Исследование способов повышения энергетических показателей электровозов с четырехквадрантными преобразователями железных дорог Республики Узбекистан тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.07, кандидат наук Назирхонов Тулаган Мансурхон угли

• Назирхонов Тулаган Мансурхон угли
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Назирхонов Тулаган Мансурхон угли

Введение

1 Обзор систем управления ЭПС переменного тока с полупроводниковыми тяговыми преобразователями железных дорог Республики Узбекистан

1.1 Аспекты развития преобразователей тягового привода железных дорог Республики Узбекистан

1.2 Свойства электронных преобразователей электровозов переменного тока

1.3 Электроподвижной состав с АТД железных дорог Республики Узбекистан

2 Анализ процессов в преобразователе

2.1 Принцип работы преобразователя

2.2 Анализ процессов функционирования преобразователя

2.3 Энергетические характеристика преобразователя

2.3.1 Коэффициент мощности преобразователя

2.3.2 Коэффициент гармонических искажений

2.3.3 Коэффициент полезного действия преобразователя

3 Математическая и компьютерная модель системы тяговая сеть-электровоз "О^-БЬЯ"

3.1 Компьютерная модель системы тяговая сеть-электровоз "О^-БЬЯ"

3.2 Модель тягового электроснабжения

3.3 Компьютерная модель тягового трансформатора

3.3.1 Блок модели тягового трансформатора

3.3.2 Определение параметров тягового трансформатора аналитическим методом

3.3.3 Оценка адекватности компьютерной модели тягового трансформатора

3.4 Компьютерная модель входного преобразователя

3.4.1 Модель электрический части преобразователя

3.4.2 Модель система управления преобразователя

3.5 Компьютерная модель АИН преобразователя

3.6 Компьютерная модель АТД

3.6.1 Блок компьютерной модели АТД

3.6.2 Методика определение параметров компьютерной модели

АТД

4 Результаты моделирования электромагнитных процессов в

преобразователях

4.1 Режимы моделирования и задачи исследования

4.2 Исследование влияния фазового сдвига тактирующих сигналов на гармонический состав входного тока и напряжения

4.3 Оценка коэффициента полезного действия преобразователя

4.4 Влияние параметров тяговой сети на искажение синусоидальности

формы тока и напряжения тягового трансформатора

Основные выводы по работы

Библиографический список

Введение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование способов повышения энергетических показателей электровозов с четырехквадрантными преобразователями железных дорог Республики Узбекистан»

Актуальность темы исследования.

С развитием высокоскоростных железных дорог электрическая тяга железных дорог стала основным направлением в мире и в том числе в Республике Узбекистан благодаря своей высокой эффективности, гибкости структур, энергосбережению, защите окружающей среды.

В программах развития транспортной инфраструктуры Республики отмечается о необходимости инновационного развития, осуществляется масштабная работа по организации высокоэффективной системы транспорта и переходу на новый технологический уровень преодоления стратегического отставания. Это отставание связано в первую очередь с низкими темпами применения новейших ресурсосберегающих технологий и устройств, а также с тем, что применяемые технические средства - подвижной состав уступают по своим параметрам и характеристикам зарубежным аналогам ведущих зарубежных железнодорожных компаний.

Значительные успехи в совершенствовании электронной базы силовой электроники привели к применению полупроводниковых приборов - силовых транзисторных модулей с изолированным затвором (ЮВТ) на токи 1000—1500 А и рабочее напряжение до 6,5 кВ. Они являются залогом новых успехов в создании высокоэкономичных силовых преобразовательных устройств для железнодорожного подвижного состава, обеспечивающих эффективное энерго и ресурсосбережение. Создание двух и трехуровневых автономных инверторов напряжения для регулирования режимов работы бесколлекторных тяговых двигателей позволило освоить серийное производство высокотехнологичных и обладающих высоким уровнем эксплуатационной надежности унифицированных систем преобразования электрической энергии для автономных и централизованных бортовых энергетических систем подвижного состава [1-6].

На железных дорогах Республики Узбекистан наряду с электровозами Российского производства старого поколения серии ВЛ-80с со ступенчатым

регулированием режима тяги и электрическим реостатным торможением вводятся в эксплуатацию электровозы серии 2ЭС5К с зонно-фазовым регулированием режимов тяги и электрического рекуперативного торможения и эксплуатируются электровозы нового поколения «O'zbekiston» и «O'Z-ELR», оснащенные четырехквадрантными преобразователями, автономными инверторными напряжения (АИН) и асинхронными тяговыми двигателями (АТД) [19].

