Совершенствование зонных преобразователей для электровозов на переменном токе

• Автор: Джаборов, Мехрубон Махмадкулович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 177 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СПОСОБОВ И СРЕДСТВ УПРАВЛЕНИЯ ТЭД ДЛЯ ЭЛЕКТРОВОЗОВ НА ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ

1.1. Схемотехнические построения систем управления с амплитудным регулированием

1.2. Схемотехнические построения систем управления с фазовым регулированием

1.3. Систематизация средств и способов управления ТЭД электровозов переменного тока

Выводы по первой главе

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЧЕТЫРЕХЗОННОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

2.1. Однофазная нулевая и мостовая схема выпрямителя

2.2. Энергетические соотношения однофазных нулевых и мостовых схем выпрямители

2.3. Исследование режимов работы зонно-фазовых выпрямителей мостового типа
2.4 Совершенствование схемных решений и алгоритмов работы зонно-фазовых выпрямителей
Выводы по второй главе
ГЛАВА 3. ЧЕТЫРЕХЗОННЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ С ЛЕСТНИЧНОЙ СТРУКТУРОЙ
3.1. Описание усовершенствованного варианта четырехзонного преобразователя с лестничной структурой
3.2. Анализ режимов работы усовершенствованного четырехзонного преобразователя с лестничной структурой
3.3. Особенности создания контуров коммутации в схеме усовершенствованного преобразователя с лестничной структурой
3.4 Анализ преобразователя с учетом коммутационных токов в Пере-

ходных режимах
3.5. Внешние характеристики и энергетические показатели
Выводы по третий главе
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ИММИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ ЧЕТЫРЕХЗОННОГО ПЕРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ В ПРОГРАММЕ МАТЕАВ/Бітиііпк
4.1. Пакет визуального программирования таЙаЬ/зітиІіпк
4.2. Имитационные модели выпрямителей с учетом реальных параметров электровоза
4.3. Модельное исследование коммутационных процессов и энергетических характеристик мостового и лестничного четырехзонного преобразователя в среде таДаЬ/этиИпк
4.3.1 Результаты имитационного моделирования четырехзонного преобразователя с мостовой структурой
4.3.2 Результаты имитационного моделирования четырехзонного преобразователя с лестничной структурой
4.4. Энергетические характеристики зонно-фазовых преобразователей. 141 Выводы по четвертой главе
ГЛАВА 5. ПОСТРОЕНИЕ ФИЗИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ТЯГОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА ЛЕСТНИЧНОГО ТИПА
5.1 Описание физической модели
5.2 Программа экспериментов
5.3 Результаты экспериментов
Выводы по четвертой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ А

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы диссертационного исследования. Доля потребления электроэнергии железной дорогой России достаточно велика, она ежегодно составляет около 5...7 % от общей выработки. Распоряжением президента ОАО «Российские железные дороги» 11 февраля 2008 г была утверждена Энергетическая стратегия железнодорожного транспорта на перспективу до 2030 года. Одним из основных вопросов стратегии является повышение эффективности перевозочного процесса, достижение энергетической эффективности железнодорожного транспорта в целом, в том числе и на тягу поездов.
Около 25 тыс. км железных дорог в России электрифицировано по системе однофазного переменного тока промышленной частоты и электрификация на переменном токе продолжается. Более 20 % электровозов на переменном токе оборудованы преобразователями с однофазным зонно-фазовым регулированием (ОЗФР) для обеспечения плавности регулирования скорости тяговыми двигателями. Преобразователи ОЗФР нашли широкое применение на электровозах переменного тока серий BJI80p, BJI85, BJI65, ЭП1 и др.
Основным недостатком электровозов с ОЗФР на сегодняшний день является сравнительно низкие значения энергетических показателей, особенно коэффициента мощности х, среднее значение которого не превышает 0,8.
Изучению проблемы повышения энергетических показателей и путей ее решения посвящены работы ученых и исследователей, среди которых значительный вклад внесен Тихменевым Б.Н., Лисицыным А.Л., Плаксом A.B., Покровским С.В., Ермоленко Д.В., Яновым В.П., Бадером М.П., Тулуповым В.Д., Литовченко В.В, Барановым Л. А., Бурковым А. Т., Мамошиным Р.Р., Техманом Н.Б., Зиновьевым Г.С., Щуровым Н.И., Евдокимовым С.А. и др.
Одним из наиболее эффективных путей повышения энергетической эффективности грузовых электровозов на переменном токе является совершенствование ОЗФР, которое не сопряжено с дополнительным расходом материалов и не требует существенной переделки используемого трансформаторного оборудования.

элементов. Процедура анализа заметно усложняется, и не всегда возможно обойтись без средств вычислительной техники [33, 34].
Как известно на ЭПС широко применяются однофазные схемы с зоннофазовым регулированием выпрямленного напряжения на ТЭД, рассмотренные в первой главе диссертационной работы. Все эти схемы получены на основе общих известных однофазных нулевых и мостовых схем выпрямления. Для того чтобы исследовать зонные выпрямители, возникает необходимость анализа однофазных нулевых и мостовых выпрямителей, как часть зонных регуляторов. Анализ однофазных нулевых и мостовых выпрямителей выполняем по принципу выше изложенного системного подхода.
2.1 Однофазная нулевая и мостовая схема выпрямителя
Идеализированная схема двухполупериодного неуправляемого и управляемого выпрямителя с нулевым выводом приведена на рисунках 2.1, а и, 2.2, а соответственно [35 - 46]. Схема состоит из трансформатора, имеющего одну первичную и две последовательно соединенные вторичные обмотки с выводом общей (нулевой) точки у этих обмоток.
Свободные концы вторичных обмоток присоединяются к анодам вентилей Т)1 (УБІ), и У02 (У82), катоды которых соединяются вместе. Нагрузка включается между катодами вентилей, которые являются положительным полюсом выпрямителя, и нулевым выводом О трансформатора, который служит отрицательным полюсом.
Вентили в этой схеме, как и вторичные обмотки трансформатора, работают поочередно, пропуская в нагрузку ток при положительных значениях анодных напряжений м2(1) и и2(2) (рисунки 2.1, б, 2.2, б). При изменении напряжения в об-
моткахи2(1) и и2(2)по закону ^ = ^тх2 в тот полупериод, когда напряже-
ние в обмотке и2(|) положительно, ток проводит вентиль У01 (У81). Анод вентиля УБ2, так же как обмотки м2(2) в этот полупериод отрицателен по отношению к ну-