преобразователем Текст. / Т. К. Аксанов, Р. И. Караев, А. В. Фролов // Вестник ВНИИЖТ. 1981. - № 3 - С. 34-38.

9. Атабеков, Г. И. Теоретические основы электроники 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.

10. Афифи, А. Статистический анализ: Подход с использованием ЭВМ Текст. : пер. с англ. / А. Афифи, С. Эйзен. М. : Мир, 1982. -488с. : ил.

11. Белов, Е. Ф. Применение моделирования для исследования влияний электрических железных дорог переменного тока на линии связи Текст. / Е. Ф. Белов II Сборник трудов ВЗИИТ. 1968. - Вып. 30 -С. 21-36.

12. Бесекерский, В. А. Лекции по теории автоматического регулирования Текст. / В. А. Бесекерский. Л. : ЛКВВИА, 1962. - 583с. : ил.

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

14. Бородулин, Б. М. Принципы компенсации реактивной мощности в системе электроснабжения железных дорог Текст. / Б.М. Бородулин, Л.А. Герман // Вестник ВНИИЖТ. 1985. - № 2 - С. 25-29.

15. Бочаров, Л. Н. Расчет электромагнитных устройств на транзисторах Текст. /Л.Н.Бочаров, С. К. Жеребряков, И. Ф. Колесников. М. : Энергия, 1978. -208с. : ил.

16. Власьевский, С. В. Математическое моделирование процессов коммутации в выпрямительно-инверторных преобразователях электровозов однофазно-постоянного тока Текст. : монография. / С. В. Власьевский. Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2001. - 138 с. : ил.

17. Власьевский, С. В. Процессы коммутации тока вентилей в выпрямительно-инверторных преобразователях электровозов однофазно-постоянного тока Текст.: монография. / С. В. Власьевский. Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2000. - 112 с. : ил.

18. Власьевский, С. В. Эффективность и проблемы применения рекуперативного торможения на электровозах переменного тока

19. Текст. / C.B. Власьевский, В.В. Кравчук // Вестник ВЭлНИИ. 2005. -№2(49)-С. 147-158.

20. Гапанович, В. А. Энергетическая стратегия ОАО «РЖД» / В. А. Гапанович // Железнодорожный транспорт Электронный ресурс. Электрон, журнал. - 2007. - № 7. - Режим доступа:http://www.zeldortrans-iornal.ru/publik/pravlenie/2007/june07/qapanpri.htm.

21. ГОСТ Р 13109-97. Электрическая энергия. Совместимость технических средств. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения Текст.; введ. 199901-01. М. : Изд-во стандартов, 1998. -47 с.

22. Дербас, Н. В. Определение экономической эффективности инновационных разработок Текст. : методические рекомендации / Н. В. Дербас. Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2004. - 24 с. : ил.

23. Джонсон, Д. Справочник по активным фильтрам Текст. / Д. Джонсон, Дж. Джонсон, Д. Мур ; пер. с англ. M. Н. Микшиса ; под ред. И. Н. Теплюка М. : Энергоатомиздат, 1983. - 126 с. : ил.

24. Ермоленко, Д. В. Исследование многофункциональных компенсирующих устройств в эксплуатационных условиях Текст. /Д. В. Ермоленко, Н. И. Молин, И. В. Павлов, В. А. Цыбанков, Б. В. Шевцов // Вестник ВНИИЖТ. 1991. - № 7 - С. 44-47.

25. Ермоленко, Д. В. Повышение электромагнитной совместимости системы тягового электроснабжения с тиристорным электроподвижным составом Текст. : автореф. дис. . канд-та техн.наук / Ермоленко Дмитрий Владимирович. М. : ВНИИЖТ, 1991. -22 с.

26. Жежеленко, И. В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий Текст. / И. В. Жежеленко. 3-е изд., перераб. и доп. - М. : Энергоатомиздат, 1994. - 272 с. : ил.

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

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

29. Захаров, В. И. Магистральный электровоз ЭП1 (тяговый двигатель НБ-520В) Текст. / В. И. Захаров, Е. Ш. Юрковецкий // Локомотив. 1999. - № 10 (514). - С.20-22.

30. Златин, И. Л. Моделирование на функциональном уровне в OrCAD 9.2 / И. Л. Златин // Компоненты и технологии Электронный ресурс. Электрон, журнал. - СПб., 2003. - № 3. - Режим доступа: http.V/www.kit-e.ru/articles/cad/2003 04 140.php.

31. Капустин, Л. Д. Надежность и эффективность электровозов ВЛ80Р в эксплуатации Текст. / Л. Д. Капустин, А. С. Копанев, А. Л. Лозановский ; под ред. Л. Д. Капустина. М. : Транспорт, 1986. -240 с.

32. Карташев, И. И. Качество электроэнергии в системах электроснабжения. Способы его контроля и обеспечения Текст.