На железнодорожных линях Ташкент - Бухара и Ташкент - Андижан, электрифицированных на переменном токе 25 кВ 50 Гц, начаты работы по организации движения скоростных электропоездов нового поколения «Afrosiyob» (Talgo-250) с входными четырехквадрантными преобразователями однофазно-постоянного тока модуляционного типа, АИН и АТД.

Качество электропотребления электроподвижного состава (ЭПС) с зонно-фазовыми и импульсными преобразователями существенно различаются по показателям потребления реактивной мощности, а также генерированию в электротяговую сеть высших гармонических тока и напряжения. Электропитание от тяговых подстанций ЭПС указанных типов определяет формирование специфических нагрузок на систему тягового электроснабжения. В этих условиях становится актуальной задача исследования особенностей работы электротяговых преобразователей ЭПС в режимах тяги и рекуперативного торможения на железных дорогах Республики Узбекистан, направленная на обеспечение энергосбережения, повышения коэффициента полезного действия (КПД) электровозов, в том числе, на линиях с повышенными скоростями движения [3].

Актуальность научной работы определяется тем, что она посвящена исследованию способов и средств повышения качества электропотребления в системе электрической тяги переменного тока, обеспечивающих улучшение показателей энергоэффективности, надёжности и безопасности ЭПС переменного тока с АТД.

Основными требованиями, предъявляемые к современному ЭПС, являются: обеспечение максимально возможного КПД, минимизация дополнительных потерь связанных с эмиссией высших гармоник в питающую сеть, снижение потерь, обусловленных реактивной составляющей мощности, а также возможность реализации рекуперации энергии в питающую сеть в режиме электрического торможения. Важным шагом в этом направлении является создание компьютерной имитационной модели и исследование электромагнитных процессов в тяговом электроприводе и преобразователях с различными алгоритмами управления, а также обработка полученных результатов моделирования в режимах тяги и рекуперативного торможения, выполненных в представленной научной работе. Целью диссертационной работы.

Основной целью работы является совершенствование алгоритмов многоканального управления входными преобразователями электровозов переменного тока нового поколения с асинхронными тяговыми двигателями в условиях работы на электрифицированных железнодорожных линиях Республики Узбекистан.

Задачи диссертационного исследования:

о разработка методики исследования качества электропотребления электровозом с преобразователями и АИН;

о создание комплексной имитационной модели, позволяющей воспроизводить электромагнитные процессы и выполнять функции обработки результатов измерений переменных моделируемого объекта исследований, адекватные реальным условиям применения на ЭПС преобразователей и АИН в режимах тяги и рекуперативного торможения.

о исследование электромагнитных процессов в силовых цепях входного преобразователя в квазиустановившихся режимах методом спектрального анализа и методом численного интегрирования;

о оценка качества потребления электроэнергии электровозами серии «O'Z-ELR».

Объект исследования.

Электровоз переменного тока серии «O'Z-ELR» с преобразователями с электротяговой сетью 25 кВ, 50 Гц железнодорожных линий Республики Узбекистан.

Предмет исследования.

Электромагнитные процессы в силовых цепях с алгоритмами управления силовыми ключами преобразователей, обеспечивающими минимизацию генерирования высших гармонических составляющих в тяговую сеть и высокие энергетические показатели электровоза серии «O'Z-ELR» в режимах тяги и рекуперативного торможения.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработана комплексная имитационная модель тягового электропривода электровоза серии «O'Z-ELR», включающая систему внешнего тягового электроснабжения, входные и тяговые преобразователи электроэнергии, асинхронные тяговые двигатели с функциональным регулированием нагрузок и отличающаяся возможностью определения показателей качества электропотребления в электротяговой сети.

2. Исследованы электромагнитные процессы с алгоритмами управления силовыми ключами преобразователей, обеспечивающими высокие энергетические показатели электровозов серии «O'Z-ELR» в режимах тяги и рекуперативного торможения.

3. Определены алгоритмические факторы управления силовыми ключами

преобразователей электровоза серии «O'Z-ELR», обеспечивающими

минимизацию генерирования высших гармонических составляющих в тяговую сеть.

Практическая значимость работы.

