автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Совершенствование системы питания вспомогательных электроприводов электровозов переменного тока

На правах рукописи

г

005004333

НЕВИНСКИЙ АЛЕКСЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ЭЛЕКТРОВОЗОВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы

АВТОРЕФЕРАТ 1 ДЕК 2011

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2011

005004333

Работа выполнена на кафедре "Электрическая тяга" федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения".

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Литовченко Виктор Васильевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Шабалин Николай Григорьевич;

кандидат технических наук Чернов Олег Евгеньевич.

Ведущая организация:

«Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава», ОАО ВНИКТИ.

Защита диссертации состоится " 14" декабря 2011 г. в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 218.005.02 в Московском государственном университете путей сообщения (МИИТ) по адресу 127994, г. Москва, ул. Образцова, 9, стр. 9 аудитория т.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета путей сообщения (МИИТ). Автореферат разослан "07" ноября 2011 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью учреждения, просим направлять по адресу совета университета.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, с.н.с.

' /1 ¡г

I ,) у Н.Н. Сидорова

' Ч'

V

1

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одним из условий успешного развития экономики Российской федерации является наличие эффективной и надежной транспортной системы. Эффективная работа железнодорожного транспорта немыслима без надежной работы подвижного состава. В настоящее время в Российской федерации эксплуатационная длина электрифицированных линий составляет около 45 тысяч километров железных дорог, из которых более 22 тысяч электрифицировано на переменном токе. Вождение поездов обеспечивает более 5000 электровозов переменного тока. Из них около 4500 электровозов - это электровозы отечественного производства, на которых для привода вспомогательных механизмов и агрегатов используются трехфазные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Для преобразования однофазного переменного напряжения в трехфазное, необходимое для питания вспомогательных электроприводов, применяются вращающиеся электромашинные расщепители фаз или конденсаторные расщепители фаз. При этом на электровозах последних выпусков 2ЭС5К, ЭП1М преимущественное применение получила система питания вспомогательных электроприводов с конденсаторным расщеплением фаз.

Исключительная простота системы питания вспомогательных машин в сочетании с асинхронными двигателями предполагает высокий уровень надежности вспомогательных электроприводов на этих электровозах. Однако до 20% от общего числа отказов этих электровозов связано с системами собственных нужд. Наблюдается тенденция роста количества отказов вспомогательных электродвигателей при увеличении массы поездов и скоростей движения.

Особая роль вспомогательных машин в работе электровозов, связанная с обеспечением безопасности движения поездов, широкое распространение электровозов переменного тока на сети железных дорог России определяют актуальность работ, направленных на повышение надежности систем питания вспомогательных электроприводов электровозов.

Целью работы является исследование электромагнитных процессов в системе питания вспомогательных электроприводов на отечественных электровозах переменного тока в условиях меняющейся нагрузки тяговой цепи, установление причин возникновения недопустимых режимов питания вспомогательных машин и разработка усовершенствованной системы питания вспомогательных электроприводов электровозов Переменного тока.

Для достижения указанной цели поставлены и решены следующие задачи:

- выполнен анализ существующих систем питания вспомогательных нужд электроподвижного состава;

- исследовано влияние внешних факторов на режимы работы вспомогательных машин, установлены причины возникновения недопустимых режимов питания вспомогательных машин и разработаны требования к статическому расщепителю фаз;

-4- разработаны математические модели системы питания собственных нужд на отечественных электровозах переменного тока с вращающимися, конденсаторными и полупроводниковыми расщепителями фаз, с учетом изменяющихся параметров контактной сета и нагрузки тяговой цепи электровоза;

- на основе разработанной математической модели составлена имитационная модель и выполнены исследования элетромагнитных и электромеханических процессов во вспомогательных машинах, проведена оценка показателей качества электроэнергии вспомогательных машин;

- Предложены алгоритмы управления и разработаны принципиальные схемы статического расщепителя фаз;

- разработан и изготовлен лабораторный макет статического расщепителя фаз и выполнено сравнение расчетный данных, полученных в результате численного эксперимента на математической модели и экспериментальных данных, полученных на лабораторном макете.

Методы исследования:

Для решения поставленных задач были применены методы математического моделирования электромеханических систем и их элементов с использованием основных положений теории электрических цепей, теории электрических машин, теории автоматического управления.

Количественная оценка показателей, характеризующих работу системы вспомогательных машин, выполнена с использованием имитационного моделирования в программном комплексе Ма&аЬ/БтиНпк.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Впервые выполнено комплексное исследование электромагнитных процессов во вспомогательных электроприводах электровозов переменного тока с учетом влияния параметров системы электроснабжения и тяговой на1рузки.

2. Установлено, что возникновение недопустимых режимов питания вспомогательных машин на электровозах переменного тока связано с рядом причин, среди которых основными являются: снижение напряжения на токоприемнике и тяговая нагрузка, подключенная к тяговому трансформатору.

3. Показано, что процессы коммутации в тяговом выпрямителе вызывают периодические замыкания тяговой обмотки трансформатора, которые трансформируются в обмотку собственных нужд и вызывают искажения напряжения и тока вспомогательных асинхронных двигателей. Коэффициенты несинусоидальности токов фаз двигателей увеличиваются до 60%.

4. Предложен способ расщепления однофазного переменного напряжения в трехфазное, сформулированы требования к статическому расщепителю фаз для питания вспомогательных электроприводов электровозов переменного тока симметричным трехфазным переменным напряжением.

Принципиальная новизна предложенного решения подтверждена положительным решением на выдачу патента и патентом на полезную модель.

Практическая ценность работы:

- Создана математическая модель, позволяющая исследовать работу системы питания вспомогательных электроприводов электровозов переменного тока. С использованием математической модели возможно оценивать степень влияния на работу вспомогательных машин параметров контактной сети, расстояния удаления электровоза от тяговой подстанции, тяговой нагрузки рассматриваемого электровоза и электровозов на соседних фидерных зонах.

- Показано, что полупроводниковый преобразователь для расщепления однофазного напряжения в трехфазное должен быть реверсивным и обеспечивать двухсторонний обмен - энергией между источником питания и нагрузкой.

Достоверность полученных результатов, сформулированных в диссертации обусловлена:

- методами получения данных, в которых все выводы базируются на использовании фундаментальных законов электротехники и корректностью выбранных допущений.

удовлетворительным совпадением результатов расчета с осциллограммами фазных токов и напряжений, полученных при испытаниях электровоза серии BJI85 на Восточно-Сибирской и Забайкальской ж.д.

- сходимостью расчетных данных с результатами эксперимента, полученными на макетном образце.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на девятой научно-практической конференции «Безопасность движения поездов-2008» в 2008 году в МИИТе, одиннадцатой научно-практической конференции «Безопасность движения поездов-2010» в 2010 году в МИИТе, научно-практических конференциях «Неделя науки-2008»,«Неделя науки-2009», проходящих соответственно в 2008 и 2009 годах в МИИТе и на научных семинарах кафедры «Электрическая тяга».

