автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Снижение влияния на рельсовые цепи тягового привода электропоезда с автономным инвертором тока

На правах рукописи

ЛЫСОВ

Николай Владимирович

СНИЖЕНИЕ ВЛИЯНИЯ НА РЕЛЬСОВЫЕ ЦЕПИ ТЯГОВОГО ПРИВОДА ЭЛЕКТРОПОЕЗДА С АВТОНОМНЫМ ИНВЕРТОРОМ ТОКА

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

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2004

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Министерства путей сообщения Российской Федерации"

Научный руководитель -доктор технических наук, профессор МАЗНЕВ Александр Сергеевич Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор ГРИЩЕНКО Александр Васильевич; кандидат технических наук МОРДОВЧЕНКО Дмитрий Дмитриевич

Ведущее предприятие - Федеральное государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский институт судовой электротехники ФГУП ЦНИИ СЭТ

Зашита состоится_декабря 2004 г. в_час,_мин на заседании диссертационного совета Д218.008.05 Петербургского государственного университета путей сообщения МПС РФ по адресу: 190031, Санкт-Петербург, Московский пр., д.9, ауд.5-407.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Отзывы на автореферат, заверенные печатью, просим направлять в совет университета. Факс 319-44-61.

Автореферат разослан_ноября 2004 г.

Ученый секретарь диссертационногосовета д.т.н., профессор ¿¿-¿¿¿^г/

Н.П.СЕМЕНОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Одним из важнейших направлений развития локомотивного хозяйства является переход на электроподвижной состав (ЭПС) с бесколлекторным, и в частности, асинхронным тяговым приводом. Для регулирования скорости и силы тяги на ЭПС с асинхронными тяговыми двигателями применяются устройства, осуществляющие преобразование электрической энергии в импульсном режиме. Наличие таких преобразователей, выполненных, как правило, на управляемых приборах, приводят к тому, что в силовых цепях ЭПС наряду с полезными сигналами формируются и распространяются мешающие сигналы широкого частотного диапазона, оказывающие вредное влияние на другие технические средства железнодорожного транспорта (ТСЖТ). Проблема обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС), т.е. способности электротехнического оборудования (прибора, аппарата, устройства) работать удовлетворительно в электромагнитной среде, не создавая недопустимого влияния на окружающую среду, а также на другое техническое оборудование, является актуальной. Проблемам электромагнитной совместимости в системе электрической тяги посвящены работы отечественных ученых Бадера М.П., Ермоленко Д.В., Киржнера Д.Л., Ку-чумова В.А., Литовченко В.В., Тихменева Б.Н., Широченко Н.Н. и др.

Устройства, обеспечивающие безопасность движения поездов: автоматическая локомотивная сигнализация (АЛС), сигнализация, централизация и блокировка (СЦБ) - системы железнодорожной автоматики и телемеханики, наиболее чувствительны к такому влиянию. Поэтому для определения совместимости ЭПС с рельсовыми цепями необходимым условием является определение уровней возмущений, создаваемых ЭПС, и разработка средств для снижения мешающих воздействий до уровней допустимых значений работы ТСЖТ.

Целью настоящей работы является исследование причин возникновения электромагнитных помех при работе преобразовательных устройств ЭПС постоянного тока с АТД, разработка мероприятий и средств ослабления электромагнитных помех.

Достижение поставленной цели реализуется решением следующих задач:

- выявление механизма возникновения гармонических составляющих с опасными и вредными частотами при работе преобразовательных устройств ЭПС на основе импульсного прерывателя и автономного инвертора тока;

- разработка способа измерения гармонических составляющих сетевого тока и экспериментальное подтверждение разработанной математической модели;

- разработка математической модели, отображающей процессы преобразования электрической энергии в тяговом электроприводе и позволяющей проводить численные эксперименты при различных параметрах помехоподавляю-щих устройств;

- разработка рекомендаций по снижению мешающего влияния преобразовательных устройств ЭПС с импульсным прерывателем и автономным инвертором тока на смежные технические средства железнодорожного транспорта.

Методика исследований: в основу теоретических исследований был положен операторный метод решения дифференциальных уравнений, описывающих процессы преобразования электрической энергии в тяговом электроприводе. На основе полученных частных решений с использованием спектрального метода, основанного на преобразовании Фурье, составлен алгоритм расчета амплитуд гармонических составляющих токов и напряжений на элементах привода. Алгоритм реализован в виде расчетной программы, выполненной в среде MathLab v.6.5.

Для подтверждения достоверности полученных результатов разработана методика измерения спектрального состава тока, потребляемого электропоездом постоянного тока с асинхронным тяговым приводом (АТП). В качестве программы, позволяющей производить спектральный анализ исследуемых величин методом быстрого преобразования Фурье, предложено использовать программный продукт фирмы Sound Technology Inc Spectra Lab v.4 с проведением калибровки рабочего окна программы измерения.

Результаты теоретических исследований подтверждены экспериментами на опытном электропоезде ЭТ2А и положительными результатами испытаний на электромагнитную совместимость с устройствами СЦБ электропоезда на экспериментальном кольце ВНИИЖТ в Щербинке.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

- теоретически обоснованы выявленные низкочастотные спектральные составляющие потребляемого электропоездом тока и определены их амплитудные значения;

- разработана математическая модель асинхронного тягового привода на основе импульсных прерывателей и автономного инвертора тока для определения гармонического состава токов и напряжений на его элементах;

- даны рекомендации по снижению влияния на рельсовые цепи асинхронного тягового привода.

Практическая ценность работы:

- разработана методика измерений спектрального состава токов и напряжений на элементах преобразовательных устройств электропоезда ЭТ2А, позволяющая выявлять опасные и мешающие гармонические составляющие;

- предложен способ, позволяющий устранить в спектре потребляемого тока появление составляющих в опасных частотных диапазонах.

Реализация и внедрение результатов работы: результаты теоретических исследований использованы при проведении экспериментальных исследований электромагнитной совместимости тягового привода опытного электропоезда с устройствами АЛС и СЦБ. Получено положительное заключение по электромагнитной совместимости электропоезда ЭТ2А с устройствами АЛС и СЦБ при проведении испытаний на экспериментальном кольце ВНИИЖТ. На основе разработанных мероприятий доказана возможность обеспечения ЭМС полносоставного электропоезда ЭТ2А. Разработана методика определения гармонических составляющих потребляемого электропоездом тока, позволяющая оценивать ЭМС вновь проектируемого подвижного состава, что снижает расходы на проведение испытаний.

Апробация работы: диссертационная работа обсуждалась на заседаниях кафедры "Электрическая тяга" в 2001; 2002; 2003; 2004 гг. Основные результаты работы прошли апробацию на научно-практических конференциях и симпозиумах: Международный симпозиум "Элтранс 2001" - Санкт-Петербург: ПГУПС, 2001; IV Международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития электроподвижного состава». Новочеркасск. 2003, Международной конференции «Развитие транспортного машиностроения в России» «Желдормашиностроение России - 2004». Московская область, г. Щербинка. 2004; научно-практической конференции "75 лет электрификации железных дорог России", Санкт-Петербург, 23 сентября 2004 г.

Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 11 печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертация общим объемом 148 стр. состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников (101 наименование) и приложения (3 стр.). В работе 7 таблиц и 73 рисунка.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, ее практическая значимость, сформулирована цель работы и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе произведен обзор существующего электроподвижного состава с асинхронным тяговым приводом. Рассмотрены особенности схемных решений современного электроподвижного состава с преобразователями на основе инверторов напряжения и тока. Для ЭПС с асинхронными тяговыми двигателями (АТД) на основе АИН с принудительной коммутацией характерно применение полупроводниковых приборов с малым временем выключения, быстро-восстанавливающихся диодов, частотных коммутирующих конденсаторов. В схемах с автономными инверторами тока используются тиристоры и диоды среднего и малого быстродействия с временем выключения тиристоров 300...500 мкс;

- время развития аварийных процессов в схемах на основе инверторов напряжения значительно меньше, чем в схемах на основе инверторов тока, что предъявляет жесткие требования к быстродействию микропроцессорной системы управления (МПСУ).

Реализованный на электропоезде ЭТ2А асинхронный тяговый привод на базе отечественных полупроводниковых приборов (рис.1) по своим тяговым и энергетическим характеристикам не уступает зарубежным аналогам.

По сравнению с существующими на сегодняшний день в России опытными электропоездами с АТП при основной составности электропоезд ЭТ2А обладает наилучшими динамическими показателями (ускорением и замедлением), а также имеет наименьший удельный расход электроэнергии на тонно-километр брутто. Вместе с тем, удельный расход электроэнергии на 1 пассажиро-километр у электропоезда ЭТ2А несколько больше, чем у электропоезда ЭД6 за счет большей массы тары и меньшего количества посадочных мест

пасс■ км

Вт-ч

ЭТ2А против 12,11-у ЭД6). По удельному расходу электроэнергии на 1

пасс-км

тонно-километр электропоезд ЭТ2А имеет преимущества перед эксплуатируе-

_Л Вт 'Ч „ , Вт • ч __

мыми поездами и не уступает опытным

т ■ км

т ■ км

и 30,55 у ЭД6).

В период с сентября 2002 по январь 2003 г электропоезд прошел комплекс приемочных испытаний на экспериментальном кольце ВНИИЖТ, которые позволили выявить:

- сверхнормативный перегрев сглаживающих реакторов в расчетном режиме движения;

- отсутствие селективности работы быстродействующих выключателей фирмы Sesheгon, установленных на электропоезде и тяговой подстанции;

- недостаточную эффективность противобоксовочной системы тягового привода;

- превышение амплитудами гармонических составляющих сетевого тока с частотами 25 и 50 Гц допустимых значений в режимах тяги и рекуперативного торможения.

По результатам приемочных испытаний были проведены работы по устранению отмеченных недостатков, в том числе и снижению электромагнитного влияния сетевого тока на линии СЦБ и связи.

Во второй главе приведены результаты разработки методики для качественной оценки спектра потребляемого тока. Сетевой ток электропоезда измерялся датчиком тока LT-500-S/SP53. Сигнал входного тока поступал на персональный компьютер. Разложение на гармонические составляющие производилось средствами программы SpectгaLAB в реальном времени с предварительной калибровкой каналов измерения.

В рабочих режимах движения электропоезда (тяга, электродинамическое торможение) одновременно записывались кривые токов и напряжений, передаваемые МПСУ, и гармонический состав входного тока для привязки результатов измерения мешающих влияний к конкретным режимам работы электропривода. В связи с наличием в спектре входного тока гармоник, генерируемых тяговой подстанцией, для выявления механизма возникновения низкочастотных гармонических составляющих предложено использовать в качестве оценки гармонического состава потребляемого тока спектр тока сглаживающего реактора.

Анализ результатов измерений показал, что наряду с каноническими гармониками, кратными частоте работы импульсного прерывателя и шестикратной частоте автономного инвертора тока, в спектре тока И сглаживающего реактора

в определенных частотных диапазонах наблюдались и низкочастотные гармонические составляющие. В режиме тяги при частоте тока статора й=120 Гц (что соответствует скорости движения 118 км/ч) зафиксирована гармоническая составляющая с частотой 112 Гц и амплитудой 5 А. С увеличением частоты тока статора до 130 Гц амплитуда этой составляющей увеличилась до 12 А, а частота - уменьшилась до 50 Гц (рис.2).

С дальнейшим ростом частоты тока статора амплитуда указанной гармонической составляющей не изменялась, а частота - уменьшалась и при частоте тока статора 134 Гц достигла 28 Гц.

«41- f1=1J0 Гц 782 Гц

2*fnn«832 Гц

2* ип-6'fl'M Гц

<ип«416 Гц

J >w|» . » l А I Л ^ l I <_| > <иТ 1ип»6Ч1=119вГц . I 1 •■ 1 4.1А f i

О 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 Частота гармонической составляющей fm.n; Гц

Рис.2

В режиме электродинамического торможения также были отмечены указанные явления. Так, при торможении и частоте тока статора 78 Гц в спектре тока сглаживающего реактора появилась составляющая с частотой 50 Гц, амплитудой до 30 А. По мере уменьшения частоты тока статора (т.е. с уменьшением скорости) частота указанной гармоники уменьшалась. На частоте f[=73,5 Гц в спектре тока Id амплитуда гармоники с частотой 25 Гц составляла 33 А (рис.3).

<ИП>4 11-73.5 ГЦ 1« Гц в'11441 Гц

I ЧИиП«28 Гц

1241" 882ГЦ '

2*(ип-М2 ГЦ |

1А . . .к 3'*ИП"1248 ГЦ ■, ■ г ,, ,

О 100 200 300 400 300 600 700 900 900 1000 1100 1200 1300 1400 1в00 Частот* гармоническом со«тавляюи(*й йпл; Гц

Рис.3

Появление комбинационных гармоник в спектрах токов и напряжений определило необходимость решения следующих задач:

- выявить механизм возникновения указанных гармоник;

- разработать математическую модель для расчета спектрального состава токов и напряжений на элементах тягового привода;

- разработать рекомендации по обеспечению электромагнитной совместимости тягового привода и ТСЖТ.

Третья глава посвящена выявлению механизма возникновения комбинационных гармоник и разработке методов их определения.

В процессе передачи электроэнергии от шин тяговой подстанции к АТД (рис.1) происходит ее преобразование импульсным прерывателем ИП и автономным инвертором тока.

Для анализа процессов в тяговом электроприводе тракт передачи электроэнергии разбивается на непрерывные и дискретные элементы. Связь между входными и выходными величинами токов и напряжений непрерывных элементов описывают передаточные функции, для дискретных элементов - коммутационные функции.

По схеме замещения преобразовательных устройств тягового привода (рис.1) составлена система уравнений, описывающая электромагнитные процессы:

ик.с.(р)={гвх+р1'/)1/{р)+Увх(р);

• -}пяХ ( -]пя

^И.ПХР) = 1^п-ивх{р-}п<от)е |1 + е

(ъ+р1<1) }а(р)+ии(р)=иим.(р);

Ш^Сь-ф-Абк^УоД к

ии(р)=| "АР+Л6к

где гвх> Ьф - активное сопротивление и индуктивность входной цепи с учетом параметров контактной сети; -/л2я--Л

Сп =

1-е

- комплексная амплитуда n-и гармоники коммутаци-

jlnn онной функции ИП;

Wffjj - угловая частота работы ИП; X - коэффициент заполнения ИП;

га, La - активное сопротивление и индуктивность сглаживающего реактора

АИТ;

Ск~

( -уьО -jk- г _ \ }к1

1-е • i+e 1-е

<

< \ у

j2kn

- комплексная амплитуда к-

той гармоники вектора коммутационной функции АИТ; - угловая частота работы АИТ; 2

2Лр) = г\+Ь\р — Ьир-^ -- - операторное сопротивление

и Ъ+Ь2 [р-Мвр) асинхронной машины, включающее активные сопротивления фаз статора г\ и ротора г2; индуктивность фазы статора Ь1 и ротора Ь2;

взаимную индуктивность фаз статора и ротора угловую частоту вращения ротора АТД

При записи операторных выражений для уравнений связи использована

теорема смещения, согласно которой

Анализ уравнений показал, что свободные составляющие решения системы (1) затухают с постоянными времени, определяемыми параметрами элементов схемы и в работе не рассматриваются. В работе показано, что вынужденная составляющая решения системы (1) из-за наличия двух импульсных преобразователей (ИП и АНТ), работающих с разными частотами, порождает в спектрах токов и напряжений комбинационные гармоники с частотами

частота работы импульсного прерывателя; ^ - частота работы автономного инвертора тока.