1. Создана комплексная математическая имитационная модель, включающая подсистемы: контактная сеть, тяговый трансформатор, входные 4дБ преобразователи с промежуточным звеном постоянного напряжения, тяговые

преобразователи - АИН с АТД и позволяющая исследовать электромагнитные процессы в силовых цепях электровоза переменного тока серии «O'Z-ELR».

2. Разработаны алгоритмы управления компьютерной имитационной моделью параллельно работающих четырехквадрантных преобразователей, обеспечивающие стабилизацию заданных режимов работы и измерение энергетических показателей и показателей электромагнитной совместимости.

3. Предложен способ управления двумя и более преобразователями с регулируемыми фазовыми сдвигами тактирующих сигналов модуляции, обеспечивающими минимизацию генерирования высших гармонических составляющих в тяговую сеть в режимах тяги и рекуперативного торможения.

4. Результаты исследования имеют теоретическое и практическое значение для совершенствования систем управления тяговыми преобразователями электровозов с асинхронными тяговыми электродвигателями электрифицированных железнодорожных линий Республики Узбекистан.

Методы исследования. Для решения поставленных в работе задач использовались следующие методы:

• методы расчета электрических цепей, математический аппарат, алгебра логики, теория электрической тяги;

• анализ мирового опыта в разработке алгоритмов управления

асинхронными электродвигателями;

• методы компьютерного моделирования силовых преобразователей частоты и напряжения;

• теория построения цифровых систем управления;

• компьютерное имитационное моделирование на основе программного комплекса БтиЛпк;

• гармонический анализ результатов измерений с использованием программного комплекса Ма1ЬаЬ.

Основные положения выносимые на защиту:

• Комплексная математическая имитационная модель, включающая подсистемы контактной сеты, тягового трансформатора, входных преобразователей с промежуточным звеном постоянного напряжения, тяговых преобразователей АИН с АТД и позволяющая исследовать электромагнитные процессы в силовых цепях электровоза переменного тока серии «O'Z-ELR».

• Способ управления двумя и более преобразователями с регулируемыми фазовыми сдвигами тактирующих сигналов модуляции, обеспечивающими минимизацию генерирования высших гармонических составляющих в тяговую сеть в режимах тяги и рекуперативного торможения.

• Результаты исследования энергетических показателей входных четырехквадрантных преобразователей электровоза серии «O'Z-ELR».

Степень достоверности результатов исследований обеспечивается корректностью исходных математических положений, обоснованностью принятых допущений.

Апробации работы.

Основные положения и результаты работы доложены на следующих конференциях: «Элтранс-2017», Санкт-Петербург, 2017г., «Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте», Ташкент, 2018г., «Элтранс-2019», Санкт-Петербург, 2019г.

Публикации работы.

Основные положения диссертационной работы и научные результаты опубликованы в 10 печатных работах из них 6 в ведущих рецензируемых научных журналах, включенных в Перечень изданий, рекомендованных ВАК РФ для публикации результатов диссертационных работ.

Публикации в журналах из Перечня ведущих рецензируемых научных журналов и изданий ВАК Российской Федерации и приравненные к ним:

1) Назирхонов Т. М. Сравнительный анализ технических характеристик электровозов серий «O'Z-ELR» и «O'zbekiston» / Т. М. Назирхонов,

И. П. Викулов // Известия Петербургского университета путей сообщения. -СПб.: ПГУПС, 2019. - Т. 16, вып. 1. - С. 68-76.

2) Цаплин А. Е. Методика анализа и оценки функции готовности скоростного поезда «Afrosiyob» (Talgo 250) на основе эксплуатационных данных / А. Е. Цаплин, Ж. О. Кувондиков, Т. М. Назирхонов // Бюллетень результатов научных исследований. - 2019. - Вып. 2. - С. 32-44.

3) Назирхонов Т. М. Влияние системы безопасности высокоскоростного электропоезда «Afrosiyob» на условия эксплуатации / Т. М. Назирхонов, А. Я. Якушев, Ж. О. Кувондиков, Д. О. Раджибаев // Известия Петербургского университета путей сообщения. - СПб.: ПГУПС, 2019. - Т. 16, вып. 3. - С. 25-34.

4) Назирхонов Т. М. Определение основных параметров асинхронного тягового электродвигателя / Т. М. Назирхонов, А. Я. Якушев, И. П. Викулов, К. В. Марков // Известия Петербургского университета путей сообщения. - СПб.: ПГУПС, 2019. - Т. 16. - Вып. 4. - С. 592-601.