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 статьи, 3 из которых в журналах, рекомендованных списком ВАК и сделано 4 доклада на научно-практических конференциях. Получены патент на полезную модель и положительное решение на выдачу патента на полезную модель устройства расщепления фаз.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов и списка литературы, включающего 75 наименований. Работа содержит 178 стр. основного текста, проиллюстрированного 151 рис. и 27 табл.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели работы и постановка задачи исследования.

Первая глава содержит аналитический обзор вариантов построения систем питания вспомогательных электроприводов электровозов переменного тока.

Установлено, что в качестве вспомогательных двигателей в основном применяются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором.

Впервые асинхронные машины в качестве вспомогательных на отечественном подвижном составе применили на опытном электровозе ОР22-01, постройку которого завершили в октябре 1938 года.

Массовое использование вспомогательных асинхронных машин было начато на электровозах переменного тока Н60 (BJI60) в 60-е годы 20 века.

Основной сложностью, с которой пришлось столкнуться при использовании на подвижном составе асинхронных машин, стало получение трехфазного напряжения. Для получения трехфазного переменного напряжения из однофазного были разработаны устройства - фазорасщепители.

Первые работы по созданию вращающегося расщепителя фаз проводились в ВЭлНИИ под руководством Н.Х. Ситника. Предложение по совместному использованию конденсаторов для улучшения работы вращающихся фазорасщепителей было выдвинуто кандидатами технических наук Р.И.Аликиным и А.А.Суровиковым.

Большой вклад в исследование работы вспомогательных машин в условиях их использования на электроподвижном составе внесли ученые ВЭлНИИ и ВНИИЖТа Рутштейн A.M., Щупак A.A. Маханьков Л.В., Некрасов O.A. Горин H.H. и другие. '

На эксплуатируемом подвижном составе переменного тока отечественной постройки применяется две системы питания вспомогательных электроприводов:

- с вращающимся расщепителем фаз (рисунок 1);

- с конденсаторным расщепителем фаз (рисунок 2).

Рисунок 1 - Схема питания вспомогательных машин с вращающимся фазорасщепителем (электровозы ВЛ65, ВЛ85)

КМ1

Тр-р

и

| С пуск 1 I Опуск21 Сл)

7 7 7

Т Т Т

АД1 Л

-V

КМ2

АД2

Двигатели

КМпус, КМ„уск2 КМ„>

КМп

АДп

У

вспомогательных агрегатов

Рисунок 2 - Схема питания вспомогательных машин с конденсаторым фазорасщепителем

(электровозы 2ЭС5к, ЭП1)

Несмотря на простую и, казалось бы, весьма надежную систему вспомогательных машин опыт эксплуатации показывает достаточно низкую надежность системы питания вспомогательных электроприводов. В некоторых депо, где эксплуатируются электровозы переменного тока, происходит по 20-30 отказов вспомогательных машин ежемесячно.

Такое большое число отказов вспомогательных машин обуславливает необходимость выполнить исследование процессов в системе питания собственных нужд с целью установления причин возникновения недопустимых режимов работы вспомогательных машин и разработать мероприятия, позволяющие устранить либо снизить их негативное влияние на работу электроприводов вспомогательных машин.

Вторая глава посвящена исследованию работы вспомогательных машин в установившемся режиме при питании от источника синусоидального напряжения. Математическая модель системы питания собственных нужд составлена с учетом вращающегося и конденсаторного расщепителей фаз.

Основным компонентом разработанной математической модели системы собственных нужд электровоза является асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. Модель асинхронного двигателя, которая используется при исследовании электромеханических процессов, как в приводном двигателе, так и в фазорасщепителе, составлена с учетом общепринятых допущений (симметричная трехфазная обмотка статора, отсутствие насыщения магнитной цепи), и описывается следующей системой уравнений:

1 л

и~ + Л.1—- = Мъ — Ы-а -к™ -ю.

электродвижущие силы обмоток статора;

Л, Ь\, а - активное сопротивление, полная индуктивность и коэффициент рассеяния обмотки статора;

¿1а, /щ /1С, «д. Ив, «с - фазные токи двигателя и фазные напряжения двигателя;

©г - угловая частота вращения ротора; ктр - коэффициент вязкого трения

Уга, Щр- составляющие потокосцепления ротора по осям а в Р соответственно;

кг - коэффициент связи общего магнитного потока и обмотай ротора;

Ун- момент инерции ротора двигателя и нагрузки; Мэ, Мн- электромагнитный момент двигателя и момент нагрузки; а'2 - коэффициент затухания цепи ротора. Для оценки качества работы вспомогательных машин используется ряд . количественных показателей. Одним из них является результирующий вектор:

годограф которого позволяет судить о степени несимметрии тока и определить величины симметричных составляющих токов.

Сравнение показателей работы вспомогательных машин выполнено с показателями эталонного режима, когда двигатели подключены к источнику трехфазного симметричного синусоидального напряжения 3x380 В.

(2)

На рисунке 3 представлены годографы результирующих векторов тока и напряжения при различных напряжениях в контактной сети и отсутствии тяговой нагрузки.

Наглядно видно, что ни при одном из напряжений в контактной сети, даже номинальном, (Укс=25 кВ не наблюдается кругового годографа, совпадающего с эталонным. По тому, насколько вытянут годограф, можно судить о несимметричности токов по фазам.

Искажение годографов вызвано несимметрией питающего напряжения.

Для оценки степени несимметрии используется коэффициент несимметрии фазных токов, который определяется как:

к,Жт,% (3)

гм

где |/2| и |/,|, соответственно, составляющие обратной и прямой

последовательностей фазных токов.

Как показали исследования, коэффициент несимметрии по току при напряжении в контактной сети £/кс= 19 кВ может достигать .£„/=62%.

Аналогично определяется коэффициент несимметрии по напряжению:

Следует отметить, что небольшие отклонения от симметрии фазных напряжений приводят к большим искажениям фазных токов, т.е. всегда выполняется неравенство КнЦ <, Кн1. Это объясняется тем, что для составляющих тока обратной последовательности вращающийся двигатель работает с отрицательным скольжением, приблизительно равным -2.

Результаты расчетов, выполненных для схемы подключения с вращающимся фазорасщепителем, приведены в таблице 1.

Анализ полученных данных показывает, что при однофазном синусоидальном питании вспомогательных машин наблюдается большая разница между фазными токами двигателя. Так при напряжении на

•100,% (4)

токоприемнике 19 кВ фазные токи различаются почти в два раза, а ток одной из фаз при этом становится выше номинального и достигает 128 А. При повышенном моменте сопротивления, работе двигагелеля с холодным компрессором превышение фазных токов достигает 30% и более, по сравнению с номинальным режимом.

Таблица! - Параметры работы асинхронного двигателя вспомогательных агрегатов при

Параметр Напряжение на токоприемнике

электровоза

Эталон* 19кВ 25кВ 27,5кВ 25кВ**

и„ В 220 181 227 250 231

220 198 231 255 220

£&. В 220 185 236 260 226

/.. А 83 69 68 69 161

Д. А 83 128 88 95 117

Д. А 83 69 105 116 162

5, кВА 54,9 50,5 60,7 71,7 99,2

Р, кВт 25,0 24,6 25,2 25,3 72,4

ДА/, Нм 0 320 177 243 214

1/..В 311 266 327 361 319

I., А 118 112 122 129 205

£/2, В 0 15 7 8 9

Ъ,А 0 69 31 39 40

Рэ, кВт 26,42 27,08 26,75 26,99 79,93

*•„„, % 0 6 2 2 3

Ки\, % 0 62 25 29 19

* - двигатель получает питание от источника симметричного 3-х фазного напряжения (эталонный режим работы);

** ■ двигатель работает с повышенным моментом сопротивления, соответствующему компрессору с загустевшим маслом (пуск холодного компрессора).