Решение системы уравнений (1) для установившегося режима позволяет записать выражения для токов и напряжений в виде суммы гармонических рядов:

- комплексные амплитуды гармоник с комбинационными

частотами / = И//Я7 + .

С использованием выражения (2) для фиксированных индексов m и п, определен частотный состав гармонических составляющих тока

10

На рис.4 представлены зависимости частот составляющих спектров Гт,„(Г|) для нескольких значений индексов m и п, при фиксированной частоте работы импульсного прерывателя Гип=382 Гц.

Анализ частотного состава спектров токов и напряжений показал следующее:

- гармоники, генерируемые преобразователями тягового привода, имеют широкий спектр, т.е. при наличии двух преобразователей, частоты работы которых измеряются сотнями Гц, во входном токе возможно появление гармоники с частотой, измеряемой единицами - десятками Гц. Так, при частоте работы ИП Гип=382 Гц и частоте работы АИТ ^^бО Гц во входном токе появится комбинационная гармоника с частотой

- частотный состав спектра для фиксированной частоты тока статора АТД можно изменить посредством изменения частоты работы одного из импульсных преобразователей (например, импульсного прерывателя).

На рис.5 приведен укрупненный график частот комбинационных гармоник в функции частоты АИТ с выделением опасных частотных диапазонов.

Из графика рис.5 следует, что комбинационные гармоники с частотами 25 и 50 Гц (рис.2 и рис.3) возникают в результате взаимодействия основной гармоники импульсного прерывателя и шестикратной гармоники АИТ при частотах соответственно.

Рис.5. Укрупненный график Р41^!) при частоте работы ШИП 416 Гц Наличие комбинационных гармоник во входном токе инвертора тока (И) оказывает влияние на спектр тока статора АТД, который, согласно (1), определяется в виде:

Результирующий вектор тока статора АТД при известном токе И (3) определяется выражением:

т/\,к

-> уи,л ](п(оип+Ьто\)[ к т,п к ]со I

ч = На е -I.ee = ъи с е (6)

т,п к т,п,к

т,п к

и с

и представляет собой бесконечную сумму векторов, имеющих амплитуду и вращающихся на комплексной плоскости с частотой

т,п,к

со = ПС0ИП +[б(т +£)+1]-й>1. Кривая фазного тока АТД содержит как

гармоники с каноническими частотами |(б£ +так и гармоники с комбина-п,к

ционными частотами

СО = |л©Д77 +(б£ + 1)-й>1|. Все

гармоники с частотами

и, к

СО образуют симметричные трехфазные системы векторов прямой или

обратной последовательности. Фиксируя индексы пик, можно построить семейство зависимостей комбинационных частот фазного тока от частоты основной гармоники коммутационной функции (рис.6):

Рис.6 13

Гармоники, для которых значения / > 0, образуют прямовращающиеся

магнитные поля, а гармоники со значениями обратновращающиеся.

Гармоники, для которых образуют неподвижное в пространстве поле.

Штриховая линия на рис.6 соответствует частоте вращения ротора. Гармоники с частотой вращения выше частоты ротора, создают движущий момент, а гармоники, для которых частота вращения меньше частоты вращения ротора - тормозной момент.

Напряжение на зажимах АТД определится выражением:

раторное сопротивление АТД для гармоники Напряжение на входе АИТ имеет вид:

где - вектор, комплексно сопряженный с вектором

После подстановки в (9) выражения для !Л (8) и после упрощающих преобразований получено выражение:

т,п т,п,к,1 Апшип +б{т+к-1)со[ ]•(

= -Злит е

т,п,к,1

(10)

ное сопротивление нагрузки инвертор - асинхронный двигатель для гармоники тока с частотой \по>рщ +б{т + к — 1)о)[].

В результате преобразований получена система рекуррентных уравнений:

В выражении (12) отношение между частотами работы ИП и частотой ос-

П<Вип

новной гармоники напряжения на выходе АИТ £ = —- может быть произвольным числом. В случае, если П + £-т- целое число, то для нахождения амплитуды гармоники тока сглаживающего дросселя необходимо осуществить

суммирование не только по индексу m, но и по индексу п.

Значение частоты ИП можно всегда выбрать так, что отношение частот

па>ип

6тй>1

будет иррациональным числом. Это позволяет выражение (12) для фик-

сированного п записать в виде матричной системы уравнений следующего вида:

=Рт\> 03)

тд т

2 • 'а

где

т,1

квадратная матрица сопротивлений порядка 2т+1, каждый

элемент который есть =1-7.^ "¿АИТ

I

т

и

столбцовая матрица порядка 2m+1 искомых амплитуд гармоник то-

ка сглаживающего реактора;

|£/й77| - матрица напряжений порядка 2m+1, центральный элемент которой есть напряжение на выходе ИП для рассматриваемого индекса п (определяется с учетом коэффициента заполнения ИП и выражения для комплексной амплитуды п-й гармоники вектора коммутационной функции Ск ИП (см.систему уравнений (1)). Вид выражения (13) для фиксированного п:

Входящие в выражение (14) сопротивления состоят из сопротивле-

1/и,л м, п

Хд для гармоники т о а и приведенного

ко входу инвертора сопротивления АТД Х^ЛЙГ . Последнее определя-

к

с =-

2л/з

/

:» С -

2л/3

- амплитуды гармоник с номерами к и 1

я--(б* + 1)' ;г-(б/ + ])

при переходе от тока сглаживающего реактора к фазному току (индекс к) и при переходе от линейного напряжения АТД к напряжению на входе АИТ (индекс 1);

т,п,к

плексное сопротивление АТД для гармоники с частотой О) , б)""* = п<ош, +[б(ю + £)+ 1]-й\, швр- круговая частота вращения ротора АТД (вычисляется как разность частоты тока статора и значения абсолютного скольжения тягового двигателя).

В четвертой главе по вышеприведенным выражениям в среде MathLab 6.0 разработана программа для решения системы уравнений (14) при произвольном значении индекса т. Входящее в каждый элемент матрицы сопротивление определяется с учетом скольжения тягового двигателя.

Несмотря на то, что при вычислении суммы по индексу I в выражении (12) необходимо произвести суммирование в бесконечных пределах, для обеспечения необходимой точности достаточно ограничиться суммированием конечного числа членов рассматриваемых рядов (принято

Матрица токов находилась умножением обратной матрицы коэффициентов на матрицу - столбец напряжений.

На основе указанной выше методики для различных режимов работы АТД найдены решения уравнения (13) при различных рангах матрицы сопротивлений Показано, что при переходе от системы уравнений порядка (2п1+1) к системе уравнений в спектре тока появляются дополнительные слагаемые, соответствующие индексу m+1.