5) Назирхонов Т. М. Анализ спектрального состава входного тока и напряжения 4q-s преобразователя электровоза переменного тока серии «O'Z-ELR» с использованием компьютерной имитационной модели / Т. М. Назирхонов, А. Я. Якушев, И. П. Викулов // Бюллетень результатов научных исследований. - 2020. - Вып. 3. - С. 41-63.

6) Назирхонов Т. М., Якушев А. Я. Компьютерная модель тягового трансформатора электровоза переменного тока серии «O'Z-ELR» / Т. М. Назирхонов, А. Я. Якушев // Известия Петербургского университета путей сообщения. - СПб.: ПГУПС, 2020. - Т. 17. Вып. 3. - С. 416-427.

Другие публикации по теме диссертации:

1) Назирхонов Т. М. Опыт эксплуатации электровозов переменного тока серии «O'Z-ELR» на железных дорогах республики Узбекистан и оценка показателей его работы / Т. М. Назирхонов, И. П. Викулов, М. М. Мирсаитов / Прорывные технологии электрического транспорта / Материалы Девятого Международного симпозиума «Элтранс-2017» ФГБОУ ВО ПГУПС, Санкт-Петербург, Россия, -2019. -С. 84 - 90.

2) Назирхонов Т. М. Анализ тягово-энергетических характеристик электровоза ВЛ80с на новом горном участке Ангрен-пап / Т. М. Назирхонов, И. П. Викулов, Д. О. Раджибаев // Прорывные технологии электрического транспорта / Материалы Девятого Международного симпозиума «Элтранс-2017» ФГБОУ ВО ПГУПС, Санкт-Петербург, Россия, -2017. -С. 91 - 96.

3) Назирхонов Т. М. Имитационная модель 4q-s преобразователя электровоза переменного тока с асинхронным тяговым двигателем серии «O'Z-ELR» / Т. М. Назирхонов / Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте / Ташкент. ин-т инженеров ж.-д. транспорта, -2018. - С. 52 - 54.

4) Назирхонов Т. М. Компьютерный модель тягового преобразователя и тягового привода электровоза серии «O'Z-ELR» / Т. М. Назирхонов, А. Я. Якушев, И. П. Викулов // Материалы Х Международного симпозиума «Элтранс-2019» ФГБОУ ВО ПГУПС, Санкт-Петербург, Россия, -2019. -С. 63 - 69.

Структура и объем работы.

Диссертационная работа включает в себя введение, четыре главы, заключение и изложена на 112 страницах машинописного текста, содержит 6 таблиц, 59 рисунков. Список использованных источников насчитывает 63 наименования.

1 Обзор систем управления ЭПС переменного тока с полупроводниковыми тяговыми преобразователями железных дорог

Республики Узбекистан

1.1 Аспекты развития преобразователей тягового привода железных дорог Республики Узбекистан

В последние годы железнодорожная отрасль Республики Узбекистан бурно развивается благодаря тщательно продуманной политике по развитию социально-экономическом сферы и транспортной инфраструктуры республики и рациональному подходу руководства компании к решениям технико-экономических проблем.

Одним из факторов, обеспечивающих высокую эффективность перевозочного процесса в условиях увеличения объемов перевозок и роста стоимости энергоресурсов, в том числе и электроэнергии, является снижение затрат на тягу поездов путем повышения энергетических характеристик электрического подвижного состава.

Активный переход применению четырехквадрантных преобразователей на электровозах с АТД в основном опирается на следующие аспекты:

Во-первых, интенсивное развитие технологий силовой электроники, что способствует разработке различных преобразователей, силовых электронных устройств на основе преобразования энергии с алгоритмами широтно-импульсной модуляции (ШИМ).

Во-вторых, быстрое развитие технологии производства силовых устройств. Ранее преобразователи создавались на основе силовых тиристорных приборов. С конца прошлого века начали широко использоваться в тяговых системах маломощных электровозов биполярные транзисторы IGBT с изолированным затвором. В Европе в 1990-х годах компания Siemens успешно разработала первый в мире тяговый преобразователь. Преобразователь был применён на Франкфуртском трамвае. Развитие технологии изготовления силовых устройств позволило также усовершенствовать структуру основной

схемы четырехквадрантного преобразователя. Применение силовых электронных приборов с высоким уровнем выдерживаемого рабочего напряжения обеспечило высокий уровень мощности тяговых преобразователей.