Глава-3 посвящена исследованию работы вспомогательных

электроприводов при наличии тягового тока с учетом параметров системы тягового электроснабжения.

С этой целью в диссертации разработана математическая модель, в которой наряду с моделью системы вспомогательных машин учтены тяговый трансформатор электровоза, выпрямительно-инверторный преобразователь, тяговые электродвигатели, контактная сеть, тяговые подстанции и возможные потребители на соседних фидерных зонах. Расчетная схема для такой модели приведена на рисунке 4.

Модель тяговой подстанции представляет собой упрощенную модель трехфазного тягового трансформатора. Контактная сеть между подстанциями

представлена каскадным соединением четырехполюсников, параметры, которых определяются длиной участка и удельными погонными сопротивлением и проводимостью контактной сети.

Рисунок 4 - Расчетная схема для исследования системы питания вспомогательных машин на электровозе с учетом тяговой нагрузки и системы тегового электроснабжения

Тяговый трансформатор электровоза описан системой уравнений в матричной форме:

{м^+Юй-М; (5)

где {м} - квадратная матрица собственных и взаимных индуктивностей обмоток;

{л} - диагональная матрица активных сопротивлений обмоток; {/}, {и} - матрицы токов и напряжений обмоток. Коэффициенты матрицы индуктивностей

¿с-с

¿ш-с

¿В2-С

^п-е

¿Т1-С

■''С-СН ^СН-СН

¿Г2-СН -^тз-сн

определяются следующим образом: собственные индуктивности ¿х

^В2-В1 ^Т2-В1

А:-В2 ^В1-В2

АБ2-В2

^Т!-В2 ^Т2-В2

'"Г1-Т1 ¿П-Т1

А:-Т2

¿ВЬТ2 ^В2-Т2

■^сн-тз

¿В2-ТЗ

¿тг-тз ¿тз-тз

(6)

, (где х - обозначение обмотай):

к.

и взаимные индуктивности (между обмотками х и у):

L..

КС-,КС-у

(В)

где

- индуктивность контура намагничивания;

- индуктивность потоков рассеяния;

Кс_„ Кс,у - коэффициент трансформации между обмотками,

соответственно, сетевой их, сетевой и у.

Матрицы токов и напряжений являются столбцовьми матрицами с числом элементов, равным число секций обмоток трансформатора.

Силовая цепь, выпрямительно-инверторного преобразователя (ВИП) и цепь выпрямленного тока тяговых двигателей описываются уравнениями:

Ч*={«Т1 "Т2 "тзМ^ВИп}; (9)

* = *Аип}- (10)

*гз

Аз

¿к dt

(П)

где

{5ВИП} - коммутационная функция ВИП, определяется состояниями ключей

VS1-VS8;

щ, /¿-выпрямленные напряжение и ток;

Ufi, in - напряжения и токи секций тяговой обмотки трансформатора;

R^Ldи ^-активное сопротивление, индуктивность и эквивалентная ЭДС

цепи выпрямленного тока.

В результате исследования установлено, что фазные токи имеют искажения и их формы сильно отличны от синусоидальных. Так, при работе электровоза в режиме тяги в середине 4 зоны регулирования при напряжении С/кс=27,5 кВ и максимальной нагрузке тяговых двигателей при консольном питании ток вспомогательных двигателей имеет вид:

Фаза А

Фаза В

Фаза С

\ лаейт

Рисунок 5

- Фазные токи вспомогательного асинхронного двигателя, полученные в результате численного эксперимента и замера на электровозе ВЛ85

Фазные токи вспомогательного двигателя электровоза отличаются от синусоидальных. Годографы результирующих векторов, соответствующих режиму работы, фазные токи которого показаны на рисунке 5, имеют вид:

Рисунок 6 - Годографы результирующего вектора тока (а) и напряжения (б) вспомогательного

двигателя электровоза ВЛ85

Основные показатели работы вспомогательных машин при наличии тягового тока сведены в таблицу 2.

Искажения формы кривых фазных токов характеризуется коэффициентами несинусоидальности, которые определяются как:

17<

70)

100,% (12)

Величина коэффициента несинусоидальности показывает, насколько увеличивается действующее значение тока в сравнении с синусоидальным режимом.

При наличии тягового тока увеличиваются коэффициенты несинусоидальности. Сопоставление таблиц 1 и 2 показывает, что коэффициенты несимметрии фазных токов остались фактически неизменными. Тяговый ток при неизменном напряжении на токоприемнике влияет, в основном, на коэффициенты несинусоидальности фазных токов.

Увеличение искажения фазных токов вспомогательных двигателей происходит при удалении электровоза от тяговой подстанции. На рисунках 7 и 8 представлены спектры фазных токов вспомогательного асинхронного двигателя при одинаковой тяговой нагрузке, одинаковом напряжении холостого хода тяговой подстанции, но при различном положении электровоза на фидерной зоне.

Таблица 2 - Параметры работы асинхронного двигателя вспомогательных агрегатов наличии тягового тока на электровозе ВЛ85

Параметр Середина ф. зоны £/т„=19кВ, /¿=400 А Середина ф. зоны С/х„=25кВ, 4=800 А Середина ф. зоны £/тл=27,5кВ, /¿=800 А Консольное питание 1/тп=27,5кВ, /d=800 А,

UK,KB 18,7 24,4 26,9 25,9

4 А 74 75 76 87

4,А 127 90 96 99

4 А 67 103 113 112

Kla, % 32 47 49 80

Кь, % 22 35 34 57

Klo, % 26 27 25 45

S, кВА 49,3 58,9 69,5 68,9

Л кВт 24,5 25,0 25,2 25,1

AM, Нм 239 357 424 580

Кя и, % 6 2 2 2

К„ 1, % 59 23 27 24

120 I.A

-MJk-

5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 26 27 29 31 33 35 37 39

Номер гармоники

3 |а,Д ■ ib.A □ lc.A |

Рисунок 7 - Спектр фазных токов вспомогательного двигателя электровоза ВЛ85 при токе тяговых двигателей /¿=800 А, ЭДС холостого хода тяговой подстанции 27,5 кВ и консольном

питании

I

I

I

Рисунок 8 - Спектр фазных токов вспомогательного двигателя электровоза ВЛ85 при токе тяговых двигателей /¿=800 А при ЭДС холостого хода тяговой подстанции 27,5 кВ в середине

фидерной зоны

Из рисунков 7 и 8 видно, что при консольном питании 3 и 5 гармоники примерно в 1,5 больше, чем при нахождении электровоза в середине фидерной зоны с двусторонним питанием. Коэффициент несимметрии токов при этом остается неизменным.