На рис.7 изображены графики амплитуд пульсаций тока сглаживающего

реактора с частотами и от частоты тока статора ^ (для индексов п=0,

Ш=± 1; т=±2). Из рис.7 видно, что амплитуда гармонической составляющей с индексами Ш=1; п=0 достигает 34 А при частоте ^=20 Гц, затем амплитуда снижается и на частоте тока статора 60 Гц составляет 29 А. Это хорошо согласуется с данными, полученными в ходе экспериментальных поездок опытного электропоезда ЭТ2А (27 А). Графики гармоник тока с комбинационными частотами соответствующие индексу П*0, позволяют выявить особенности электромагнитных процессов, связанные с работой импульсного прерывателя (рис 8). а) б)

Рис.7

т,п

На рис.8 приведены кривые , обусловленные гармоникой с частотой работы ИП (а - £йп=416 Гц; б - £ип==832 Гц), которые, взаимодействуя с гармониками АИТ кратности образуют составляющие с комбинационными

частотами Гармоника

обусловленная работой импульсного прерывателя по-

вторяет форму графика изменения амплитуды соответствующей гармоники коммутационной функции импульсного прерывателя.

При коэффициенте заполнения импульсного прерывателя, равном

пульсации тока сглаживающего реактора равны нулю, что соответствует прак-

18

тическим измерениям. При уменьшении амплитуд комбинационных частот до О в спектре тока сглаживающего реактора образуется постоянная составляющая, обусловленная соответствующей комбинационной гармоникой.

а)

Рис.8. Расчетные значения амплитуд гармонических составляющих, обусловленных ИП (а — при П=1; б — При П=2) и АИТ и соответствующих им комбинационных частот в функции частоты тока статора А

19

Показано, что:

- частотный состав спектра входного тока ИП по отношению к спектру тока сглаживающего реактора не изменится в силу того, что гармонический состав коммутационной функции содержит те же частоты, что и гармонический состав тока сглаживающего реактора;

- амплитудный спектр входного тока ИП представляет собой комбинацию гармоник тока сглаживающего реактора и коэффициентов передаточной функции импульсного прерывателя.

Учитывая то, что коэффициент заполнения ИП всегда меньше 1 (модуль

коэффициента гармоники входного тока меньше соответствующих

гармоник тока сглаживающего реактора. Этим обосновывается принятое в главе 2 допущение о том, что верхней оценкой амплитуд гармонических составляю-

гцих входного тока импульсного прерывателя следует считать амплитудный со-

0

став тока И, умноженный на величину

= Л.

Как было показано (см. рис.4, 5), при изменении частоты ИП графики комбинационных частот сдвигаются с изменением частоты ИП. Это позволяет устранить из частотного состава спектра тока сглаживающего реактора опасные частотные диапазоны путем перехода на другую частоту работы ИП. На рис.9 представлены опасные частотные диапазоны 25 Гц и 50 Гц, рассчитанные для нескольких фиксированных значений частоты работы ИП. Ширина зон соответствует нахождению соответствующей комбинационной частоты "внутри" опасного диапазона (на рис.5 - заштрихованная зона). Черной сплошной линией показаны моменты изменения частоты работы ИП.

При построении графика рис.9 было учтено что:

- работа ИП предпочтительнее с минимальными частотами вследствие минимизации потерь энергии на элементах ИП;

- действием комбинационной гармоники с индексами т=±2; п=0 И т=±1; п=0 пренебрегаем вследствие того, что ИП в этом частотном диапазоне работает с коэффициентом заполнения, близким к 0 и указанные гармоники передадутся во входной ток с амплитудой, прямо пропорциональной коэффициенту заполнения.

Рис.9

ЗАКЛЮЧЕНИЕ:

В результате теоретических и практических исследований сформулированы следующие выводы:

1. В спектре потребляемого электропоездом тока присутствуют комбинационные гармонические составляющие, которые попадают в частотные диапазоны работы рельсовых цепей.

2. Появление комбинационных гармонических составляющих в тяговом электроприводе обусловлено работой с различными частотами полупроводниковых преобразователей.

3. Разработана методика расчета электромагнитных процессов в асинхронном тяговом приводе, в основу которой положен спектральный метод, позволяющий исследовать электрические цепи преобразователей с переменными периодически изменяющимися параметрами.

4. Разработана расчетная программа, позволяющая определять гармонические составляющие токов и напряжений на элементах тягового электропривода.

5. Результаты расчетов, выполненных по разработанной методике, показали удовлетворительное совпадение с экспериментальными данными (расхождение между расчетом и экспериментом не превышает 10%).

6. Предложен алгоритм изменения частоты работы импульсного прерывателя в зависимости от частоты тока статора асинхронного тягового двигателя, который позволил исключить возможность возникновения гармоник с комбинационными частотами, попадающими в опасные частотные диапазоны работы рельсовых цепей.

7. Разработанная методика построения алгоритма позволяет алгоритмически обеспечить электромагнитную совместимость с рельсовыми цепями, не изменяя параметров входного фильтра электропоезда.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Ковтун А.В., Лысов Н.В. Опытный электропоезд постоянного тока с асинхронным тяговым приводом ЭТ-2А. Материалы научно-технической конференции «Неделя науки 2000». СПб: ПГУПС, 2000.

2. А.В. Ковтун, Н.В. Лысов. Особенности силовой цепи опытного электропоезда ЭТ2А с асинхронным тяговым приводом. Неделя науки - 2001 (шестьдесят первая научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых). Программа и тезисы докладов. СПб: ПГУПС, 2001. с.249.

3. Лысов Н.В. Контур регулирования тока опытного электропоезда с асинхронным тяговым приводом ЭТ-2А. Тезисы докладов научно-технической конференции «Элтранс - 2001». СПб: ПГУПС, 2001.

4. А.В. Ковтун, Н.В. Лысов. Электропоезд ЭТ2А с асинхронным тяговым приводом. Локомотив. 2002, №10. с.31-32.

5. А.В. Ковтун, Н.В. Лысов. Повышение энергетических показателей ти-ристорного преобразователя опытного электропоезда ЭТ2А. Электрификация и развитие железнодорожного транспорта России. Традиции, современность, перспективы: Материалы международного симпозиума ЕИгаш 2001. ПГУПС, 2002. с.211-215.

6. А.В. Ковтун, Н.В. Лысов. Тиристорный преобразователь электропоезда ЭТ2А с асинхронным тяговым приводом. Исследования и разработки ресурсосберегающих технологий на железнодорожном транспорте: Межвузовский сборник научных трудов с международным участием/ под ред. д.т.н. В.Н. Яковлева. Выпуск 23. Самара: СамИИТ, 2002. с.255 - 258.

7. Васильев С.Н., Ковтун А.В., Лысов Н.В. Электропоезд ЭТ2А с асинхронными двигателями. Новые промышленные технологии. 2003. Выпуск 1 (312).с.84-87.

8. Лысов Н.В. Тезисы докладов IV Международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития электроподвижного состава». Новочеркасск. 2003, с.105-107.

9. Лысов Н.В. Электромагнитное влияние опытного электропоезда ЭТ2А на рельсовые цепи. Сборник докладов Международной конференции «Развитие транспортного машиностроения в России» «Желдормашиностроение России -2004». Московская область, г. Щербинка. 2004, с. 182-185.

10. Корнев А.С., Ковтун А.В., Лысов Н.В., Якушев АЛ., Колодкин О.В., Иващенко В.О. Пригородный электропоезд постоянного тока 3 кВ с асинхронным тяговым приводом. Шестая международная конференция электромеханики и электрических систем. Алушта, Украина, 24-29 сентября 2004 г. с.369-372.

11. Мазнев А.С., Лысов Н.В. Результаты испытаний электропоезда ЭТ2А с асинхронными тяговыми двигателями. Научно-практическая конференция "75 лет электрификации железных дорог России", Санкт-Петербург, 23 сентября

2004 г.