В-третьих, «программа развития транспортного инфраструктуры» является критическим этапом для быстрого развития железнодорожной отрасли Республики Узбекистан. Для экономического роста необходима развитая сеть железных дорог. Обеспечение грузоперевозок больших объёмов возможно только при условии применения мощных грузовых локомотивов - современных электровозов переменного тока. Изучение ключевых вопросов технологии производства тяговых преобразователей для электровозов, а также освоение технологии проектирования и производства основных компонентов могут снизить зависимость отечественных производителей ЭПС от иностранных компаний, что имеет большое значение для национальной стратегии обеспечения безопасности в вопросах разработки электрооборудования. В то же время создаются благоприятные условия для увеличения производства отечественных производителей, снижения стоимости и повышения международной конкурентоспособности производимой локомотивной продукции. Кроме того, не только обеспечивается производство основного оборудования для железнодорожных локомотивов, но также накапливается богатый опыт применения силовой электронной технологии в металлургии, электроэнергетике, машиностроении и других отраслях промышленности. Быстрое развитие новых и высоких технологий, таких как машиностроение, электроника и автоматическое управление, требует дополнительных источников энергии для устойчивого развития национальной экономики [3-8].

В-четвертых, электрическая тяга более энергоэффективна по сравнению с другими видами тяги. На Железных дорогах Республики Узбекистан применяется следующие транспортные технических средства:

Паровозы. Из-за неполного сгорания угля и неэффективного преобразование тепловой энергии общий КПД паровозов составляет всего 7% ~ 8%;

Тепловозы с дизельными двигателями. КПД дизельного двигателя достигает 40%, общая эффективность локомотива с учётом потерь в электрической передаче и преобразования в механическую энергию движения составляет 28% - 30%; Существенными недостатками использования тепловозной тяги следует считать необходимость обеспечения запасами топлива на линии эксплуатации, отрицательное воздействие выбросов на экологическую среду, ограниченные возможности полезного использования энергии режимов торможения.

Электровозы. Преобразуют электрическую энергию энергосистемы в механическую энергию движения с эффективностью 83% - 87%. С учётом первичного генерирования энергии на электростанциях и потерь в линях электропередач КПД электровоза составляет 28% - 30%. Использование электрической тяги имеет очевидный энергосберегающий и экономический эффект. Кроме того, энергия электровозов забирается из тяговой электросети, мощность которой обеспечивает работу нескольких единиц электроподвижного состава.

В-пятых, электрическая тяга экологически безопасна и удобна в обслуживании, имеет ряд преимуществ, таких как низкий уровень шума и отсутствие вредных выбросов. Отсутствии загрязнения среды, электрическое управление, электронное обслуживание, самодиагностика, самовосстановление и модульность электрооборудования [7-12].

1.2 Свойства электронных преобразователей электровозов

переменного тока

Недостатки ступенчатого регулирования электровозов переменного тока первого поколения устранены применением тиристоров в выпрямительных установках электровозов второго поколения, что позволило реализовать режим выпрямления с плавным регулированием напряжения за счет изменением углов отпирания тиристоров, а при торможении зависимый режим инвертирования с плавным регулированием тока рекуперации. При торможении постоянный ток

на выходе ТЭД, работающего в режиме генератора, преобразуется в однофазный переменный ток, что позволяет преобразовывать его посредством трансформатора и передавать регенерируемую энергию обратно в контактную сеть. Блок преобразования называется выпрямительно-инверторным преобразователем (ВИП); используется на грузовых электровозах серий ВЛ80Р, ВЛ85, 2ЭС5К, 3ЭС5К и пассажирских электровозах серий ВЛ65, ЭП1 Российского производства. Регулирование напряжения осуществляется путем изменения угла включения тиристоров ВИП, поэтому нет необходимости выполнять трансформатор с большим количеством выводов. Для реализации четырехзонного регулирования выпрямленного напряжения достаточно трех секций вторичной обмотки [3-6].

Такой тип регулирования получил название зонно-фазового регулирования.

Рисунок 1.1 Упрощенная схема силовой цепи для одного ВИП в режиме тяги.

Осциллограммы тока ТЭД, выпрямленного напряжения, тока сетевой обмотки и напряжение тяговой обмотки для IV зоны регулирования показаны на рисунке 1.2.

