Совершенствование входных преобразователей электропоезда постоянного тока с асинхронными тяговыми двигателями

• Автор: Ковтун, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 203 с. : ил.

1. ОТЕЧЕСТВЕННЫЙ И ЗАРУБЕЖНЫЙ МОТОРВАГОННЫЙ ПОДВИЖНОЙ СОСТАВ С АСИНХРОННЫМ тяговым ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ

1.1. Техникоэкономические предпосылки применения

асинхронных тяговых двигателей на

электропоездах

1.2.Мировой опыт создания электропоездов с асинхронным тяговым приводом

1.3.Сравнительный анализ технических

характеристик современных электропоездов

1.4. Постановка задачи

2. КОМПЛЕКСНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ИМПУЛЬСНОМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕ ПОСТОЯННОГО ТОКА

2.1. Режимы и особенности работы силовых цепей электропоезда

2.2. Выбор схемы входного регулятора и его обоснование

2.3. Повышение энергетических показателей тиристорного прерывателя
2.4. Выбор оптимальных параметров
коммутирующего контура тиристорного
прерывателя
3. МОЩНОСТЬ ПОТЕРЬ И КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ ВХОДНЫХ ТИРИСТОРНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ В РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПОЕЗДА
3.1. Мощность потерь и коэффициент полезного действия входных преобразователей в режиме тяги
3.2. Мощность потерь и коэффициент полезного
действия входных преобразователей в режиме
электродинамического торможения
3.3. Сравнение результатов расчета
коэффициента полезного действия входных преобразователей с опытными данными
4. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РЕЖИМА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В СИЛОВОЙ ЦЕПИ ЭЛЕКТРОПОЕЗДА
4.1. Аварийные процессы в полупроводниковых преобразователях электрического подвижного состава
стр.
4.2. Режим короткого замыкания в силовой цепи электропоезда ЭТ2А
4.3. Выбор параметров токоограничительных реакторов и алгоритма срабатывания
быстродействующей защиты
4 6 0 4 8
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПРИЛОЖЕНИЕ 1 ПРИЛОЖЕНИЕ 2 ПРИЛОЖЕНИЕ 3 ПРИЛОЖЕНИЕ 4 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ


Основными причинами изношенности парка явились как острая нехватка новых вагонов вследствие потери для России крупнейшего предприятия по производству электропоездов Рижского вагоностроительного завода, так и постоянный рост объема пригородных перевозок. Правительством РФ Государственной Программы развития и повышения качества пригородных пассажирских перевозок на железнодорожном транспорте Оьши предприняты срочные меры по организации и наращиванию выпуска предприятиями России вагонов электропоездов и комплектующего оборудования, изыскания возможностей для более рационального использования моторвагонного подвижного состава, поддержания его работоспособности за счет модернизации . Современный этап развития пригородных электропоездов, наиболее полно отвечающих указанным требованиям, отмечен применением асинхронных тяговых двигателей АТД в совокупности с силовыми преобразователями на базе полупроводниковых элементов. Ниже рассмотрены достижения отечественных и зарубежных фирм в области схемотехнических решений, а также тенденций применения силовой электроники на электропоездах нового поколения. Мировой опыт создания электропоездов с асинхронным тяговым электроприводом. Для питания АТД пригородных электропоездов в последние годы широко используются схемы с промежуточным звеном постоянного напряжения тока , . Упрощенные блок схемы тягового привода электропоездов с АТД приведены на рис. В качестве выходных преобразователей применены автономные инверторы тока АИТ и напряжения АИН, поскольку необходимо регулировать частоту и уровень напряжения на зажимах АТД. Рис. В системах с АИТ можно использоваться тиристоры и диоды среднего и малого быстродействия . Полупроводниковые приборы нагружены прямоугольными импульсами тока с амплитудой, не превышающей среднего значения тока промежуточного звена постоянного напряжения. Скорость изменения прямого напряжения на тиристорах и обратного напряжения на диодах не превышает . Вс, а скорость изменения тока ограничена . Ас. Коммутирующие конденсаторы работают на средних
частотах со временем перезаряда 0,5. Аварийные режимы в системе с АИТ имеют более лгкий характер протекания по сравнению с системой на основе АИН, поскольку включнный последовательно с АИТ реактор ограничивает скорость нарастания аварийного тока, а АТД не подвергается воздействию ударных токов короткого замыкания. Существенным недостатком АИТ являются значительные перенапряжения на его элементах, что требует применения высоковольтных тиристоров, диодов и конденсаторов. Кроме того, при питании АТД от АИТ изза скачкообразного перемещения тока статора имеет место пульсация электромагнитного момента, а, следовательно, и силы тяги на ободе колеса . Однако вследствие большого момента инерции тягового привода это не вызывает пульсацию частоты вращения колесных пар. Схема входного регулятора зависит от рода тока в контактной сети. Этим требованиям отвечает четырехквадрантный регулятор 4, представляющий собой однофазный выпрямительноинверторный преобразователь, который со стороны переменного тока подключается ко вторичной обмотке тягового трансформатора, а со стороны постоянного тока соединен с конденсатором промежуточного звена постоянного напряжения. Четырехквадрантный регулятор, обеспечивая коэффициент мощности, близкий к единице, имеет незначительную величину первичного псофометрического тока, как в тяговом, так и в рекуперативном режимах, с малым воздействием на системы сигнализации и связи. По такой схеме выполнены электропоезда серии I Германия, серии Х2 Швеция , серии Португалия и некоторые другие. На рис. I. Преобразовательная установка, разработанная фирмой ВВС, реализована на двухоперационных тиристорах. Тяговый трансформатор Т1 имеет 4 одинаковые вторичные обмотки, каждая из которых питает входной преобразователь . Наряду с высшими гармониками, возникающими под действием тактовых импульсов входных регуляторов, при передаче мощности на сторону постоянного напряжения генерируется вторая гармоника сетевой частоты, имеющая существенный уровень. Рис.