Автор выражает искреннюю благодарность к.т.н., доценту Литовченко Виктору Васильевичу за ценные консультации и помощь в работе над диссертацией.

Подписано к печати 19.11.04г.

Печать - ризография. Бумага для множит, апп.

Тираж 100 экз._Заказ № 1124._

Печ.л. - 1,5

Формат 60x84 1\16

СР ПГУПС

190031, С-Петербург, Московский пр. 9

P2 556 I

ВВЕДЕНИЕ

1. ОТЕЧЕСТВЕННЫЙ И ЗАРУБЕЖНЫЙ ПОДВИЖНОЙ СОСТАВ С АСИНХРОННЫМ ТЯГОВЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ

1.1 Электроподвижной состав с АТД и автономными инверторами напряжения

1.2 Электроподвижной состав с АТД на основе автономных инверторов тока

1.3 Сравнительный анализ технических характеристик современного ЭПС с АТД

1.4 Нормативы по ЭМС некоторых зарубежных стран

2. ТЯГОВЫЙ ПРИВОД ЭЛЕКТРОПОЕЗДА ЭТ2А И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА РЕЛЬСОВЫЕ ЦЕПИ

2.1 Режимы работы силового электрооборудования

2.2 Структурная схема привода

2.3 Результаты испытаний электропоезда ЭТ2А

2.4 Методика проведения измерений спектрального состава потребляемого тока

2.5 Результаты гармонического анализа спектрального состава тока, потребляемого тяговым приводом

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ ТЯГОВОГО ПРИВОДА ЭЛЕКТРОПОЕЗДА ПОСТОЯННОГО ТОКА С АСИНХРОННЫМИ ТЯГОВЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

3.1 Проблема электромагнитного влияния тягового тока на * работу рельсовых цепей и устройства железнодорожной автоматики

3.2 Методика оценки электромагнитного влияния тяговых преобразователей ЭПС на смежные устройства

3.3 Математическая модель ЭПС постоянного тока с ИПиАИТ

4. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ ЭЛЕКТРОПОЕЗДА ЭТ2А С РЕЛЬСОВЫМИ ЦЕПЯМИ ^ 4.1 Разработка и реализация вычислительной программы

4.2 Определение амплитуд гармонических составляющих тока сглаживающего реактора

4.3 Определение частотного состава спектра входного тока

4.4 Способы устранения мешающего влияния тягового привода на линии СЦБ и связи

В качестве тяговых двигателей в нашей стране и за рубежом применялись и применяются коллекторные машины постоянного или пульсирующего тока, которые отличаются мягкой характеристикой и приемлемыми технико-экономическими показателями, но имеют ряд серьезных недостатков: сравнительно низкая надежность коллекторного узла и щеточного аппарата, ограничение по коммутации, значительные расходы на техническое обслуживание при эксплуатации и ремонте, повышенный расход меди и активных материалов. Устранение указанных недостатков, а также обеспечение высокого использования сцепления колеса с рельсом достигаются переходом на бесколлекторные, в частности, асинхронные тяговые двигатели (АТД) [1, 2, 3].

Анализ коллекторных и асинхронных тяговых двигателей для диапазона мощностей от 100 до 1500 кВт позволил выявить следующее [4]:

- тангенциальная сила, отнесенная к единице площади поверхности ротора в 1,5. .2 раза больше и достигает 5 Н/см ;

- мощность, отнесенная к единице площади поверхности ротора, в 2 раза больше и достигает 0,25.0,3 кВт/см ;

- линейная скорость ротора может достигать 80.90 м/с, что превышает допустимые значения линейной скорости коллекторных машин;

- при сохранении частоты вращения ротора на уровне частоты вращения якоря коллекторного двигателя возможно увеличение момента АТД приблизительно на 50%;

- по удельной мощности АТД в 2.2,5 раза превосходит коллекторные тяговые двигатели; КПД при синусоидальной форме питающего напряжения на 1,5.2% выше, чем коллекторных.

Из вышеприведенного анализа следует, что АТД могут иметь мощность в 1,5.2 раза большую мощности коллекторных двигателей при одновременном снижении массы на 30.50%. При этом значительно снижается расход цветного металла, изоляции и электротехнической стали [5].

В качестве двигателей переменного тока в Германии, Швеции и некоторых других странах первоначально были применены однофазные коллекторные двигатели пониженной частоты 16 2/3 и 25 Гц. При частоте 50 Гц условия работы таких двигателей значительно ухудшаются.

Первые попытки применения на электроподвижном составе трехфазных асинхронных двигателей были предприняты в Германии, Италии и Швейцарии еще в конце XIX века. Для питания двигателей использовалась специальная контактная сеть трехфазного тока. Из-за сложности и недостаточной надежности такой конструкции и неудовлетворительных регулировочных свойств трехфазная система тягового электропривода не нашла широкого применения (в Италии к 1956 году общая протяженность железных дорог, электрифицированных по системе трехфазного тока с двумя контактными проводами, составила 1325 км) [6].

Начатые в 1920-е годы исследования отечественных ученых М.П.Костенко, А.Е.Алексеева и Б.Н.Тихменева показали, что проблема значительного увеличения мощности электроподвижного состава и скорости его движения может быть решена переходом на асинхронные тяговые двигатели. Для регулирования скорости и силы тяги на ЭПС с АТД применяются устройства, осуществляющие преобразование электрической энергии в импульсном режиме. Наличие таких преобразователей, выполненных, как правило, на управляемых приборах [7 - 11], приводят к тому, что в силовых цепях ЭПС наряду с полезными сигналами формируются и распространяются мешающие сигналы широкого частотного диапазона, оказывающие вредное влияние на другие технические средства железнодорожного транспорта (ТСЖТ). Проблема обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС), т.е. способности электротехнического оборудования (прибора, аппарата, устройства) работать удовлетворительно в электромагнитной среде, не создавая недопустимого влияния на окружающую среду, а также на другое техническое оборудование, является актуальной. Проблемам электромагнитной совместимости в системе электрической тяга посвящены работы отечественных ученых Бадера М.П., Ермоленко Д.В., Киржнера Д.Л., Кучумова В.А., Литовченко В.В., Тихменева Б.Н., Широченко Н.Н. и др. Устройства, обеспечивающие безопасность движения поездов: автоматическая локомотивная сигнализация (AJTC) и сигнализация, централизация и блокировка (СЦБ) — системы железнодорожной автоматики и телемеханики, наиболее чувствительны к такому влиянию. Поэтому для определения совместимости ЭПС с ТСЖТ необходимым условием является определение уровней возмущений, создаваемых ЭПС, и разработка средств снижения мешающих воздействий до уровней допустимых значений работы ТСЖТ.

Целью настоящей работы является исследование причин возникновения электромагнитных помех при работе преобразовательных устройств ЭПС постоянного тока с АТД и разработка мероприятий и средств ослабления электромагнитных помех. Достижение поставленной цели предполагало решение следующих задач:

- выявление механизма возникновения гармонических составляющих с опасными и вредными частотами при работе преобразовательных устройств ЭПС на основе импульсного прерывателя и автономного инвертора тока;

- разработка способа измерения гармонических составляющих сетевого тока и экспериментальное подтверждение разработанной математической модели;

- разработка математической модели, отображающей процессы преобразования электрической энергии в тяговом электроприводе, позволяющей проводить численные эксперименты при различных параметрах помехоподавляю-щих устройств;

- разработка рекомендаций по снижению мешающего влияния преобразовательных устройств ЭПС на основе импульсного прерывателя и автономного инвертора тока на смежные технические средства железнодорожного транспорта (ТСЖТ).

