Введение к работе
Актуальность темы. Повышение эффективности железных дорог, прежде ісего электрифицированных, является важнейшей задачей. Существующие системы электрической тяги, наряду с неоспоримыми достоинствами, обладали )ядом серьезш.іх недостатков. Применение нескольких различных систем электрической тяги снижает оперативность перевозок, увеличивает их себестоимость, усложняет элекфоподвижной состав.
Назрела необходимость разработки единой системы электрической тяги, з которой недостатки существующих систем отсутствуют или проявляются существенно меньше, которая способна в перспективе заменить их и отвечает требованиям высокоскоростного движения. Ни одна из современных систем не удовлетворяет в полной мере этим условиям и не может быть рекомендована цля замены остальных.
Удовлетворяющей большинству требований является система электрической тяги постоянного тока повышенного напряжения, работы над которой активно ведугся в разных странах с середины 80-х годов.
До последнего времени работы были в основном сосредоточены на создании оборудования для тяговых подстанций и контактной сети, где достигнуты значительные успехи и созданы экспериментальные образцы необходимого оборудования. Іїа повестке дня разработка и экспериментальная проверка элек-троподвижиого состава для системы тяги постоянного тока повышенного напряжения.
При повышенном напряжении в кошакпюй сети па элекгроподвижпом составе необходимо обязательное применение входного преобразователя, про образующего напряжение контактной сети в наиболее рациональное дт-' >.:
ХОДКОГО npi'n'>!i". tulUlcJM и 1ЯГОИЫ.Ч ДВПГаН'. ::,';
Целью работы является исследование целесообразности применения многоканального импульсного преобразователя напряжения с параллельным включением реакторов в качестве входного преобразователя, определение влияния условий эксплуатации электроподиижного состава на работу преобразователя, разработка критериев выбора параметров его силовой нсли с учетом системы электроснабжения и нагрузки, разработка и исследование защиты от попадания напряжения контактной сети на выход преобразователя.
Основные задачи. Анализ возможных схемных решений преобразовательных установок электроподвижного состава различных систем электрической тяги.
Исследование параметров, характеристик и режимов работы импульсного преобразователя напряжения с параллельным включением реакторов.
Исследование влияния контактной сети, нагрузки и разброса параметров элементов преобразователя на его режим работы. Разработка критериев выбора параметров и режимов работы преобразователя.
Анализ процессов при пробое обратного диода одного из каналов, исследование различных схем защиты от попадания входного напряжения на выход преобразователя и разработка наиболее рациональной схемы потенциальной защиты.
Исследование эффективности и массо-габаритных показателей входного фильтра при различных режимах работы преобразователя.
Сравнительная оценка входного многоканального импульсного преобразователя напряжения с параллельным включением реакторов с преобразователями электроподвижпого состава переменного тока промышленной частоты.
Методика выполнения исследовании. При проведении теоретического исследования процессов в силовых цепях преобразонаїеля использовались уравнения энергетического баланса между входными и выходными пенями и выражения для мгновенных значений кжог. и напряжений в цепях преобразователя.
пя нахождения выражении, описывающих семейства внешних и регулировоч-лх характеристик преобразователя рассматриваемого типа, использовался мс-)Д замены экспоненциальных функций эквивалентным рядом Фурье при отражении числа членов ряда по условию получения необходимой точности. Квотирование динамических процессов выполнено по разработанным в диссер-іции алгоритмам и программам с использованием матрично-топологических етодов описания линейных и нелинейных элементов с учетом допусков на их фаметры и условий работы преобразователя.
Научная новизна. Выполнен анализ режимов работы многоканального чпульсного преобразователя напряжения с параллельным включением реак->ров при использовании его в качестве входного преобразователя электропод-іжного состава. Исследовано влияние входного напряжения и нагрузки на роцессы в преобразователе и режимы его работы. Получено, что для многока-ільного импульсного преобразователя напряжения с параллельным включени-л реакторов существует некоторый режим, названный базовым, при работе в этором преобразователь обладает наиболее рациональными параметрами, азработаны критерии, позволяющие выбрать режим работы преобразователя S3 пауз тока и в базовом режиме. Выявлены граничные условия, определяю-іие возможность реализации преобразователя рассматриваемого типа. Иссле-эваны различные схемы потенциальной защиты при пробое обратного диода и редложена схема потенциальной защиты, обеспечивающая возможность соз-ания преобразователя с заданным уровнем надежности.
I фактическая ценное і ь. Результаты выполненных исследований позпо-чют выбрать на стадии проектирования расчетным путем рациона льну id груктуру и параметры силовой цепи преобразователя рассматриваемого типа і четом системы электроснабжения и условий эксплуатации элсктроподвижио;. зстава и моїуі быть использованы при проектировании входного прсобр;;з<
нагеля электроподвижного состава для перспективной системы электрической тяги постоянного тока повышенного напряжения.
Апробация работы. Основные научные и практические результаты, изложенные в диссертации, докладывались на Первой (г.Москва, МИШ", 1994г.) и Второй (г.Москва, МИИТ, 1996г.) международных научно-технических конференциях «Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта»; Международной конференции «Состояние и перспективы развития локомотиво-строения» (г.Новочеркасск, 1994г.); IV международной научно-технической конференции (юбилейной), посвященной 100-лстию МИИТа «Проблемы развития локомотивостроения» (г.Москва, МИИТ, 1996г.); ежегодных научно-технических конференциях «Неделя науки» (г.Москва, МИИТ, 1994-1996г.), научных семинарах кафедр «Электрическая тяга» и «Электрические машины» МИИТа. Выполнены две научно-исследовательские работы по темам «Разработка перспективной схемы ЭПС 12кВ постоянного тока» (1995г.) и «Проблема управления импульсным преобразователем перспективного ЭПС 12кВ постоянного тока» (1996г.) по заказу МПС РФ.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано девять печатных работ.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Она содержит 153 стр., в том числе 30 рисунков и 13 таблиц. Список литературы включает 104 наименования.
