Стабилизация напряжения на токоприемниках подвижного состава электрифицированных железных дорог постоянного тока

• Автор: Марикин, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 255 с. : ил.

Введение.
1 .Тенденции развития тягового электроснабжения постоянного тока в условиях интенсивного движения

1.1. Способы повышения эффективности электротяговых сетей постоянного тока.

1.2.Требования к уровню напряжения в контактной сети постоянного тока

1.3. Анализ перспективных вариантов усиления участков постоянного тока с интенсивным движением
1.4.Цель задачи и методы исследований тяговых сетей со стабилизацией напряжения в контактной сети

2.0сновы теории стабилизации напряжения в электротяговых сетях постоянного тока

2.1.Стратегия и тактика управления напряжением в системах централизованного тягового электроснабжения.

2.2.Схемы замещения элекзротяговой сети в системе стабилизации напряжения.

2.3 .Применение метода синтетических схем для анализа стабилизированной тяговой сети в переходных режимах
2.4.Алгоритм расчета системы стабилизации напряжения на токоприемниках подвижного состава.
2.5.Схема замещения и математическая модель тягового электроснабжения с распределенной мощностью.
3.Синтез системы автоматической стабилизации напряжения на токоприемниках подвижного состава.
3.1.Методология нахождения оператора управления на основе регрессионного анализа
3.2.Метод наименьших квадратов для оценки коэффициентов линейной регрессии случайной функции напряжений на шинах тяговых подстанций в системе стабилизации напряжений на токоприемниках подвижного состава
3.3. Коэффициент корреляции как показатель адекватности регрессионной функции управления напряжением
3.4. Структурная схема автоматического регулятора.
З.б.Оценка достоверности математической модели
4,Математическое моделирование при стабилизации напряжения
в контактной сети.
4.1.Коэффициент вариации как показатель эффективности стабилизации напряжения.
4.2.Исследование на математической модели уровней напряжения на токоприемниках подвижного состава при стохастических значениях токов поездов
4.3.Сравнительный анализ перспективных способов усиления скоростной линии СанктПетербургМосква.
4.4.Коммерческая эффективность усиления тягового электроснабжения перспективными способами.
5.0собенности технической реализации и экспериментальные исследования.
5.1.Высшие гармонические и способы их подавления в централизованных и распределенных системах питания.
5.2.Бесконтактная коммутация аварийных токов тиристорными выпрямителями в электротяговых сетях.
5.3.Структурные схемы стабилизаторов напряжения на токоприемниках поездов и постах секционирования
5.4.Экспериментальные исследования стабилизаторов напряжения на скоростной линии СанктПетсрбургМосква.
5.5.Рекомендации по применению перспективных способов
усиления тяговых сетей постоянного тока
Основные результаты работы
Литература


Страны, для которых нормативы напряжения отличаются от приведенных значений по стандарту ЕН 3, должны пользоваться национальными нормативами до приведения их в соответствие с этим стандартом. Нормативы основных значений напряжений в контактной сети систем тягового электроснабжения железных дорог приведены в таблице 1. Таблица 1. На железнодорожных участках, где применяют рекуперативное торможение, допускается 3,9 кВ. Напряжение на токоприемнике ЭГ1С может изменяться от наибольшего до наименьшего значения, указанных в таблице 1. Определение уровня напряжения на токоприемнике производится по заданному графику движения при нормальной схеме питания контактной сети. На многопутных участках расчеты следует производить с учетом принятой специализации путей для пригородного, грузового и пассажирского движения. В настоящее время на железных дорогах России в основном применяется централизованная система питания тяговой сети. Рассмотрим наиболее подробно перспективные способы, которые могут обеспечить поддержание необходимого уровня напряжения, более подробно 7,8,,,,,8,9. Надежность и эффективность работы тяговых подстанций постоянного тока во многом определяются типом принятого выпрямителя. Все перечисленные виды в настоящее время, благодаря достижениям в области силовой и информационной электроники, могут быть реализованы в инженерной практике преобразования электрической энергии. Это в полной мере относится и к преобразованию энергии для обеспечения электрической тяги на постоянном токе, включая тяжеловесное и высокоскоростное движение поездов. Для обеспечения электрической тяги на постоянном токе устанавливают преобразователи трехфазного переменного гока в постоянный выпрямители в режиме тяги и преобразователи постоянного тока в трехфазный переменный инверторы, ведомые сетью в режиме рекуперативного торможения с возвратом избыточной энергии в сеть внешнего электроснабжения. К настоящему времени разработаны средства преобразовательной техники сильных токов, удовлетворяющих в различной степени перечисленным выше требованиям. ЮВСтиристоров и ЮВТтранзисторов с обеспечением работы преобразователя во всех четырех квадрантах фазового состояния по типу 4д8, используемые в технике современного электропривода с бесколлекторными асинхронными двигателями. С плавным бесконтактным регулированием напряжения на основе тяговых трансформаторов типа ТДПУ0 и ТДП0 рис. Дроссели насыщения включаются в отпайки сетевых обмоток. Производитель завод Уралэлектрогяжмаш. ТРДП0ЖУ1 и вольтдобавочного трансформатора например, типа ТАМВЖУ1 с управляемыми реакторами рис. Вторичные обмотки ВДТ включаются последовательно с тяговыми обмотками преобразовательного трансформатора и дросселями. Агрегат имеет высокую точность регулирования напряжения. Недостатком являются дополнительные потери в мощных дросселях насыщения кВА и значительное искажение формы фазного напряжения. Рис. В, состоящий из двух выпрямительных секций на диодах с типовым тяговым трансформатором и на тиристорах с вольтодобавочным трансформатором. Обе секции выпрямительной установки соединены последовательно по звену постоянного тока. Недостаток невозможность отключения аварийных токов и низкое качество напряжения при регулировании. Рис. Схема преобразовательного агрегата с тиристорным вольтодобавочным устройством. Преобразовательный агрегат с магнитнотиристорным регулятором выпрямленного напряжения, разработанный Октябрьской ж. ЛИИЖТ рис. Такие реулируемье агрегаты были установлены на ряде тяговых подстанций Октябрьской ж. К их недостаткам относятся низкий уровень выпрямленного напряжения, снижение мощности агрегата вследствие подключения вольтодобавочного трансформатора к преобразовательному трансформатору, повышенные потери и влияние на линии связи. Рис. Преобразовательный агрегат с вольтодобавочным тиристорным устройством и ступенчатым регулированием выпрямленного напряжения представлен на рис. Вольтодобавочный агрегат разработан ПКБ ЦЭ МПС и ЦНИИ МПС, состоит из трех мостовых тиристорных секций с выпрямленным напряжением 0,0 и 0 В. Другой вариант, предложенный В. А.Кисляковым 7, предусматривает последовательное включение вольтодобавочного устройства в контактную сеть рис.