Выводы по третьей главе:

1. Электрическую цепь тягового привода электропоезда постоянного тока с АТД, содержащую полупроводниковые преобразователи (ИП и АИТ), следует рассматривать как цепь с переменными, периодически изменяющимися параметрами.

2. Для анализа цепей с переменными, периодически изменяющимися параметрами, целесообразно использовать спектральный метод анализа.

3. Частота изменения параметров электрической цепи зависит от алгоритмов работы ИП и АИТ и может быть определена по коммутационным функциям преобразовательных устройств.

4. Анализ электромагнитных процессов сводится к нахождению решений бесконечной системы уравнений, составленной для схемы замещения преобразовательных устройств тягового привода.

5. При несовпадении частот коммутационных функций ИП и АИТ в спектрах токов и напряжений появляются неканонические гармоники с частотами

6. При условии наличия затухания в электрических цепях, что всегда характерно для реальных цепей, возможно, исходя из желаемого количества гармоник, ограничиться конечным числом составляющих спектра искомых переменных.

4. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ ЭЛЕКТРОПОЕЗДА ЭТ2А С РЕЛЬСОВЫМИ ЦЕПЯМИ

4.1. Разработка и реализация вычислительной программы

По вышеприведенным выражениям в среде MathLab 6.0 была написана программа для решения системы уравнений (3.60) при произвольном значении индекса т. Текст программы приведен в приложении 1, а структурная блок-схема программы изображена на рис.4.1.

В табл.4.1 приведены результаты расчета сопротивления 20°б° при различном количестве числа слагаемых (индекс / изменялся от 1 до 5). Расчет произведен для номинального значения частоты тока статора, номинальном скольжении двигателя, максимальном коэффициенте заполнения ИП, равном 0,93 и номинальном уровне напряжения на токоприемнике (3000 В):

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате теоретических и практических исследований сформулированы следующие выводы:

1. В спектре потребляемого электропоездом тока присутствуют комбинационные гармонические составляющие, которые попадают в частотные диапазоны работы рельсовых цепей.

2. Появление комбинационных гармонических составляющих в тяговом электроприводе обусловлено работой с различными частотами полупроводниковых преобразователей.

3. Разработана методика расчета электромагнитных процессов в асинхронном тяговом приводе, в основу которой положен спектральный метод, позволяющий исследовать электрические цепи преобразователей с переменными периодически изменяющимися параметрами.

4. Разработана расчетная программа, позволяющая определять гармонические составляющие токов и напряжений на элементах тягового электропривода.

5. Результаты расчетов, выполненных по разработанной методике, показали удовлетворительное совпадение с экспериментальными данными (расхождение между расчетом и экспериментом не превышает 10%).

6. Предложен алгоритм изменения частоты работы импульсного прерывателя в зависимости от частоты тока статора асинхронного тягового двигателя, который позволил исключить возможность возникновения гармоник с комбинационными частотами, попадающими в опасные частотные диапазоны работы рельсовых цепей.

7. Разработанная методика построения алгоритма позволяет алгоритмически обеспечить электромагнитную совместимость с рельсовыми цепями, не изменяя параметров входного фильтра электропоезда.

1. Щербаков В.Г. Результаты разработок и проблемы создания бесколлекторного привода для железнодорожного подвижного состава. Электротехника. 2001, № 3. с.37-39.

2. Солодунов A.M., Иньков Ю.М., Коваливкер Г.Н., Литовченко В.В. Преобразовательные устройства электропоездов с асинхронными тяговыми двигателями. — Рига: Зинатне, 1991. с.11-18.

3. Проблемы создания электровозов с асинхронными тяговыми двигателями/ О.Н.Жулев, Н.К.Иванченко, А.А.курочка, В.П.Янов // Известия вузов: Электромеханика. 1983. №11. с.17-20.

4. Алексеев А.Е. Тяговые электрические машины и преобразователи. Л.: Энергия, 1977. с.5-9.

5. Евсеев Ю.А., Крюкова Н.Н. Силовое полупроводниковое строение. Электротехническое производство, передовой опыт и научно-технические достижения. Информэлектро. 1988. Выпуск 9. с. 1-3.

6. Розанов Ю.К., Флоренцев С.Н. Электропривод и силовая электроника. Электротехника. 1998, № 11. с.7-12.

7. Воронин К.Д., Евсеев Ю.А., Локтаев Ю.М. и др. Силовые полупроводниковые приборы состояние и перспективы. Электротехника. 1984, №3. с. 19-21.

8. Флоренцев С.Н., Ковалев Ф.И. Современная элементная база силовой электроники. Электротехника. 1996, № 4. с.2-8.

9. Ковалев Ф.И., Флоренцев С.Н. Силовая электроника: вчера, сегодня, завтра. Электротехника. 1997, №11. с.2-6.

10. R. Wagner. Системы и компоненты современного тягового привода для моторвагонных поездов. Железные дороги мира. 1997, №1. с. 18-19.

11. Giithlein Н. Die neue elektrische Lokomotive 120 der Deutschen Bundesbahn in Drehstromantriebstechnik. Elektrische Bahnen, 1979, 77, №9, s.248-257.

12. ICE-Zug der Zukunft. Hestra-Verlag, Darmstadt, 1985, 162c.

13. Kurz H. Die Entwicklungslinie Inter City Express ein Zugsystem fur Europa. Erstes internationales Seminar "Die Hochgeschwindigkeit der Eisenbahn", Berlin, 1214 November 1990, s.259-298.

14. Kurz H. Inter City Express. Elektrische Bahnen, 1991, 89, №11, s.372-375.

15. Der Inter City Express mit ABB-Drehstrom-Antriebstechnik. Transp., Forder-und Lagertechn., 1992, 47, №3, s.35-39.

16. Schlapter P. Die elektrische Universallokomotive Baurehe 460 der Schweizerischen Bundesbahnen. Elektrische Bahnen, 1992, 90, №9, s.279-287.

17. Kostler G. Die elektrische Ausriistung der Universallokomotive LE5600 fur die Portugiesische Eisenbahngesellschaft. Elektrische Bahnen, 1992, 90, №9, s.228-293.

18. Illmer H. Die elektrische Ausriistung der Triebziige Baureihe 2300 mit Drehstromantriebstechnik fur die Portugiesische Staatsbahn. Elecktrische Bahnen, 1992,90, №4, s.130-136.

19. Fuchs A. Die Antriebstechnik der S252 der spanischen Staatsbahn RENFE. Elektrische Bahnen, 1991, 89, №11, s.378-380.

20. Жулев O.H., Валтонен П. Электровоз ВЛ86Ф с асинхронными тяговыми двигателями. Электротехника. 1986. - №4. - с. 16-20.

21. Сиротинкин С.Б., Куприянов М.В. Знакомьтесь: электропоезд ЭД6. Локомотив. 2001, № 7. с. 40-41.

22. Литовченко В.В., Шаров В.А., Баранцев О.Б., Корзина Е.В. Устройство и работа тягового привода электропоезда ЭД6. Локомотив. 2001, № 9. с.32-33.141

23. Акопян Г.А., Брусов А.К., Мегрецкий К.В. Электропоезд «Сокол»: тяговые и тормозные характеристики. Локомотив. 2001, №10. с.31-32.

24. Sokol tested on Shcherbinka loop. Railway Gazette International. April 2001. p. 235.

25. Bednarik B. Enwicklung von elektrischen Triebfahrzeugen in Drehstromantribstechnik bei der CSD Schienenfahrzeuge, 1989, №4, s. 172-174.

26. Palik F. Enwicklung der elektrischen Skoda-Lokomotive der dritten Generation, Baureihe 85EO. Elektrische Bahnen, 1990, 88, №12, s.436-441.

