Разработка и исследование системы электроснабжения железнодорожного вагона повышенной комфортности

• Автор: Силаев, Федор Анатольевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 190 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
1 Объект исследования и постановка задач диссертационной работы
1.1 Обзор существующих систем электроснабжения железнодорожных вагонов локомотивной тяги
1.1.1 Автономная система электроснабжения
1.1.2 Смешанная система электроснабжения
1.1.3 Централизованная система электроснабжения с вагоном-электростанцией
1.1.4 Централизованная высоковольтная система питания
1.2 Анализ известных автономных систем электроснабжения пассажирских вагонов локомотивной тяги
1.2.1 Первые системы электроснабжения на основе генератора переменного тока
1.2.2 Системы электроснабжения, используемые в современности
1.3 Цель и определение задач диссертационной работы
1.4 Выводы
2 Разработка системы электроснабжения железнодорожного вагона повышенной комфортности
2.1 Структура системы электроснабжения
2.2 Статический преобразователь силового канала
2.3 Преобразователь для питания ОВ ИГ
2.4 Аккумуляторные батареи
2.5 Основные вагонные потребители
2.6 Выводы
3 Синтез САУ системы электроснабжения
3.1 Функционирование системы в целом
3.2 Работа контура напряжения ИГ

3.3 Система управления основного БС-БС-преобразователя
3.3.1 Синтез 2-х контурной САУ БС-БС-преобразователем БРН
3.3.2 Учет нелинейностей преобразователя и измерительных погрешностей системы управления
3.3.3 Экспериментальная проверка результатов
3.4, Выводы
4 Оптимизация режима работы разработанной системы электроснабжения и целью снижения тепловыделений
4.1 Алгоритм бесстыкового управления БС-БС
4.2 Расчет потерь в БРН
4.2.1 Расчет потерь выпрямителя
4.2.2 Расчет потерь БС-БС
4.3 Расчет по минимизации потерь в БРН-
4.4 Выводы
5 Разработка тепловой модели преобразователя и проведение исследований на модели
5.1 Необходимость разработки тепловой модели
5.2 Обзор методов математического моделирования тепловых процессов в электротехнических устройствах (ЭТУ)
5.2.1 Метод эквивалентных тепловых схем замещения
5.2.2 Компьютерное моделирование на основе методов численного расчета
5.3 Выбор метода моделирования
5.4 Создание модели радиатора ЭТУ в среде Апэуз Гсерак и проведение расчета температур радиатора
5.4.1 Основные сведения по интерфейсу Апзуз 1серак
5.4.2 Создание модели в Ашув 1серак
5.5 Проверка адекватности модели

5.6 Рекомендации к построению тепловых моделей радиатора в среде Ісерак
5.7 Исследование тепловой модели БРН-
5.7.1 Радиатор БРН-
5.7.2 Рабочий режим п/п элементов
5.7.3 Исследование режима работы БРН-32 от сети 380 В 50 Гц
5.7.4 Исследование режима работы БРН-32 во время движения поезда
5.7.5 Исследование режима работы БРН-32 при низких температурах ОС
5.7.6 Итоги исследования тепловой модели БРН-
5.8 Исследование радиатора с вертикальными ребрами и тепловыми трубами в качестве охладителя БРН-
5.8.1 Тепловые трубы
5.8.2 Поиск оптимальной конструкции радиатора с тепловыми трубами
5.8.3 Исследование радиатора с вертикальными ребрами и тепловыми трубами при работе БРН-32 от сети 380 В 50 Гц
5.8.4 Исследование радиатора с вертикальными ребрами и тепловыми трубами при работе БРН-32 во время движения поезда
5.8.5 Исследование радиатора БРН-32 с вертикальными ребрами и тепловыми трубами при низких температурах ОС. Оценка требуемой мощности подогрева
5.9 Выводы
6 Методика проектирования силового преобразователя для
разработанной системы электроснабжения
6.1 Выбор компонентов выпрямителя
6.2 Выбор компонентов БС-БС

Рис. 2.4. Зарядное напряжение АКБ в зависимости от температуры
Таким образом, наличие силового статического преобразователя позволит серьезно продлить время жизни АКБ по сравнению с прототипом. Причины этого следующие:
- малая инерционность преобразователя и поэтому малый уровень пульсаций напряжения и зарядного тока;
- соблюдение рекомендованной изготовителями зависимости зарядного напряжения от температуры АКБ;
- наличие токоограничения.
2.5 Основные вагонные потребители
Для вагона повышенной комфортности основными (по величине) потребителями электроэнергии является установка кондиционирования воздуха и зарядный ток аккумуляторной батареи.
Обычно установка кондиционирования в номинальном режиме имеет мощность 24 кВт. В установке кондиционирования воздуха присутствуют несколько электроприводов: приводы компрессоров, вентилятор
конденсатора, приточный вентилятор. Кроме того, энергопотребление