Недостатки зонно-фазового регулирования

1. Коэффициент мощности при зонно-фазового регулирования ниже по

сравнению с выпрямительной схемой со ступенчатым регулированием

15

напряжения и составляет 0,8 - 0,85 для тяговых режимов, 0,7 - 0,8 для режимов рекуперативного торможения. Низкий коэффициент мощности обусловлен 5 факторами:

1) Задержка начала коммутации на начальный угол а0= 9° градусов в режимах выпрямления и большие углы запаса в режимах инвертирования (20° -25° градусов).

2) Достаточно длительные интервалы коммутации (до 30° градусов).

3) Несинусоидальная форма тока потребляемого из тягового сети или возвращаемого в сеть, обусловленная работой преобразовательной установки и действием сглаживающих реакторов,

55Ш

¿Г*

\

Ъ| 1|

№ его ЕГО т 41А

..............1...........!.......... ■4..............1..............}.............

2ГО ...............1................1.......... -..............1...............г.............

П

ни*

ЯГО _____________:__________ 1 1 ■ !

/ X \ А \

11 /

\ -г/ 1

-ДЙ) \ ..............*....... ...............г.......«-■■"■■> :

-а

.__—___ 1 1

.......1..............^'Т"" /

...........1..............4

к ! £ ■

- 1

IX»

1Л

1 91

тза

1 и

Рисунок 1.2. Осциллограммы напряжения иа ВИП, тока 1а тягового двигателя, напряжения и2 тяговой обмотки трансформатора и тока 11 сетевой обмотки трансформатора соответственно.

4) Фазовое регулирование создает сдвиг основной гармоники тока в сторону увеличения фазовых углов.

5) Потеря напряжения в преобразователе за счет процессов коммутации. Возникает спорный вопрос, куда отнести эти потери и во что они преобразуются.

Это не тепловые потери, а потери, обусловленные формой преобразования, т. к. энергия при этом не теряется. Поскольку напряжение на интервале коммутации равно нулю, энергия не подводится, но при этом образуется фазовый сдвиг полуволны тока относительно напряжения, снижающий коэффициент мощности электровоза [40-42].

Буферный контур непрерывного тока ТЭД создается постоянным с углом а0, при котором нужно обеспечить гарантированное отпирание тиристоров. Если задать угол достаточно малым, то на 1 -й зоне регулировании не обеспечивается гарантированное отпирание тиристоров из-за малой величины анодного напряжения. На электровозах ВЛ85, ВЛ80Р применена система управления с жесткой логикой, поэтому величина угла а0 сохраняется для всех зон неизменной, так как достаточно сложно обеспечить ступенчатое регулирование угла а0 по зонам. Этот недостаток предложено устранить применением диодного блока, подключаемого встречно-параллельно тиристорам ВИП и создающего контур протекания непрерывного тока тяговых электродвигателей в момент прохождения напряжения через ноль [30-33]. Однако применением диодного блока не обеспечивает заметного уменьшения фазового отставания тока тяговой обмотки, потому что в начале полуволны процессы коммутации развиваются недостаточно интенсивно из-за малой величины напряжения для активного нарастания тока коммутации. В результате получаемое повышение коэффициента мощности не превышает 2% -3%.

Второй способ повышения коэффициента мощности программный [30-33]. Предлагается применять отпирание всех тиристорных плеч ВИП с углом а0з после окончании процесса коммутации буферного контура. При этом создаются местные контуры коммутации, которые сокращают длительность сетевой коммутации. Интервалы коммутации прямо пропорциональны величине индуктивности рассеяния обмоток трансформатора. Индуктивность рассеяния обмоток в свою очередь пропорциональна квадрату коэффициента трансформации, следовательно, соотношение индуктивности коммутируемой секции и полной тяговой обмотки на 1-й зоне составляет 1/16, на 2-й зоне - 1/4,

17

на 3-й зоне - 9/16. Вследствие проявления взаимоиндуктивности соотношения индуктивности обмоток превышают указанные величины для соответствующих зон в 1,5...1,2 раза. Для 3-й зоны регулирования соотношение индуктивностей рассеяния немного больше половины по отношению к целой обмотке, поэтому выгодно реализовать коммутацию с контурами по каждой секции обмотки трансформатора и тем самым обеспечить сокращение длительности интервалов коммутации. В результате названные мероприятия позволяют уменьшить фазовый сдвиг основной гармоники сетевого тока на 5-7 градусов и повысить коэффициент мощности на 3% -5% [30-33].