27. Homoki I., Korondi P., Straner P. Die elektrische Ausriistung des vierteligen Triebzuges mit Drehstromantriebstechnik fur Ungarische Staatsbahnen. Elektrische Bahnen, 1990, 88, №2, s.61-66.

28. Rajhaty G. u.a. Main-line multiple unit train manufactured by Ganz and equipped with current source inverter. Ganz Elec. Rev., 1990, №27, p.46-77.

29. Провост M. Развитие электрификации и электрической тяги на железных дорогах Франции. СНЦФ, 1986, 12с.

30. Lehotzky P. Die Zweite Fahrzeuggeneration der Wiener U-Bahn. Elektrische Bahnen, 1992, 90, №4, s. 143-152.

31. Дядичко В.Я., Лещев А.И. и др. Электропоезд ЭНЗ: особенности конструкции и электрических схем. Локомотив. 2000, №5. с.34-37.

32. Захаров В.И., Князев Н.В., Костюков И.В. Асинхронный тяговый двигатель НТА-350 электропоезда ЭНЗ. Локомотив. 2001, №4. с.36.

33. Васильев С.Н., Ковтун А.В., Лысов Н.В. Электропоезд ЭТ2А с асинхронными двигателями. Новые промышленные технологии. 2003. Выпуск 1 (312). с.84-87.

34. Валтонен П., Жулев О.Н., Янов В.П. Электровоз с асинхронными двигателями // Железнодорожный транспорт. 1986. №11. с.37-40.

35. Ковтун А.В., Лысов Н.В. Электропоезд ЭТ2А с асинхронным тяговым приводом. Локомотив.2002, №10. с.31-32.

36. Толстов Ю.Г. Автономные инверторы тока. М.: Энергия, 1978. с. 181188.

37. Разевиг В.Д. Система сквозного проектирования электронных устройств DesignLab 8.0. М.: «Солон Р», 2000. с.138 - 190.

38. Разевиг В.Д. Система проектирования цифровых устройств OrCad. М.: «Солон Р», 2000. с. 154 - 159.

39. Глазенко Т.А., Иришков В.И. Тиристорные преобразователи с дросселями насыщения для систем электропривода (расчет и проектирование). -Л.: Энергия, 1978. с.5-8.

40. Дубровин М.А. Мостовые преобразователи с насыщающимися реакторами. Изд-во Саратовского университета, 1979, с.8-12.

41. Рогов А.Н. Отбор избыточной энергии коммутирующих устройств инвертора напряжения высокоскоростного наземного транспорта. Авторефератдиссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. JL: ЛИИЖТ, 1985. с.8-10.

42. Analysis of transient and steady-state process in LC chopper. Michael A. Slonim, Zvi Kremer. Int. J. Electronics. 1987, vol.63, № 1, 123-134.

43. Левитский Б.Ю., Мазнев A.C., Корнев A.C. Определение перенапряжений в многозвенных коммутирующих устройствах тиристорных преобразователей энергии. Электричество. 1981, № 7. с.51 53.

44. Рогов А.Н. Отбор избыточной энергии коммутирующих устройств инвертора напряжения высокоскоростного наземного транспорта. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Л.: ЛИИЖТ, 1985. с.8-10.

45. Алексеев А.Е., Пармас Я.Ю. Получение заданных тяговых характеристик локомотива с асинхронными двигателями // Тр. Ленингр. ин-та инженеров ж.-д. транспорта. Л.: Транспорт, Ленингр. отделение, 1967. — Вып. 21. —с.46-53.

46. Грузов В.Л., Сабинин Ю.А. Асинхронные маломощные приводы со статическими преобразователями. Л.: Энергия, Ленингр. отделение, 1970. -136с.

47. Шрейнер Р.Т., Дмитренко Ю.А. Оптимальное частотное управление асинхронными электроприводами. Кишинев: Штиинца, 1982. — 224 с.

48. Электромагнитные процессы в приводах с частотным управлением. — Л.: Наука, Ленингр. отделение, 1972. 193 с.

49. Бродовский В.Н., Иванов Е.С. Бесконтактный электропривод с частотно-токовым управлением для замкнутых систем регулирования // Электричество. 1967. - №10. С.53-60.

50. Бродовский В.Н., Иванов Е.С. Приводы с частотно-токовым управлением / Под ред. В.Н. Бродовского. М.: Энергия, 1974. - 168 с.

51. Шубенко В.А., Шрейнер Р.Т., Гильдербранд А.Д. Управление потокосцеплением ротора асинхронного двигателя при частотно-токовом регулировании // Электричество. 1971. - №10. С. 13-18.

52. Шубенко В.А., Шрейнер Р.Т., Мищенко В.А. Оптимальное частотно-токовое управление асинхронным электроприводом // Изв. вузов. Гор. журн. — 1970. №1. - С.161-162.

53. Бадер М.П. Электромагнитная совместимость / Учебник для вузов железнодорожного транспорта. — М.: УМК МПС, 2002. 638 с.

54. Князев А. Д. Элементы теории и практики обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных устройств. — М.: Радио и связь, 1984. 336 е., ил.

55. Ротанов Н.А., Литовченко В.В. Электромагнитные процессы в системах с автономными инверторами с учетом конечных параметров и свойств источника питания // Тр. ЦНИИ МПС. М.: Транспорт, 1976. с.56-61.

56. Мерабишвили П.Ф., Ярошенко Е.М. Нестандартные электромагнитные процессы в системах с вентилями. Кишинев: Штиинца, 1980. 208 с.

57. Глазенко Т.А. Полупроводниковые преобразователи в электроприводах постоянного тока. Л.: Энергия. 1973. с.304.145

58. Бирзниекс JI.В. Импульсные преобразователи постоянного тока. М., Энергия, 1974. с. 177-217.

59. Тиристорные преобразователи постоянного напряжения для низковольтного электротранспорта/ Шидловский А.К., Павлов В.Б. Киев: «Наукова думка», 1982. с.5-43.

60. Электропоезда постоянного тока с импульсными преобразователями. Я.Я. Берзиныи, JI.B. Бирзниекс, В.П. Данилов, В.Е. Розенфельд, О.Г. Чаусов, В.В. Шевченко./ Под ред. проф. Розенфельда В.Е. М.: Транспорт, 1976. с.7-34.

61. Тафт В.А. Электрические цепи с переменными параметрами. М.: Энергия, 1968. 327 с.

62. Электроподвижной состав с асинхронными тяговыми двигателями / Н.А.Ротанов, А.С.Курбасов, Ю .Г.Быков, В.В.Литовченко; Под ред. Н.А.Ротанова.-М.: Транспорт, 191. 336 с.

63. Грабовецкий Г.В. Полупроводниковые преобразователи электрической энергии: Межвуз. сб. научн. тр. / Новосибирский электротехнический институт; -Новосибирск: НЭТИ, 1983 124 с.

64. Грабовецкий Г.В. Преобразовательная техника Межвуз. сб. научн. тр. / Новосибирский электротехнический институт; Новосибирск: НЭТИ, 1980 -200с.

65. Литовченко В.В. исследование электромагнитных процессов в силовых цепях электроподвижного состава переменного тока с асинхронными тяговыми двигателями. Автореферат дисс. канд. техн. наук. М.: МИИТ. 1974. 24 с.

66. Бурков А.Т. Управление электроэнергетическими процессами локомотивов с асинхронным приводом: Дисс. докт. техн. наук. Л., 1982. -470с.

67. Шеннон Р. Имитационное моделирование систем — искусство и наука. — М.: Мир, 1978.-418 с.

