Вероятностные показатели и характеристики преобразовательных устройств подвижного состава переменного тока

• Автор: Шур, Светлана Яковлевна
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 150 с. : ил.

1 Состояние вопроса, постановка задачи и выбор метода исследования
1.1 Аналитический обзор работ по методам расчёта характеристик полупроводниковых преобразователей для тягового привода
1.2 Вероятностный метод расчёта характеристик полупроводниковых преобразователей
1.3 Общее описание структуры ТЭП электропоездов
1.4 Методы исследования
2 Статистические модели элементов тягового выпрямителя
2.1 Статистическая модель силового полупроводникового прибора
2.2 Статистическая модель тягового трансформатора
3 Вероятностный анализ характеристик полупроводниковых преобразователей
3.1 Анализ коммутационного процесса
3.2 Анализ внешних характеристик
3.3 Анализ регулировочных характеристик
4 Вероятностный анализ энергетических показателей полупроводниковых преобразователей
4.1 Анализ коэффициента мощности
4.2 Анализ мощности потерь в преобразователе и оценка его к.п.д.
4.3 Оценка влияния разброса значений параметров элементов силовой цепи на тягово-энергетические показатели
электропоезда
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Совершенствование разнообразных систем электрической тяги в первую очередь связано с модернизацией, а в ряде случаев и с полной заменой существующего оборудования как устройств тягового электроснабжения, так и электрического подвижного состава (ЭПС).
Особенностью совершенствования электрооборудования ЭПС является постоянно растущая доля в нём электронных устройств.
Внедрение на ЭПС устройств силовой и информационной электроники, обеспечивая повышение, в первую очередь, энергетических показателей ЭПС, поставило перед разработчиками и эксплуатационниками новые задачи, связанные с обеспечением эксплуатационной надёжности этих устройств и безусловного выполнения графиков движения поездов.
Необходимо отметить, что статические (полупроводниковые) преобразователи электрической энергии характеризуются, как правило, отклонениями своих характеристик и показателей, таких, как внешняя и регулировочная характеристики, коэффициент полезного действия (к. п. д.) и коэффициент мощности от расчётных (номинальных) значений. Это объясняется тем обстоятельством, что параметры и характеристики элементов, комплектующих полупроводниковые преобразователи, являются случайными величинами, имеющими иногда значительный разброс относительно своих номинальных значений.
Наличие такого разброса приводит к тому, что рассчитанные по номинальным значениям параметров комплектующих элементов характеристики и показатели полупроводниковых преобразователей будут отличаться от таковых, реализованных при изготовлении преобразователей.
То же самое можно сказать и о системе тягового электроснабжения, которая помимо случайных величин сопротивлений тяговой сети характеризуется ещё и значительными, и во многом случайными отклонениями напряжения в контактном проводе от номинальных значений.

Несмотря на значительное количество публикаций, посвящённых
созданию и исследованию режимов работы статических преобразователей ЭПС, в них практически не учитывается случайный характер параметров комплектующих преобразователи элементов и возмущающих воздействий (имеется ввиду, в первую очередь, система тягового электроснабжения).
Поэтому целью диссертационной работы явилось исследование
случайных параметров элементов, комплектующих статические
преобразователи ЭПС, а также возмущающих воздействий, имеющихся в
системе тягового электроснабжения переменного тока, и их влияния на выходные характеристики и показатели ЭПС.
В качестве объекта исследования был выбран тяговый преобразователь типа ВИП-1000-У1, устанавливаемый на электропоезде типа ЭД9Э.
Для достижения указанной цели в работе были поставлены следующие задачи:
- разработать вероятностные модели элементов тягового выпрямителя;
- провести вероятностный анализ коммутационных процессов, а также внешних и регулировочных характеристик выпрямителя;
- провести вероятностный анализ энергетических показателей выпрямителя;
- оценить возможные отклонения тягово-энергетических показателей электропоезда от номинальных при разбросе параметров элементов преобразователя.
Известные публикации, посвящённые теоретико-вероятностным методам анализа и расчёта статических преобразователей электроэнергии [1, 2], а также электрических двигателей [3], свидетельствуют о том, что существующие случайные разбросы параметров элементов статических преобразователей и электрических двигателей могут оказывать влияние на эксплуатационные характеристики и показатели электроприводов, использующих эти преобразователи и двигатели. Однако в них нет никаких конкретных данных о степени этого влияния и необходимости его учёта для конкретных

(2.39)
ив - эдс одного витка;
Іср - высота обмотки, см;
/ - частота, Гц;
РБ - периметр гладкого бака, см;
Рб=2(А+В);
(2.40)
А - длина бака, см;
В - ширина бака, см; размеры бака трансформатора ОДЦЭР-1600/25БУ1 имеют технологический допуск А — 568 ± 1,0 см, В = 538 ± 1,0 см;
Я - средний радиус бака, см;
гп - средний радиус канала рассеяния.
Таким образом, и активное и индуктивное сопротивления короткого замыкания трансформатора полностью могут быть определены через его геометрические размеры, т. е. через величины, имеющие технологический допуск, величина которого задается в соответствующих технических условиях. Однако само распределение величины в поле допуска неизвестно и для уже изготовленных трансформаторов получено быть не может. Более того, даже если установить контроль геометрических размеров трансформатора на промежуточных операциях, то все равно не будет никакой уверенности, что именно из этих деталей будут скомплектованы трансформаторы, принадлежащие данной выборке.