Электровозы серии 2ЭС5К, 3ЭС5К с зонно-фазовым регулированием оснащены компенсаторами реактивной модности (КРМ), повышающими коэффициент мощности до 0,9 - 0,92. Эксплуатационным недостатком таких систем следует считать большие переходные токи при включении КРМ и ступенчатом переключении их активных элементов в процессе перехода с 3-й на 4-ю зону регулирования и обратно.

На этапе развития в системы управления ЭПС переменного тока и совершенствования электронной базы силовой электроники стало возможном применение полупроводниковых приборов - силовых транзисторных модулей с изолированным затвором (ЮВТ) на токи 1000—1500 А и рабочим напряжением до 6,5 кВ. Одновременно с применением управляемых полупроводниковых приборов высокого класса существенно повысилось эффективность применения бесколлекторных ТЭД. Созданы новые виды электровозов 2ЭС5, 2ЭС7, ЭП20, новые виды электропоездов С2 «Сапсан», «Ласточка», оснащенные четырехквадрантными преобразователями.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Назирхонов Тулаган Мансурхон угли, 2020 год

- —

I.I J .1.1 1.1.1 _ 1 1 I-I.I.I 1 1 .Ill ■ . 1

■u

1.4

a.

V

m 1.2

<D

a.

<U irt

m 1

=! 0.6

60

Order of Harmonic

Рисунок 4.4 Спектр гармонического состава тока сетевой обмотки тягового трансформатора при кратности частоты &тк = 7 и взаимном фазовом сдвиге тактирующих сигналов 300 для номинального режима нагрузки АТД с частотой 46 Гц: а) расширенный диапазон спектра, б) ограниченный диапазон

Peak Magnitude Spectrum called by Simulink

—

и i ■ nil

llllllil.lil.................... ni .■-■....■i.i.—.ii ■ ■—I—I— lllll lili,Jill..

20 40 60 30 100 120

Order of Harmonic

Рисунок 4.5 Спектр гармонического состава тока сетевой обмотки тягового трансформатора при кратности частоты ктк = 7 и взаимном фазовом сдвиге тактирующих сигналов 30° для номинального режима нагрузки АТД с

частотой 60Гц

4.2 Исследование влияния фазового сдвига тактирующих сигналов на гармонический состав входного тока и напряжения

Выполнены исследования влияния взаимного фазового сдвига и кратности частоты тактирующих сигнала параллельно работающих 4q-S преобразователей на гармонический состав и коэффициент искажения синусоидальности входного тока и напряжения тягового трансформатора электровоза серии «О^-БЬЯ», на коэффициент мощности и КПД 4q-S преобразователей.

Результаты исследований гармонического состава входного тока и

напряжения тягового трансформатора для параллельно работающих 4q-S

преобразователей тяговой нагрузки при вариации взаимного фазового сдвига

тактирующих сигналов при кратности частоты тактирующих сигналов ктк = 5

подтверждают положение что минимум состава высших гармонических

обеспечивается при углах взаимного фазового сдвига тактирующих сигналов,

определяемых формулой (2.34). На рисунке 4.6 показаны зависимости

коэффициентов гармонических искажений входного тока тягового

87

трансформатора от углов фазового сдвига тактирующих сигналов для четырёх параллельно работающих преобразователей в диапазоне от 0° до 55° градусов и для шести преобразователей от 0° до 40° градусов. Коэффициент гармонических искажений достигает минимальной величины 0,0046 для N=6 при фазовом сдвиге тактирующих сигналов 30° градусов, и величины 0,01 для N=4 при фазовом сдвиге тактирующих сигналов 45° градусов.

а)

А 45

40

35

30

25

20

15

10

5

0

б)

ТИР

0,2 0,18 0,16 0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0

Рисунок 4.6 Зависимость эффективного значения суммы высших гармонических тока (а) и ккоэффициента гармонических искажений (б) от фазового сдвига А£, тактирующих сигналов управления силовыми ключами

преобразователя

Фазовый сдвиг тактирующих сигналов управления силовыми ключами преобразователей увеличивает частоту отбора энергии из питающей сети в N раз (рисунок 4.7, а, б). Для N параллельно работающих преобразователей с фазовыми сдвигами тактирующих сигналов частота генерируемых импульсов в составе напряжения сетевой обмотки тягового трансформатора определяется формулой:

Ги = 2кткМГс. (4.1)

Для N=6 и ктк = 5 с фазовым сдвигом тактирующих сигналов на 30 градусов частота генерируемых импульсов составляет _/и=2-5-6-50=3000 Гц, в то время как при с фазовым сдвигом равном 0 градусов частота генерируемых импульсов _/и=2^5-1-50=500 Гц.