33. И.И. Карташев ; под ред. М. А. Калугиной. М*. : Издательство МЭИ; 2000. - 120 с. : ил.

34. Карташев, И. Hi Электромагнитная совместимость в системах, электроснабжения,Текст. / И. И. Карташев // Электротехника. 2001. -№4-С. 57-61.

35. Карякин, Р. Н: Резонанс в тяговых сетях и-его демпфирование Текст. / Р.Н. Карякин. М. ; Высшая школа, 1961. - 23,1с. : ил.

36. Кёнинг А. Полное руководство по PIC-контроллерам Текст. : пер. с нем. / А. Кёнинг, М*. Кёнинг. К. : «МКгПресс», 2007. - 256 с. : ил.

37. Китаев, А. В. Математическое- описание электромагнитных процессов трансформаторов на* основе теории, четырехполюсников Текст. / А. В. Китаев // Электричество. 2000. - № 4 - С. 64-68.

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

39. Кулинич, Ю. М4. Адаптивная система автоматического управления гибридного компенсатора-, реактивной мощности электровоза с плавным регулированием напряжения Текст. : монография. / Ю. Mi Кулинич. Хабаровск : изд-во ДВУПС, 2001. - 153 с.: ил.

40. Кулинич, Ю. М. Испытания электровоза ВЛ85 с разнофазным управлением выпрямительно-инверторными преобразователями Текст. / Ю. М. Кулинич, В. В. Находкин, В. А. Кучумов, Г. А. Штибен // Вестник ВНИИЖТ. 1986. - №4. - С. 23-26.

41. Кулинич, Ю. М. Электронная- и преобразовательная техника Текст. : учеб. пособие / Ю. М. Кулинич. Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2008. - 175 с. : ил.

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

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

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

45. 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.

46. Лыкин, А. В. Электрические системы и сети Текст. : учеб. пособие. / А. В. Лыкин. М.: Университетская книга; Логос, 2006. -256 с.

47. 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.

48. Макашева, С. И. Мониторинг качества электрической энергии в системе тягового электроснабжения переменного тока Текст. : монография / С. И. Макашева. Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2009. -108 с. : ил.

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

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

51. A.Е. Стецюка. Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2008. - С. 163-166.

52. 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,

53. B. В. Бабкин, Р. Ф. Раскулов, Л. Л. Эткинд // Электричество, 2005. -№2.-С. 31-36.

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

55. Москалев, Б. А. Учет электропотребления на электровозах переменного тока Текст. / Б.А. Москалев II Электровозостроение: сб. науч. тр. / ВЭлНИИ. Новочеркасск, 1991. - Т. 32 - С. 53-61.

56. 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.

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

58. Разевиг, В. Д. Система проектирования OrCAD 9.2 Текст. / В. Д. Разевиг. М. : «Солон-Р», 2001. - 520с.

59. Разевиг, В. Д. Система проектирования цифровых устройств OrCAD Текст. / В. Д. Разевиг. М. : «Солон-Р», 2000. - 160 с.

60. Савина, Н. В. Системный анализ потерь электроэнергии в электрических распределительных сетях Текст. / Н.В. Савина. -Новосибирск : Наука, 2008. 228 с.

61. Савоськин, А. Н. Автоматизация электроподвижного состава Текст. : учебник для вузов ж.-д. транспорта / А.Н. Савоськин, Л.А. Баранов, A.B. Плакс, В.П. Феоктистов ; под ред. А. Н. Савоськина. М. : Транспорт, 1990. - 311 с.

62. Савоськин, А. Н. Математическое моделирование электромагнитных процессов в динамической системе «контактная сеть электровоз» Текст. / А. Н. Савоськин, Ю. М. Кулинич, А. С. Алексеев // Электричество. - 2002. - № 2. - С. 29-35.

63. Самарский, А. А. Математическое моделирование: Идеи. Методы. Примеры. Текст. / А. А. Самарский, А. П. Михайлов. 2-е изд., испр. - М. : ФИЗМАТЛИТ, 2005. - 320 с.

64. Семенов, Б. Ю. Силовая электроника для любителей и профессионалов Текст. / Б.Ю.Семенов. М. : СОЛОН-Р, 2001. -328 с.

65. Сипайлов, Г. А. Математическое моделирование электрических машин Текст.: Учебное пособие для студентов вузов / Г. А. Сипайлов, А. В. Лоос. М. : Высшая школа, 1980. - 176 с.

66. Советов, Б. Я. Моделирование систем Текст. : Учебник для вузов по специальности «Автоматизированные системы обработки информации и управления» / Б. Я. Советов, С. А. Яковлев. 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Высшая школа, 1998. - 319 с.

67. Справочник по электроснабжению железных дорог Текст. : Т. 1 ; под ред. К. Г. Марквардта. М. : Транспорт, 1980. - 256 с. : ил.

