Исследование электромагнитных процессов в системе «контактная сеть — электровоз» при уменьшении минимального угла открытия тиристоров в выпрямительно-инверторном преобразователе

Предложен новый способ повышения коэффициента мощности электровоза за счет изменения минимального угла открытия тиристоров α0 выпрямительно-инверторного преобразователя. Уменьшение угла α0 осуществляется за счет изменения как структуры преобразователя, так и зоны его регулирования. Разработано устройство формирования импульсов угла α0, исключающее влияние до- и послекоммутационных колебаний напряжения. В среде MatLab/Simulink создана имитационная модель «контактная сеть — электровоз», учитывающая нелинейность продольных параметров контактной сети. Проанализировано влияние уменьшения угла α0 на характер до- и послекоммутационных колебаний напряжения, рассчитаны параметры переходных процессов. Особое внимание уделено вопросам моделирования параметров тяговой сети. Принятые в модели первичные параметры сети соответствуют теоретическим параметрам для выбранного типа контактной подвески. Результаты моделирования свидетельствуют о том, что уменьшение минимального угла открытия тиристоров приводит к повышению коэффициента мощности электровоза.

электровоз, контактная сеть, имитационная модель, MatLab/Simulink, нелинейные распределенные параметры, коэффициент мощности

1. ГОСТ Р 55364–2012. Электровозы. Общие технические требования: национальный стандарт Российской Федерации: введен 1 января 2014 г. Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии. М.: Стандартинформ, 2013. 36 с.

2. Кулинич Ю.М., Шухарев С.А., Дроголов Д.Ю. Повышение коэффициента мощности электровоза переменного тока за счет изменения структуры преобразователя // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2019. Т. 62. № 2. С. 47–52.

3. Шухарев С.А., Дроголов Д.Ю. Повышение энергетических показателей многозонных преобразователей // Практическая силовая электроника. 2019. № 3. С. 41–46.

4. Преобразователь однофазно-постоянного тока: пат. 2706422 Рос. Федерация: МПК Н02М 7/162 / Ю. М. Кулинич [и др.]; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО ДВГУПС. № 2019104817; заявл. 20.02.2019; опубл. 19.11.2019, Бюл. № 32.

5. Тихменев Б.Н., Кучумов В.А. Электровозы переменного тока с тиристорными преобразователями. М.: Транспорт, 1988. 311 с.

6. Кучумов В.А., Широченко Н.Н. Электромагнитные процессы в тяговой сети с распределенной емкостью при коммутации тока в преобразователе электроподвижного состава // Вестник ВНИИЖТ. 1984. № 1. С. 19–23.

7. Кучумов В.А., Широченко Н.Н. Электромагнитные процессы в тяговой сети с распределенной емкостью при выпрямлении тока в преобразователе электроподвижного состава // Вестник ВНИИЖТ. 1984. № 8. С. 23–27.

8. Способ фазового управления тиристорными преобразователями, одновременно работающими на индивидуальные нагрузки: пат. 462261 СССР: МПК H02M 7/53846 / Б.Н. Тихменев, И.Н. Фроленков; заявитель и патентообладатель Всерос. науч.- исслед. ин-т ж.-д. транспорта. № 1663300; заявл. 27.05.1971; опубл. 28.02.1975, Бюл. № 8.

9. Кулинич Ю.М., Дроголов Д.Ю. Устройства управления преобразователем электровоза переменного тока при искажениях питающего напряжения // Электроника и электрооборудование транспорта. 2019. № 4. С. 16–20.

10. Формирователь синхронизирующих импульсов: пат. 2183378 Рос. Федерация: МПК Н02М 1/08, Н03К 5/1536 / Ю.М. Кулинич, А.Н. Савоськин; заявитель и патентообладатель ООО «ЭЛМЕХтрансА». № 2001102269; заявл. 26.01.2001; опубл. 10.06.2002, Бюл. № 16.

11. Устройство для формирования минимальных углов управления: пат. 2709026 Рос. Федерация: МПК Н02М 1/08 / Ю.М. Кулинич [и др.]; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО ДВГУПС. № 2019112666; заявл. 25.04.2019; опубл. 13.12.2019, Бюл. № 35.

12. Власьевский С.В., Скорик В.Г. Снижение коммутационных и послекоммутационных колебаний напряжения в контактной сети при работе электровозов переменного тока // Вестник Всерос. науч.-исслед. и проектно-конструкторского ин-та электровозостроения. 2006. № 3. С. 84–89.

13. Савоськин А.Н., Кулинич Ю.М., Алексеев А.С. Математическое моделирование электромагнитных процессов в динамической системе «контактная сеть — электровоз» // Электричество. 2002. № 2. С. 29–35.

14. Испытания электровоза ВЛ85 с разнофазным управлением выпрямительно-инверторными преобразователями / Ю.М. Кулинич [и др.] // Вестник ВНИИЖТ. 1986. № 4. С. 23–26.

15. Конников И.А. Схемотехническое моделирование линии с распределенными параметрами // Электричество. 2009. № 3. С. 50–53.

16. Ермоленко Д.В. Повышение электромагнитной совместимости системы тягового электроснабжения с тиристорным электроподвижным составом: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.22.09 / Всесоюз. НИИ ж.-д. транспорта. М., 1991. 22 с.

17. Герман-Галкин С.Г. Виртуальные лаборатории полупроводниковых систем в среде MatLab-Simulink. СПб.: Лань, 2013. 443 с.

18. Бадер М.П. Электромагнитная совместимость. М.: УМК МПС, 2002. 638 с.

19. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. М.: Высшая школа, 1996. 638 с.