Повышение тягово-энергетических показателей электровозов переменного тока с зонно-фазным регулированием напряжения путем активной компенсации реактивной мощности

• Автор: Зак, Виталий Вячеславович
• Шифр специальности: 05.22.07, 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 168 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
Глава 1. Состояние вопроса и постановка задачи исследования
1.1 Коэффициент мощности (качество электроэнергии)
1.1.1 Система фазового регулирования
1.1.2 Система секторного регулирования
1.1.3 Система импульсно-фазового регулирования
1.1.4 Система зонно-фазового регулирования
1.2 Применение пассивных компенсаторов
1.2.1 Анализ работы пассивного компенсатора
1.3 Применение активных компенсаторов
1.4 Применение гибридных компенсаторов
1.5 Выводы по главе
Глава 2. Пути повышения коэффициента мощности электровоза
2.1 Обоснование места подключения компенсатора в системе
«Тяговая подстанция - контактная сеть - электровоз»
2.1.1 Расположение компенсатора на тяговой подстанции
2.1.2 Расположение компенсатора на участках тяговой сети
2.1.3 Расположение компенсатора на борту электровоза
2.2 Применение активных и гибридных компенсаторов на электровозе
2.3 Необходимость совершенствования системы управления компенсатором
2.3.1 Требования к системе управления
2.3.2 Основные подходы к управлению 4д-Б преобразователем
2.4 Выводы по главе
Глава 3. Разработка алгоритма наблюдаемой системы управления гибридным компенсатором с улучшенной системой идентификации сигнала сети
3.1 Способы определения параметров контактной сети и 4д-5 преобразователя
3.1.1 Преобразование Фурье
3.1.2 Вейвлет - преобразование
3.1.3 Преобразование Гильберта - Хуанга
3.1.4 Преобразование во вращающиеся синхронные d-q координаты
3.2 Выводы по главе
Глава 4. Анализ экспериментальных исследований в системе
«тяговая подстанция - контактная сеть - электровоз»
4.1 Моделирование системы «тяговая подстанция - контактная сеть - электровоз»
4.2 Анализ результатов расчетов - проверка адекватности математической модели
4.3 Выводы по главе
Заключение. Основные выводы
Список используемой литературы
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Железные дороги являются одним из крупнейших потребителей электроэнергии в стране. Доля собственного потребления железных дорог равна 6% от общероссийского энергопотребления [1].
Существенная доля потребляемой энергии приходится на электропод-вижной состав. Поэтому проблема улучшения его энергетических показателей представляется весьма актуальной.
Актуальность проблемы. Экономия электроэнергии является одной из приоритетных задач развития железных дорог России. Основная доля потребляемой энергии приходится на электроподвижной состав.
Исходными ориентирами инвестиционного и инновационного развития ОАО "РЖД" до 2030 года в области локомотивостроения является модернизация существующего локомотивного парка с повышением его энергоэффективности; применения компенсирующих устройств, систем контроля и управления показателями количества и качества потребляемой электроэнергии. [2, 3, 4]
Основными направлениями энергосбережения в перевозочном процессе является внедрение энергооптимальных расписаний движения поездов, установка систем автоведения на локомотивах ОАО "РЖД". Для изучения вопроса энергосбережения были выполнены опытные поездки по участкам со сложным профилем пути. Выяснилось, что опытные машинисты добиваются потребления электроэнергии на уровне с системами автоведения, то есть экономия электроэнергии в количественном аспекте достигает своих пределов [5, 6-10].
В то же время, вопрос качества потребляемой из сети электроэнергии остается открытым, в особенности для электровозов переменного тока с плавным зонно-фазным регулированием напряжения: ВЛ80р, ВЛ85, ВЛ65, ЭП1, 2ЭС5к, ЗЭС5к и других. Это вызвано наличием выпрямительноинверторного преобразователя (ВИЛ), собранного на тиристорах[11]

сти. Чем ограничивается выход реактивной составляющей тока в контактную сеть.
Однозвенные компенсаторы. Для оценки эффективности однозвенных компенсаторов необходимо исследовать электромагнитные процессы преобразователей и определить оптимальные параметры (емкости и индуктивности) компенсаторов (рисунок 1.15).
Основное отличие электромагнитных процессов в тиристорном преобразователе с компенсирующей L-С -цепью на входе состоит в том, что в режиме выпрямления колебательный ток этих цепей, накладываясь на переменный ток от нагрузки тяговых двигателей, улучшает форму тока тяговой сети, смещая его 1-ю гармонику в сторону опережения и соответственно повышения коэффициента мощности. Этому способствует меньший угол коммутации, получаемый в результате изменения направления тока L-С -цепи в момент ее короткого замыкания коммутирующими плечами преобразователя.
Рисунок 1.15 Схема подключения однозвенного КРМ
В преобразователе с фазовым регулированием при наличии буферного контура происходят несколько иные электромагнитные процессы. При включении буферного контура тяговый трансформатор отсоединен от нагрузки и работает в режиме холостого хода. Подключение L-C-цепи нагружает трансформатор и тяговую сеть в интервале протекания тока двигателей по буферному контуру. Энергия, запасенная при этом в емкости компенсирующего устройства, потребляется двигателем после отпирания плеч преобразователя, причем ток L-C-цепи уменьшает полный ток сети. Таким образом, и в этом