Наличие высших гармонических составляющих и несимметрия питающего напряжения приводят не только к повышенному нагреву двигателей, и как следствие, ускоренному старению изоляции, но также и пульсациям электромагнитного момента, что приводит к повышенному механическому износу двигателей.

В работе рассмотрено влияние электровозов, работающих на соседних фидерных зонах на работу вспомогательных машин, однако, данное влияние оказалось мало (величины высших гармонических составляющих не превышают 5% от основной гармоники тока). Поэтому, данное влияние может не учитываться при исследовании качества питания вспомогательных машин I

I электровозов переменного тока.

Особенность тяговой нагрузки - выпрямитель, сглаживающий реактор и I

ТЭД - состоит в том, что в выпрямителе в процессе его работы имеются интервалы времени, когда одновременно проводят ток два анодных или два катодных плеча. Этот интервал называется интервалом коммутации, в течение I

, которого происходит изменение направления протекания тока в обмотке трансформатора.

I На интервале часть ияи вся тяговая обмотка находится в режиме 1

короткого замыкания. Таким образом, тяговый преобразователь - выпрямитель или ВИП - в силу принципа своего действия устраивает короткое замыкание тяговой обмотки в каждый полупериод питающего напряжения. При этом, из-за трансформаторной связи между обмотками трансформатора, напряжение на обмотке собственных нужд на интервале коммутации снижается и становится практически равным нулю. ,

-15120 -----

I, А

100----------

80 -----

40 ■

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39

Номер гармоники

| <3 |а.А ■1Ь.Д01с,л|

Длительность интервала коммутации зависит от силы выпрямленного тока, ступени трансформатора или зоны регулирования ВИП, удаления электровоза от тяговой подстанции, напряжения в контактной сети и может достигать 30 -40 эл. градусов или 2+3 мс.

В интервалах времени 1+2 и 3-4 в силовой схеме ВИП происходит коммутация тока, т.е. происходит закорачивание тяговой обмотки трансформатора. В идеализированном упрощенном случае это соответствует тому, что в этот промежуток времени напряжение на обмотке СН равно нулю.

Так как вращающиеся вспомогательные машины имеют момент инерции и намагниченный ротор, они продолжают генерировать Е, которое не может изменяться так быстро, как напряжение на вторичной обмотке трансформатора и остается синусоидальным. Таким образом, на рисунке 9 а Исн появились провалы напряжения, а Е осталось синусоидальной. На рисунке 9 б хорошо видно, каким образом изменилось напряжение ит-Е (появилось треугольное искажение между точками 1-2 и 3-4). Это искажение приводит к броску тока /сн.

Рисунок 9 - Формирование тока обмотки собственных нужд с учетом влияния тяговой цепи электровоза

Полученные расчетным путем данные были сверены с осциллограммами фазных токов вспомогательного двигателя вентилятора электровоза ВЛ85, находящегося в режиме тяги. Наложение расчетных кривых на

экспериментальные осциллограммы и сравнение их гармонического состава показало хорошую сходимость результатов.

Вспомогательные двигатели, подключенные к системам питания согласно рисункам 1 и 2, при расчетном моменте имеют приемлемое качества пуска, время пуска /^«<1,2 с при всех режимах. При номинальном напряжении в контактной сети 25 кВ по схеме с конденсаторным расщепителем фаз и при наличии тяговой нагрузки время пуска двигателя компрессора составляет 0,73 с, амплитудное значение электромагнитного момента - 1827 Нм, ударная величина фазного тока составляет 1344 А. Однако, при увеличении момента сопротивления компрессора (пониженная температура) наблюдается сильное

б)

увеличение момента сопротивления поршневых компрессоров (до 3 раз). Схема с конденсаторным расщепителем фаз (рисунок 2) при применяемой а электровозах 2ЭС5к и ЭП1 емкости пусковых конденсаторов (2,9 мФ) не обеспечивает возможности запуска двигателя при отсутствии ранее запущенной вспомогательной машины.

Четвертая глава посвящена разработке структуры, принципиальной схемы и системы алгоритмов управления статического фазорасщепителя. Отличительной особенностью предлагаемого фазорасщепителя от существующих является то, что он преобразует энергию лишь одной фазы трехфазной нагрузки, а две других фазы по-прежнему остаются подключенными к вторичной обмотке трансформатора.

Фазорасщепитель представляет собой двухзвенный однофазный преобразователь, имеющий входное и выходное управляемые звенья, а также промежуточный контур постоянного напряжения с нулевой точкой (рисунок 10).

Фазорасщепитель формирует напряжение на конденсаторе С{ согласно выражению:

и г, = 1>гНе

7«

(13)

Необходимо выполнить расщепитель фаз таким образом, что бы он требовал минимальных изменений существующей схемы. Поэтому, источником питания предлагаемого преобразователя должна служить обмотка собственных нужд тягового трансформатора.

Управление входным преобразователей

Рисунок 10 - Функциональная схема управления статическим фазорасщепителем

Входной преобразователь выполняет стабилизацию напряжения в промежуточном звене (на конденсаторах С\ и С2). При этом на вторичной обмотке трансформатора он формирует ток с созср^. Выходной преобразователь выполняет формирование напряжения на конденсаторе С{ (фазосдвигающей емкости), сдвинутого на угол 60% относительно первой гармоники напряжения обмотки собственных нужд тягового трансформатора (выражение 13).

Входной и выходной преобразователи имеют двухконтурнуго подчиненную структуру управления, где внешний контур - это контур регулирования напряжения, а внутренний - тока.

Третий регулятор напряжения (РНЗ) выполняет выравнивание напряжений на конденсаторах С, и С2.

Входной преобразователь работает с постоянной частотой ШИМ, равной 1150 Гц. Данная частота выбрана для обеспечения условий лучшей электромагнитной совместимости.

Для управления выходным преобразователем предлагается использовать принцип токового коридора (скользящий режим). Недостатком такого управления является плавающая частота, а достоинством - большая устойчивость, так как внутренний контур управления током построен на основании релейных регуляторов.

Входные и выходные преобразователи могут выполняться по двух- или трехуровневой схеме.

Достоинство двухуровневого преобразователя заключается в том, что он имеет более простую систему управления и в два раза меньшее количество транзисторов.

Достоинство трехуровневого инвертора заключается в том, что транзисторы должны быть рассчитаны на в два раза меньшее напряжение. Каждый транзистор трехуровневой схемы не тактируется полпериода, величины индуктивностей L, и Lf могут бьпъ снижены до двух раз без изменения частоты тактирования приборов и без увеличения переменной составляющей входного (/'i) и выходного (¡„ом,,) токов на частоте тактирования.

В работе представлена методика определения максимальной мощности преобразователя. Описаны методы выбора параметров пассивных и активных компонентов схемы. Проведен анализ работы фазорасщепителей, выполненных на двухуровневых и трехуровневых полумостах. Приведены достоинства и недостатки каждой из схем.

В диссертации выполнено создание математической модели системы питания собственных нужд с использованием статического фазорасщепителя. Проведены расчеты различных режимов работы конкретного варианта преобразователя собственных нужд, предназначенного для установки на электровозы BJI85, ЭП1 и 2ЭС5к, с целью оценки работы системы в условиях пуска первой вспомогательной электрической машины, набора и сброса нагрузки (подключение и отключение вспомогательных двигателей), изменения напряжения питания контактной сети.

