Введение к работе
{ (
Актуальность проблемы. Транспортное обслуживание крупных городов
и пригородных районов неразрывно связано с применением
электрифицированного железнодорожного транспорта, поскольку он, по
сравнению с другими видами транспорта, имеет максимальную провозную
способность и экономичность. В последние годы в России наблюдается
рост потребности в пригородных электропоездах. На сегодняшний день
Министерство путей сообщения Российской Федерации располагает
парком пригородных электропоездов в количестве более 15 тыс. вагонов.
Приблизительно третья часть существующих поездов подлежит списанию
из инвентарного парка по истечению срока службы, в том числе около 40%
поездов постоянного тока и более 50% переменного. Одним из
перспективных направлений развития железнодорожного транспорта
является создание подвижного состава нового поколения и освоение его
серийного производства. Имеющиеся результаты многолетних
отечественных теоретических и экспериментальных исследований на
стендах и макетных образцах, а также достижения зарубежных фирм
обуславливают необходимость применения на электрическом подвижном
составе (ЭПС) бесколлекторных тяговых машин. Создание
электропоездов, наиболее полно отвечающих требованиям к
перспективному подвижному составу, отмечено применением
асинхронных тяговых двигателей (АТД) в совокупности с силовыми
преобразователями на базе полупроводниковых элементов. В
диссертационной работе рассматриваются вопросы, связанные с наладкой и испытаниями опытного электропоезда постоянного тока с АТД ЭТ2А, выпущенного Торжокским вагоностроительным заводом в 1999 г.
БИБЛИОТЕКА і
- 1 - СПстсрОург
09 Ж%тя<№ \
Целью диссертационной работы является повышение эффективности работы входных преобразователей электропоезда с АТД. В рамках поставленной цели решаются следующие задачи:
- снижение перенапряжений и коммутационных потерь в силовых
полупроводниковых приборах (СПП) входного импульсного
преобразователя электропоезда;
- повышение энергетических показателей импульсного преобразователя за У
счет разработки мероприятий по ограничению уровня напряжения на
коммутирующем конденсаторе и выбора оптимальных параметров контура
коммутации;
- вывод аналитических зависимостей для расчета потерь мощности в
элементах силовой цепи и коэффициента полезного действия
преобразовательной установки в различных режимах работы
электропоезда;
- разработка математической модели нестационарных процессов в
преобразователе и системы защиты полупроводникового оборудования в
аварийных режимах;
- обеспечение работоспособности импульсного преобразователя за счет
согласования токов короткого замыкания и предельно допустимых
параметров СПП с учетом быстродействия защиты.
Методика исследования. В работе использована теория электрических цепей и полупроводниковых преобразователей с применением аппарата линейной алгебры, операторного метода и математического моделирования в пакете PsPice. Результаты теоретических исследований подтверждены экспериментами на опытном электропоезде ЭТ2А. Научная новизна.
- выполнен всесторонний сравнительный анализ технико-экономических
, (и);..». - 2 -
показателей отечественных и зарубежных электропоездов нового поколения с АТД. Анализ показал, что электропоезд ЭТ2А не уступает, а по некоторым позициям превосходит известные отечественные и зарубежные разработки;
- предложен алгоритм управления тиристорами устройства сброса энергии
импульсных преобразователей в зависимости от напряжения контактной
сети;
разработана математическая модель режима короткого замыкания силовой цепи, включая комбинированный входной фильтр, позволяющая определять параметры токоограничительных реактивных элементов, которые обеспечат безотказную работу полупроводниковых ключей. Практическая ценность.
разработаны практические мероприятия по снижению потерь в коммутирующем реакторе;
предложены схемотехнические решения по ограничению напряжения на коммутирующем конденсаторе и снижению коммутационных потерь в СПП;
получены аналитические зависимости для определения мощности потерь в элементах входных преобразователей и коэффициента полезного действия (к.п.д.) установки в целом;
- разработаны аналитические зависимости для расчета мгновенных
значений аварийных токов при возникновении режима короткого
замыкания в силовой цепи электропоезда.
Апробация работы. Диссертационная работа обсуждалась на заседаниях кафедры «Электрическая тяга» в 2001, 2002, 2003 гг. Основные результаты работы доложены и обсуждены на Международном симпозиуме Eltrans 2001 и IV Международной научно-технической конференции «Состояние
и перспективы развития электроподвижного состава» (г. Новочеркасск,
2003 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 печатных
работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех
глав, заключения и содержит страниц машинописного текста,
иллюстраций, таблиц и приложений. Список
литературы включает 107 наименований.