68. Солодунов A.M., Иньков Ю.М., Коваливкер Г.Н., Литовченко В.В. Преобразовательные устройства электропоездов с асинхронными тяговыми двигателями. Рига: Зинатне, 1991.-351 с.

69. Кривицкий С.О., Эпштейн И.И. Динамика частотно-регулируемых электроприводов с автономными инверторами. М.: Энергия, 1970. 150 с.

70. Конторович М.И. Операционное исчисление и процессы в электрических цепях. Учебное пособие для ВУЗов. Изд. 4-е перераб. и доп. М., Советское радио. 1975, с.5.

71. Г. Корн, Т. Корн. Справочник по математике для научных и инженерных работников. М.: Наука. 1974. с.228-255.

72. Шипилло В.В. Операторно-рекуррентный анализ электрических цепей и систем. М.: Энергоатомиздат, 1991. с.7-10.

73. Диткин В.А., Прудников А.П. Операционное исчисление. М.: Высшая школа. 1966. с.408.

74. Диткин В. А., Кузнецов П.И. Справочник по операционному исчислению. Гостехиздат. 1951. с.255.

75. Ван-дер-Поль Б., Бреммер X. Операционное исчисление на основе двухстороннего преобразования Лапласа. М.: ИЛ. 1952. с.506.

76. Булгаков А.А. Частотное управление электродвигателями. "Наука",1966.

77. Хасаев О.И. Транзисторные преобразователи напряжения и частоты. "Наука", 1966.

78. Ковач К.П.; Рац Н., Переходные процессы в машинах переменного тока. —М.: Госэнергоиздат, 1963.

79. Stepina Jaroslav. Betriebverhalten der vom Wechselrichter gespeisten Asynchronmaschine. "Electrotechnik und Maschinenbau", 1966, Bd.83, №5.

80. Кучумов В.А. Исследование пускового режима тягового асинхронного двигателя//Вестник ВНИИЖТ. 1981. №4. с.11-13.

81. Быков Ю.Г., Ротанов Н.А. Рациональный режим пуска тягового асинхронного двигателя электровоза // Вестник ВНИИЖТ. 1984. №4. с.28-32.

82. Бадер М.П., Семенчук В.П., Просецкий А.П. Устройство для компенсации пульсаций выпрямленного напряжения. Авторское свидетельство №1387135, 1987.

83. Бадер М.П. и др. Устройство для снижения пульсаций выпрямленного напряжения. Авторское свидетельство №1553418, 1989.

84. Бадер М.П. и др. Устройство для снижения пульсаций питающего напряжения импульсного преобразователя транспортного средства. Авторское свидетельство №1654052,1991.

85. J. van der Weem Активные фильтры для электропоездов постоянного тока. Железные дороги мира. Железные дороги мира. 1996, №7. с.34-39.

86. Марквардт К.Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. -М.:Транспорт, 1982. 528 с.

87. Справочник по электроснабжению железных дорог / Под ред. К.Г.Марквардта. М.: Транспорт, 1980.Т. 1 .С. 146-169.

88. Минин Г.А. Влияние электрических железных дорог на смежные линии и способы защиты. Гл.12 в книге под ред. К.Г.Марквардта "Электроснабжение электрифицированных железных дорог". -М.: Транспорт, 1965. С.425-456.

89. Михайлов М.И. Влияние внешних электромагнитных полей на цепи проводной связи и защитные мероприятия. М.: Связьиздат, 1959. 583 с.

90. Ратнер М.П. Индуктивное влияние электрифицированных железных дорог на электрические сети и трубопроводы. М.: Транспорт, 1966. 164 с.

91. ЗАО «Центральный научно- исследовательский институт «ТрансЭлектроПрибор»1. ЗАО «ЦНИИ«ТЭП»199034, г. Санкт-Петербург, В.О. 17 линия, д. 4-6 Тел: 326-09-75, факс: 326-09-74,

92. УТВЕРЖДАЮ: Генеральный директор, к.т.н.о практическом использовании научных результатов, полученных аспирантом Петербургского Государственного Университета Путей Сообщения (ПГУПС) инженером Лысовым Николаем Владимировичем.

93. А.В. Ковтун, Н.В. Лысов. Тиристорный преобразователь электропоезда ЭТ2А с асинхронным тяговым приводом. Исследования и разработки ресурсосберегающих технологий на железнодорожном транспорте:1. ЦНИИ1. Три» $*шр* ntrtop1. VK

94. Межвузовский сборник научных трудов с международным участием. Выпуск 23. Самара: СамИИТ, 2002. с.255 258.

95. Мазнев А.С., Лысов Н.В. Результаты испытаний электропоезда ЭТ2А с асинхронными тяговыми двигателями. Научно-практическая конференция "75 лет электрификации железных дорог России", Санкт-Петербург, 23 сентября

96. Васильев С.Н., Ковтун А.В., Лысов Н.В. Электропоезд ЭТ2А с асинхронными двигателями. Новые промышленные технологии. 2003. Выпуск 1 (312). с.84-87.

97. Генерального директора, к.т.н.

98. Лысовым Николаем Владимировичем.

99. Протокол контрольных испытаний электропоезда ЭТ2А на его электромагнитную совместимость с устройствами СЦБ и АЛСН.28 февраля 2004 г.1. Цель испытаний.

100. Целью проведения испытаний является оценка электромагнитного влияния электрооборудования электропоезда ЭТ2А на устройства СЦБ и АЛСН.

101. Объект и условия проведения испытаний.

102. Электропоезд представлен к испытаниям четырехвагонным, состоящим из двух секций, в каждой из которых один вагон моторный.

103. Токоприемники моторных вагонов электрически объединены

104. Испытания проведены 17 и 26 февраля 2004 г в опытных поездках по 1-ому пути Экспериментального кольца ВНИИЖТ при разгоне и электрическом торможении электропоезда с заданием максимальной тяговой и тормозной уставки

105. Кроме того, к фидеру тяговой" подстанции подключалось фильтрустройство, состоящее из шести резонансных LC- контуров и свободной емкости 222 мкФ.11 4>

106. Схема включения понизительного и преобразовательных трансформаторов подстанциивыпрямительный агрегатинверторный агрегат1. Рис 1.

107. На время проведения испытаний другие тяговые потребители электроэнергии от используемого фидера тяговой подстанции отключались.

108. Схема измерений и методика проведения испытаний.

109. Принципиальная схема измерений приведена на рис. 2.

110. После соответствующего согласования с сужением динамического "диапазона с помощью пассивных RC-фильтров и дифференциального усилителя

111. У7-6 №1292 (сертификат РОСТЕСТ №1375/441), не показанных на схеме измерений, в сигнале сетевого тока электропоезда выделяются его составляющие на частотах, примененных в устройствах СЦБ и AJICH и регламентированных технической документацией

112. Выделение проводится в прямом гармоническом анализе посредством анализатора спектра СК4-56 №12035 (сертификат РОСТЕСТ №2165/441), построенного на основе физического пятизвенного кварцевого фильтра.

113. Результаты этого гармонического анализа, а также сигнал сетевого тока элеюроиоедда pel парируются цифровым осциллографом TDS30I4B (№В011989 сертификат Tektronix №HV14FCM4TX).

114. Принципиальная схема проведения измерений в испытаниях по электромагнитной совместимости электропоезда ЭТ2Афидер-3,3 кВ1. Рис. 2

115. Определенные в испытаниях уровни составляющих сетевого тока элекгропоелда сравнивались с их допустимыми значениями, регламентируемыми нормами безопасности ФТС (НБ) ЖТ ЦТ 03-98 (таблица 1).