При номинальном напряжении на тяговой подстанции в синусоидальном режиме фазные токи вспомогательного двигателя симметричны и имеют вид:

300 1. А 200 100 О -100 -200 ■ -300 - ь ^

/ \

°'000 0.005 0.010 0.015 «.в

Рисунок 11 - Фазные токи вспомогательного двигателя при работе расщепителя фаз при отсутствии тягового тока

Фазорасщепитель обеспечивает запуск всех вспомогательных машин, в том числе и двигателя компрессора с загустевшим маслом. При работе фазорасщепителя во всем диапазоне напряжений контактной сети обеспечивается симметрия питающего напряжения и тока вспомогательных двигателей по первой гармонике.

Для исследования работы статического расщепителя фаз в условиях тяговой нагрузки проведено имитационное моделирование всей системы в целом, аналогично тому, как показано на рисунке 4. На рисунках 12 и 13 представлены спектры фазных токов вспомогательного двигателя в условиях тяговой нагрузки при максимальном и минимальном напряжениях в контактной сети.

1, А

200 ■

150 -

100

50 •

0 • 1л (V, (,

3 5 7 9 11 13 15 17 [сэ 1а,А в 19 21 23 25 27 Ь.А а!с,А| 29 31 33 35 37 39 Номер гармоники

, т-------- -----ч^лопш и дат ¡целя с компрессором С

загустевшим маслом при токе тяговых двигателей /„=400 А и напряжении контактной сети

¿У*с=19кВ

1, А

| 1 1. ь ^ . - - ^ -- - - - ...

3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 Номер гармоники |и!а.А В1Ь,А □•с.А |

Рисунок 13 - Спектр фазных токов вспомогательного двигателя с холодной нагрузкой при токе тяговых двигателей /¿=800 А и напряжении контактной сети ¡Ую=29 кВ

Параметры работы асинхронного двигателя вспомогательных агрегатов при питании от статического расщепителя фаз при наличии тягового тока

сведены в таблицу 3.

Преобразователь позволяет добиться фактически полного симметрирования питающих напряжений. Коэффициент несимметрии по току при всех напряжениях контактной сети не превышает £н/<10%, по напряжению Кнц<2%. Кроме того, за счет формирования одного синусоидального линейного напряжения достигается уменьшение коэффициентов несимметрии (на 25-50%).^

В пятой главе проведено сравнение результатов расчета математической модели с экспериментальными данными, полученными на макете статического ф азорасщепителя.

Осциллограммы электромагнитных процессов, полученные на лабораторном макете, подтверждают правильность выполнения математической модели и возможность физической реализации предложенной электрической схемы. Расхождение амплитуд токов и напряжений по расчетным и экспериментальным данным не превышают 25%.

Наибольшее расхождение экспериментальных и расчетных данных имеет несимметрии тока. Это связано с тем, что незначительная несимметрия фазных напряжений приводит к значительно более значительному искажению фазных токов. Из-за того, что датчики напряжений, на основании показаний которых осуществляется управление, имеют некоторую погрешность измерения, реальные величины напряжений могут отличаться от тех величин обратной связи, по которым осуществляется управление преобразователем. Таким образом, при создании фазорасщепителя необходимо вводить дополнительный корректирующий контур, построенный на сопоставлении фазных токов вспомогательных машин.

Таблица 3 - Параметры работы асинхронного двигателя вспомогательных агрегатов при

Параметр С/т„=19 кВ, /¿=400А Холодный компрессор и1п=25 кВ, 1А=800А Расчетная нагрузка (номинальный режим) Ута=29кВ, /а=800А Расчетная нагрузка

итВ 18710 24396 28455

Л, А 193 88 93

А, А 173 85 99

4 А 203 82 89

К/а, % 8 32 32

Кь, % 5 15 13

А)с, % 4 19 18

5, кВА 93,4 55,4 71,8

Л кВт 67,6 25,1 25,4

ДМ, Нм 172 252 285

Кии, % 2,4 0,2 0,6

Ко, % 9,4 3,1 7,3

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. В системах питания вспомогательных электроприводов переменного тока с конденсаторными и вращающимися расщепителями фаз наблюдаются высокие коэффициенты несимметрии тока при пониженном напряжении питания. Для системы питания с вращающимся фазорасщепителем при снижении напряжения на токоприемнике до 19 кВ коэффициент несимметрии фазных токов вспомогательных машин достигает 60%, а ток одной из фаз превышает номинальную величину и составляет 128А.

2. На качество питания вспомогательных машин серьезное влияние оказывает наличие тягового тока. В результате влияния тягового тока величины высших гармоник фазных токов вспомогательных двигателей могут достигать 60% от первой гармоники тока. Коэффициенты несинусоидальности фазных токов достигают 80%.

3. На величину искажений фазных токов вспомогательных машин оказывают влияние параметры тяговой сети. Так, коэффициент несинусоидальности по току приблизительно на 40% выше при консольном питании в сравнении с питанием в середине фидерной зоны при двустороннем питании.

4. Для получения симметричного напряжения вспомогательных машин можно использовать однофазный преобразователь переменного напряжения в переменное - статический расщепитель фаз, который должен быть реверсивным, т.е. обладать двусторонней проводимостью.

5. Использование расщепителя фаз позволяет добиться формирования симметричной системы трехфазных напряжений при любом питающем напряжении в диапазоне 19-29 кВ.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Невинский A.B., "Преобразователь собственных нужд для двухсистемного электровоза" // Сборник трудов научно-практической конференции Неделя науки-2008 «Наука МИИТа-транспорту». - МИИТ, 2008. - С. VII-74.

2. Невинский A.B., "Принципы построения системы питания собственных нужд

электроподвижного состава" // Сборник трудов IX научно-практической конференции "Безопасность движения поездов". - МИИТ, 2008. - С. V-2.

3. Невинский A.B., "Использование комплекса Compact-RIO" в качестве инструмента разработки системы управления полупроводниковыми преобразователями" // Сборник трудов научно-практической конференции Неделя науки-2009 «Наука МИИТа-транспорту». - МИИТ, 2009. - С. II-60-II-61.

4. Невинский A.B., "Системы питания цепей собственных нужд современного тягового подвижного состава" // Электроника и электрооборудование транспорта.-2010.-№2-3.-С. 15-18.

5. Литовченко В.В., Невинский A.B., "Совершенствование системы питания вспомогательных машин электровозов переменного тока" // Сборник трудов XI научно-практической конференции "Безопасность движения поездов". -МИИТ, 2010. - С. V-20-V-21.

6. Литовченко В .В., Невинский A.B., "Влияние условий работы вспомогательного оборудования электровозов переменного тока на надежность вспомогательных машин" Н Электроника и электрооборудование транспорта. - 2010. - №5-6. - С. 30-34.

7. Литовченко В.В., Невинский A.B., "Систему питания вспомогательных машин

необходимо совершенствовать" // Локомотив. - 2011. - №6. - С. 23-25.