68. Стратегия развития железнодорожного транспорта в РФ до 2030 года Электронный ресурс. / ОАО «Российские железные дороги». Электрон, дан. - Режим доступа: http://doc.rzd.ru/wps/portal/ doc?structure id=5086■

69. Тихменев, Б. Н. Исследование способов демпфирования высокочастотных колебаний в тиристорных преобразователях Текст. / Б. Н. Тихменев, В. Д. Кондрашов, Н. Н. Горин, В. А. Кучумов,

70. A. П. Петровичев // Труды ВНИИЖТ. М.: Транспорт, 1982. - Вып. 642. -С. 94-115.

71. Тихменев, Б. Н. Исследование устройств демпфирования перенапряжений в преобразовательной установке электровоза переменного тока Текст. / Б. Н. Тихменев, В. Д. Кондрашов,

72. B. А. Кучумов//Труды ВНИИЖТ. 1981. - Вып. 636. - С. 27-34.

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

74. Тихменев, Б. Н. Подвижной состав электрифицированных железных дорог Текст. учебник для вузов ж.-д. трансп. / Б. Н. Тихменев. 4-е изд., перераб. и доп. - М. ; Транспорт, 1980. -471 с.

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

76. Тихменев, Б. Н. Электровозы переменного тока со статическими преобразователями Текст. / Б. Н. Тихменев М. : Трансжелдориздат, 1958. -268 с.

77. Уилмсхерт Т. Разработка встроенных систем с помощью микроконтроллеров PIC. Принципы и практические примеры Текст. : пер. с англ. / Т. Уилмсхерт. -СПб. : «КОРОНА-ВЕК», 2008. 544 с. : ил.

78. Феттер, X. Компактные силовые конденсаторы для мощных преобразователей напряжения Текст. / X. Феттер ; пер. с англ. Гнеушев О. А. // ; Силовая электроника. 2007. - № 1 - С. 2-5.

79. Фигурнов, Е. П. Ёмкость контактной сети переменного тока Текст. / Е. П. Фигурнов, П. А. Бодров // Вестник РГУПС. 2007. - № 2 -С. 90-94.

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

81. Фроленков, И. Н. Оценка влияния электроподвижного состава с межступенчатым плавным регулированием напряжения на проводные линии связи Текст. / И. Н. Фроленков // Вестник ВНИИЖТ. 1971. -№6.-С. 19-23.

82. Фроленков, И. Н. Результаты исследований влияния электровоза ВЛ80В на проводные линии связи Текст. / И. Н. Фроленков // Вестник ВНИИЖТ. 1972. - № 7. - С. 1-5.

83. Халафян, А. А. ЭТАТ18Т1СА 6. Статистический анализ данных Текст. : учебник. 3-е изд. - М. : ООО «Бином-Пресс», 2007. - 512с. : ил.

84. Хернитер, М. Е. МиШ^т 7: современная система компьютерного моделирования и анализа схем электронных устройств Текст. / М. Е. Хернитер ; пер. с англ. Осипов А. И. М. : Издательский дом ДМК-пресс, 2006. - 448 с. : ил.

85. Хьюлсман, Л. П. Введение в теорию и расчет активных фильтров Текст. : пер с англ. / Л. П. Хьюлсман, Ф. Е. Ален. М. : Радио и связь, 1984. - 384 с. : ил.

86. Чижма, С. Н. Новые показатели искажения синусоидальности сигналов в электрических сетях Текст. / С. Н. Чижма // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. 2009. - № 2 - С. 304-307.

87. Широченко, Н. Н. Улучшение энергетики электровозов переменного тока Текст. / Н. Н. Широченко, В. А. Татарников, 3. Г. Бибинешвили // Железнодорожный транспорт. 1988. - №7 -С. 33-37.

88. Широченко, Н. Н. Электромагнитное взаимодействие электровозов с тяговой сетью с распределенными параметрами и пути его уменьшения Текст. : автореф. дисс. . канд-та техн. наук. / Широченко Николай Николаевич. М., 1986. - 24 с.

89. Электровоз ЭП1. Руководство по эксплуатации. Книга 1 -Техническое описание. Электрические схемы. Текст. : ИДМБ.661142.004.РЭ1 Новочеркасск. : ВЭлНИИ -220 с.

90. Электровоз ЭП1. Руководство по эксплуатации. Книга 3 -Описание и работа. Электрические машины. Текст. : ИДМБ.661142.004.РЭЗ Новочеркасск. : ВЭлНИИ - 32 с.

91. Электровоз ЭП1. Руководство по эксплуатации. Книга 4 -Техническое описание. Электрические аппараты. Текст. : ИДМБ.661142.004.РЭ4 Новочеркасск. : ВЭлНИИ - 327 с.

92. Электровоз ЭП1. Руководство по эксплуатации. Книга 5 -Описание и работа. Электронное оборудование. Текст. : ИДМБ.661142.004.РЭ5 Новочеркасск. : ВЭлНИИ - 125 с.