8. Иньков Ю.М., Литовченко В.В., Невинский A.B., "Многоуровневые инверторы в тяговых электроприводах" // Электротехника. - 2011. - №8. - С. 3-11.

9. Устройство для расщепления фаз на электроподвижном составе переменного

тока Решение о выдаче патента на полезную модель. Литовченко В.В., Невинский A.B. // Заявка№ 2011108029/11 (011461). - 03.03.2011

10. Система симметрирования трехфазного напряжения асинхронных вспомогательных двигателей электроподвижного состава. Патент РФ RU 106999, МПК H02J 3/26 Рабинович М.Д., Иванов В.В., Литовченко В.В., Невинский A.B. // опубл 27.07.2011 Бюл. №21

НЕВИНСКИЙ АЛЕКСЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ЭЛЕКТРОВОЗОВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы

Подписано в печать ¿)/ // . 2011 г. Объем 1,<Гп.л. Формат бумаги: 60x84 1/16

Заказ- гох Тираж 80 экз.

УПЦ ГИ МИИТ 127994, Москва, ул. Образцова, д,9, стр.9.

ВВЕДЕНИЕ.

1 Аналитический обзор систем питания собственных нужд электроподвижного состава.:.

1.1 Системы собственных нужд на электроподвижном составе постоянного тока.

1.2 Системы собственных нужд на электровозах переменного тока серий ЧС.

1.3 Отечественные электровозы переменного тока.

1.4 Недостатки существующих систем питания.

1.5 Анализ технических решений вспомогательных приводов зарубежного подвижного состава.

1.6 Топологии схем тяговых вспомогательных преобразователей.

1.7 Мощности вспомогательных машин и преобразовательных установок.

1.8 Резервирование.

1.9 Применяемая элементная база.

1.10 Компоновочные решения.

1.11 Отечественный опыт построения статических преобразователей собственных нужд.

1.12 Обобщенная структура.

Выводы.

2 Анализ процессов в системах собственных нужд с конденсаторными и вращающимися фазорасщепителями.

2.1 Анализ работы вспомогательных машин на отечественных электровозах переменного тока.

2.1.1 Структура схем подключения вспомогательных машин.

2.1.2 Анализ отказов электрических машин в эксплуатации.:.

2.1.3 Типы и параметры вспомогательных машин.

2.1.4 Приводные механизмы, их характеристики и параметры.

2.2 Имитационная модель асинхронного двигателя.

2.3 Моделирование работы вспомогательных двигателей при синусоидальных режимах.

2.4 Описание показателей качества работы вспомогательных машин.

2.4.1 Показатели переходного режима:.

2.4.2 Показатели установившегося режима.

2.5 Анализ электромагнитных процессов.

2.5.1 Установившиеся режимы асинхронных двигателей при питании от однофазной сети с синусоидальным напряжением.

2.5.2 Оценка синусоидальных режимов работы вспомогательных машин.

Выводы.

3 Анализ электромагнитных процессов во вспомогательных машинах с учетом тяговой нагрузки.

3.1 Расчетные режимы с учетом тяговой нагрузки.

3.1.1 Разработка математической модели трансформатора.

3.2 Моделирование контактной сети.

3.3 Результаты имитационного моделирования работы вспомогательных машин с учетом тяговой нагрузки.'.

3.3.1 Переходные режимы (режимы пуска).

3.3.2 Исследование работы вспомогательных электроприводов при рекуперации электровоза.

3.3.3 Влияние работы электровозов на соседних фидерных зонах.

3.3.4 Физика появления искажений фазных токов двигателя и тока обмотки СН

3.4 Сравнение расчетных и экспериментальных данных.

Выводы.

4 Разработка системы симметрирования фазных напряжений.

4.1 Функциональная роль фазорасщепителя.

4.2 Определение необходимой мощности фазорасщепителя.

4.3 Принцип управления преобразователем.

4.4 Способ формирования напряжения.

4.4.1 Предельное качество регулирования преобразователя.

4.5 Общая информация о схемотехническом решении.

4.5.1 Реверсивный расщепитель фаз.

4.5.2 Определение частоты первой гармоники напряжения.

4.5.3 Определение амплитуды первой гармоники напряжения.

4.5.4 Получение высокого коэффициента мощности на входном преобразователе.

4.5.5 Синтез контура тока.

4.5.6 Выбор емкости синус-фильтра Cf.

4.5.7 Выбор пусковой фазосдвигающей емкости.

4.5.8 Фазосдвигающая емкость, как накопитель реактивной энергии.

4.5.9 Выбор емкостей С\ и С2.

4.5.10 Определение зависимости частоты переключения ключей/ индуктивности дросселя Lf и непостоянной составляющей тока (ширина токового коридора) А1.

4.6 Расчетные режимы работы статического расщепителя фаз.

4.7 Параметры расчетных схем.

4.8 Результаты расчета.

4.8.1 Результаты расчета работы инвертора при синусоидальном питании в режимах А2 и A3.

4.8.2 Работа фазорасщепителя в режиме пуска двигателя, режим А1.

4.8.3 Электромагнитные процессы двух- и трехуровневых инверторов в режиме А1.

4.8.4 Результаты расчета переходных процессов при работе фазорасщепителя

4.8.5 Работа преобразователя при наличии тягового тока (режимы Bl, В2 и ВЗ, раздел 4.6).

Выводы.

5 ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ фазосдвигающего устройства

Одним из условий успешного развития экономики Российской федерации является наличие эффективной и надежной транспортной системы. Эффективная работа железнодорожного транспорта немыслима без надежной работы подвижного состава. В настоящее время в Российской федерации эксплуатационная длина электрифицированных линий составляет около 45 тысяч километров железных дорог, из которых более 22 тысяч электрифицировано на переменном токе. Вождение поездов обеспечивает более 5000 электровозов переменного тока. Из них около 4500 электровозов - это электровозы отечественного производства, на которых для привода вспомогательных механизмов и агрегатов используются трехфазные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Для преобразования однофазного переменного напряжения в трехфазное, необходимого для питания вспомогательных электроприводов, применяются вращающиеся электромашшшые расщепители фаз или конденсаторные расщепители фаз. При этом на электровозах последних выпусков 2ЭС5к, ЭП1М преимущественное применение получила система питания вспомогательных электроприводов с конденсаторным расщеплением фаз.

Исключительная простота системы питания вспомогательных машин в сочетании с асинхронными двигателями предполагает высокий уровень надежности вспомогательных электроприводов на этих электровозах. Однако до 20% от общего числа отказов на этих электровозах связано с системами собственных нужд. Наблюдается тенденция роста количества отказов вспомогательных электродвигателей при увеличении массы поездов и скоростей движения.

Особая роль вспомогательных машин в работе электровозов, связанная обеспечением безопасности движения поездов, широкое распространение электровозов на сети железных дорог России определяют актуальность работ, направленных на повышение надежности систем питания вспомогательных электроприводов электровозов переменного тока.

Целью работы является исследование электромагнитных процессов в системе питания вспомогательных электроприводов на отечественных электровозах переменного тока в условиях меняющейся нагрузки тяговой цепи, установление причин возникновения недопустимых режимов питания вспомогательных машин и разработка усовершенствованной системы питания вспомогательных электроприводов электровозов переменного тока.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Впервые выполнено комплексное исследование электромагнитных процессов во вспомогательных электроприводах электровозов переменного тока с учетом влияния параметров системы электроснабжения и тяговой нагрузки.

2. Установлено, что возникновение недопустимых режимов питания вспомогательных машин на электровозах переменного тока связано с рядом причин, среди которых основными являются: снижение напряжения на токоприемнике и тяговая нагрузка, подключенная к тяговому трансформатору.

3. Показано, что процессы коммутации в тяговом выпрямителе вызывают периодические замыкания тяговой обмотки трансформатора, которые трансформируются в обмотку собственных нужд и вызывают искажения напряжения и тока вспомогательных асинхронных двигателей. Коэффициенты несинусоидальности токов фаз двигателей увеличиваются до 60%.

4. Предложен способ расщепления однофазного переменного напряжения в трехфазное, сформулированы требования к статическому расщепителю фаз для питания вспомогательных электроприводов электровозов переменного тока симметричным трехфазным переменным напряжением.

Принципиальная новизна предложенного решения подтверждена положительным решением на выдачу патента и патентом на полезную модель.

Практическая полезность работы:

- Создана математическая модель, позволяющая исследовать. работу системы питания вспомогательных электроприводов электровозов переменного тока. С использованием математической модели возможно оценивать степень влияния на работу вспомогательных машин параметров контактной сети, расстояния удаления электровоза от тяговой подстанции, тяговой нагрузки рассматриваемого электровоза и электровозов на соседних фидерных зонах.

- Показано, что полупроводниковый преобразователь для расщепления однофазного напряжения в трехфазное должен быть реверсивным и обеспечивать двухсторонний обмен энергией между источником питания и нагрузкой.

Достоверность полученных результатов, сформулированных в диссертации обусловлена:

- методами получения данных, в которых все выводы базируются на использовании фундаментальных законов электротехники и корректностью выбранных допущений.

- удовлетворительным совпадением результатов расчета с осциллограммами фазных токов и напряжений, полученных при испытаниях электровоза серии ВЛ85 на Восточно-Сибирской и Забайкальской ж.д.

- сходимостью расчетных данных с результатами эксперимента, полученными на макетном образце.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. В системах питания вспомогательных электроприводов переменного тока с конденсаторными и вращающимися расщепителями фаз наблюдаются высокие коэффициенты несимметрии тока при пониженном напряжении питания. Для системы питания с вращающимся фазорасщепителем при снижении напряжения на токоприемнике до 19 кВ коэффициент несимметрии фазных токов вспомогательных машин достигает 60%, а ток одной из фаз превышает номинальную величину и составляет 128А.

2. На качество питания вспомогательных машин серьезное влияние оказывает наличие тягового тока. В результате влияния тягового тока величины высших гармоник фазных токов вспомогательных двигателей могут достигать 60% от первой гармоники тока. Коэффициенты несинусоидальности фазных токов достигают 80%.

3. На величину искажений фазных токов вспомогательных машин оказывают влияние параметры тяговой сети. Так, коэффициент несинусоидальности по току приблизительно на 40% выше при консольном питании в сравнении с питанием в середине фидерной зоны при двустороннем питании.

4. Для получения симметричного напряжения вспомогательных машин можно использовать однофазный преобразователь переменного напряжения в переменное — статический расщепитель фаз, который должен быть реверсивным, т.е. обладать двусторонней проводимостью.

5. Использование расщепителя фаз позволяет добиться формирования симметричной системы трехфазных напряжений при любом питающем напряжении в диапазоне 19-29 кВ.

1. Евтеев И.П., Осипов С.И. Пустовойтов М.П., Пассажирские электровозы ЧС1 и ЧСЗ. -Всесоюзное издательско-полиграфические объединение министерства путей сообщения, 1962.-161 с.

2. Раков В.А. Пассажирский электровоз ЧС2. Изд. 3-е, перераб. и доп. М.: «Транспорт», 1976, 320 с.

3. Косарев И.И., Локомотивной бригаде об электровозе ЧС7. М.: ИКЦ «Академ-книга», 2003.-223 е.: ил.

4. Электровоз ВЛ11м: Руководство по эксплуатации. М.: «Транспорт», 1992. 416 с.

5. Кужим М.Ф., Савичев Н.В., Электровоз ВЛ15. Справочник для локомотивных и ремонтных бригад СПб.: «Астерион», 2003. - 380 с.

6. Электропоезда постоянного тока ЭТ2, ЭР2т, ЭД2т, ЭД4м. М.: Центр Коммерческих Разработок, 2003. - 184 е., табл., ил.

7. Каптелкин В.А., Колесин Ю.В., Ильин И.П., Потапов A.C., Моховиков Д.И. Пассажирские

8. Электровозы ЧС4 и ЧС4т. Изд. 2-е, перераб и доп. М.: «Транспорт», 1975, 384 с. Рис 255, табл. 2.

9. А.М, Рутштейн. Вспомогательный привод электровозов переменного тока. Стр 162.

10. Вестник ВЭлНИИ 2(56), Новочеркасск 2008.

11. Электровоз ВЛ85: Руководство по эксплуатации/ Б.А. Тушканов, Н.Г. Пушкарев, Л.А.

12. Позднякова и др. М.: Транспорт, 1992. - 480 е.: ил., табл.

13. Железные дороги мира 2000, №11. Семейство электропоездов серий 423 - 426. Перевод статьи: Р. Falk. Elektrische Bahnen, 2000 №5/6, S163-173.

14. Железные дороги мира 1994, №5. Электрооборудование поезда серии 610. Перевод статьи: F. Haefner et al. Elektrische Bahnen, 1993, №7, S 228-236; №8, S 265-271.

15. Железные дороги мира 2000, №10. AGV - Высокоскоростной поезд нового поколения. Перевод статьи: D. Briginshaw. International Railway Journal, 2000 №5, p. 15-18.

16. Железные дороги мира 2000, №3. Высокоскоростной поезд Arlanda-Express. Перевод статьи: В. Engel, Elektrische Bahnen 1999, №5, S. 171 177; материалы фирмы Aistom.

17. Triebfahrzeuge 8/2001, S. 320

18. Железные дороги мира 2001, №10. Электровоз Е.464 железных дорог Италии. Перевод статьи: С. Miglioniri M.Dal. Pino. La Tecnica Professionale, 2000, №10, p. 7-14.

19. Железные дороги мира 2001, №9. Двухсистемный электровоз серии EG3100 Государственных железных дорог Дании. Перевод статьи: О. Pedersen et al. Elektrische Bahnen, 2000, №11/12. S 412-424.

20. Электропоезд Heathrow Express, Железные дороги мира №1 2000

21. Электрооборудование поездов ICE-T и ICE3. Перевод статьи: Н. Kurz. Elektrische Bahnen, 2000 №11/12, S. 429-440. Железные дороги мира №8 2001.

22. ICE3 Высокоскоростной поезд для Европы. Железные дороги мира №4, 1997.

23. Железные дороги мира №2, 2001. С. 31-32

24. Elektrische Bahnen. 4/2002. S. 151. D.Fried, B.Braun. Hochgeschwindigkeitstriebkopf Talgo 350 Vorserie.

25. Elektrishe Bahnen 5/90. V. Distelrath, A. Martin: The S.252 Dual System AC Electric Locomotive.

26. Электровозостроение т. 42, Новочеркасск, 2000. А.И. Лещев, С.С.Матекин, С.А. Усвицкий, В.Н. Поздняков. Система вспомогательного привода электровоза двойного питания типа ЭП10.

27. Дипломный проект Невинский A.B., «Разработка преобразователя собственных нужд двухсистемного электровоза ЭП20», кафедра «Электрическая тяга» МИИТ, 2003

28. Электроника и электрооборудование транспорта, №2-3, 2010. Невинский A.B. «Системы питания цепей собственных нужд современного тягового подвижного состава».

29. Тихменев Б.Н., Трахтман JT.M. Подвижной состав электрифицированных железных дорог. Теория работы электрооборудования. Электрические схемы и аппараты. Учебник для вузов ж.д. трансп. 4-е изд., перераб и доп. - М.: Транспорт, 1980. - 471 с.

30. Козорезов М.А. Режимы работы асинхронного расщепителя фаз. Новочеркасск, «Электровозостроение», сборник научных трудов, №13, 1971 г.

31. Быстрицкий Х.Я. и др. Устройство и работа электровозов переменного тока: Учебник для технических школ железнодорожного транспорта. М.: Транспорт, 1982 г. - 486 е., ил., табл.

32. Рутштейн A.M., Щупак A.A., Назаров А.И. Совершенствование системы вспомогательного привода электровозов переменного тока, Новочеркасск, «Электровозостроение», сборник научных трудов, №25, 1984

33. Литовченко В.В., Невинский A.B., "Совершенствование системы питания вспомогательных машин электровозов переменного тока" // Сборник трудов XI научно-практической конференции "Безопасность движения поездов". МИИТ, 2010. - С. V-20-V-21.

34. Электровоз 2ЭС5К Руководство по эксплуатации ИДМБ.661142.009РЭ1 (ЗТС.001.012РЭ1).

35. Г.П. Хализев. Электропривод и основы управления -М.: «Высшая школа», 1968, с. 1-366.

36. Компрессоры локомотивов. Меренцев С.П. М., «Транспорт», 1974, с. 1-80.

37. Некрасов O.A., Рутштейн A.M. Вспомогательные машины электровозов переменного тока. — М.: Транспорт, 1988. 233 с.

38. Иванов-Смоленский A.B. Электрические машины: Учебник для вузов. М.: Энергия, 1980.-928 е., ил.

39. Шаров В.А. Диссертационная работа на соискание ученой степени кандидата технических наук. «Исследование электромагнитных переходных процессов в силовых цепях асинхронного тягового привода электрического локомотива». М.: 1981 г. 182 с.

40. Копылов И.П. Применение вычислительных машин в инженерно-экономических расчетах (Электрические машины): Учебник. — М.: Высш. школа, 1980. -256 е., ил

41. ГОСТ 13109-97 Межгосударственный стандарт «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения»

42. Бессонов JI.A. Теоретические основы электротехники: издание девятое переработанное и дополненное М.: «Высшая школа», 1996. — 638 е., ил.

43. Зависимость энергопотребления асинхронных вспомогательных машин электровозов от уровня питающего напряжения / Бочев A.C., Волосатов Д.В. // Материалы третьего междунар. симп. «Элтранс-2005», ПГУПС, 2007. С. 507-514.

44. Элементы математической модели электровоза с тиристорным преобразователем / Т.К. Асанов, Р.И.Караев, А.В.Фролов и др. // Вестник ВНИИЖТ 1981. 3. - С.34-38.

45. Евграфов А.Г., Фролов С.А. «Моделирование тяговых трансформаторов электроподвижного состава.», Вестник МИИТа, вып. 13,2005, с 36.

46. Донской Д.А. Диссертационная работа на соискание ученой степени кандидата технических наук. «Регулируемый компенсатор реактивной мощности для электровозов однофазно-постоянного тока». М.: 2007 г. 153 с.

47. Математическое моделирование электромагнитных процессов в динамической системе контакная сеть-электровоз / А.Н.Савоськин, Ю.М.Кулинич, А.С.Алексеев // Электричество. 2002, - №2. - С.29-35.

48. К вопросу определения вклада тяговой нагрузки в ухудшение качества электрической энергии, связанного с высшими гармониками / Смирнов С.С., Коверникова Л.И., Молин Н.И.// Промышленная энергетика 1997. №11. - С. 46 - 49.

49. Г.Н.Шестоперов, О.Г.Арискин, А.С.Живечков; Разработка шкафа питания вспомогательных машин для электровозов переменного тока 2ЭС5К «Ермак»; «Электровозостроение», сборник научных трудов, №58, 2009

50. Н.В. Лебедева, К.А.Левадный, НЛО. Федорова; DSP-Микроконтроллер ядро современных систем управления преобразовательной техники ЭПС; Новочеркасск, «Электровозостроение», сборник научных трудов, №61, 2011

51. Е.А. Марченко; Ю.А. Федюков; С.Ф.Фошкина; Расщепитель фаз и расщепительный эффект. С.27-28. Локомотив №4, 2011

52. Иньков Ю.М., Литовченко В.В., Невинский А.В., "Многоуровневые инверторы в тяговых электроприводах" // Электротехника. 2011. - №8. - С. 3-11.

53. Система симметрирования трехфазного напряжения асинхронных вспомогательных двигателей электроподвижного состава. Патент РФ RU 106999, МПК H02J 3/26 Рабинович М.Д., Иванов В.В., Литовченко В.В., Невинский А.В. // опубл 27.07.2011 Бюл. №21

54. Терехов В. M. Системы управления электроприводов: учеб. для студ. вузов / В. М. Терехов, О. И. Осипов. М.: Академия, 2005. - 304 с.

55. Автоматизация электроподвижного состава Учебник для Вузов железнодорожного транспорта /А.Н. Савоськин, Л.А. Баранов, А.В. Плакс; под ред. А.Н. Савоськина М.: Транспорт, 1990, 311с.

56. ГОСТ 6962-75 «Транспорт электрифицированный с питанием от контактной сети. Ряд напряжений»

57. LabView и CompactRIO: основы разработки приложений; коллектив National Instruments/ National Instruments, 2008 305 с, ил.

58. Джеффри Тревис: Перевод с английского Клушин H.A. Lab View для всех. М.: ДМК Пресс; ПриборКомплект, 2005. - 544 е., ил.

59. Черных И.В. SIMULINK: среда создания инженерных приложений / Под общ. ред. к.т.н. В.Г.Потемкина. -М.: «ДИАЛОГ-МИФИ», 2003.-496 е., ил.

60. Герман-Галкин С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MatLAB 6.0: Учебное пособие. СПб.: «КОРОНА принт», 2001. - 320 е., ил.

61. Максфилд К. Проектирование на ПЛИС. Курс молодого бойца. М.: Издательский дом «Додэка-ХХ1», 2007.-408 е.: илл. (Серия «Программируемые системы»).