( 1

Г"

л г

п_г

б)

Рисунок 4.7 Влияние фазового сдвига А£, тактирующих сигналов управления силовыми ключами на пульсации тока и напряжения; а) А^=0°, б) А^=30°

Существенными в спектре гармонического состава тока сетевой обмотки тягового трансформатора (рисунок 4.8, а) следует считать 3-, 5-, 7-, 9-ю гармоники, а также массив нечетных гармоник с центром, частоты соответствующей частоте имульсов, генерируемых совместной работой преобразователей со сдвигом тактируюших сигналов на интервал Л^и, определяемой формулой (4.1). При этом среденквадратическая сумма высших гармонических тока составляет 1.63А, коэффициент гармонических искажений 0,0057 (рисунок 4.9). а)

1 1

......ни, [шлиДди.......ими].......... —

б)

400 - +

350

300

250

100 I

0 „и.....|| 11 ,|,| .......и.....ц,,|„

Рисунок 4.8 Спектр гармонического состава тока (а) и напряжения (б) сетевой обмотки тягового трансформатора для N=6; ктк=5

90

Спектр гармонического состава напряжения сетевой обмотки тягового трансформатора (рисунок 4.8, б) содержит массив нечетных гармоник с центром частоты, соответствующей частоте имульсов, генерируемых совместной работой 4q-s преобразователей, при этом среденквадратическая сумма высших гармонических составляет 823,2 В, коэффициент гармонических искажения равен 0,0306 (рисунок 4.9) [47-52].

ГИй

0,035 0,03 0,025 0,02 0,015 0,01 0,005 0

4 5 6 7 8 9 Кт

Рисунок 4.9 Зависимость коэффициентов гармонических искажений входного тока и напряжения тягового трансформатора от кратности частоты

тактирующих сигналов

Суммарная среднеквадратическая величина гармонических составляющих входного тока тягового трансформатора, равная 1.63 А, удовлетворяет допустимым переделам требований электромагнитной совместимости.

Повышение кратности частоты тактирующих сигналов управления силовыми ключами от ктк = 5 до ктк = 7 не оказывает существенного влияния на спектральный состав высших гармонических входного тока и напряжения тягового трансформатора (рисунок 4.10); снижение коэффициента ТНО для входного тока тягового трансформатора составляет 1,4 раза, в то время как коэффициент ТНО для напряжения остается практически неизменным (рисунок 4.9). Увеличение кратности частоты выше ктк = 7 считается нецелесообразным,

91

так как коэффициенты THD тока и напряжения изменяются несущественно, в то время как растут потери в силовых ключах преобразователей и обмотках тягового трансформатора [27].

а)

б)

Рисунок 4.10 Спектр гармонического состава тока (а) и напряжения (б) сетевой обмотки тягового трансформатора для N=6; ктк = 7

Столь малые величины коэффициента гармонических искажений позволяют считать форму тока практически синусоидальной, а эффективное

значение основной гармоники тока практически равным эффективному значению тока сетевой обмотки тягового трансформатора.

Коэффициент мощности параллельно работающих 4q-S преобразователей электровоза для исследованных режимов вычислялся по формуле (2.7) при фазовом угле основной гармоники тока сетевой обмотки тягового трансформатора ф=0°. Зависимость коэффициента мощности преобразователей от угла фазового сдвига тактирующих сигналов при кратности тактирующей частоты ктк = 5 показана на рисунке 4.11. Максимальная величина коэффициента мощности соответствует указным ранее углам фазового сдвига тактирующих сигналов (для N=6 А^=30°, для N=4 А^=45°).

0,976 0,974 0,972 0,97 0,968 0,966 0,964 0,962 0,96 0,958

Рисунок 4.11 Зависимость коэффициента мощности преобразователей от угла фазового сдвига тактирующих сигналов при кратности тактирующей частоты ктк = 7

Наибольшее значения коэффициента мощности для номинальной нагрузки

имеет место при кратности частоты тактирующих сигналов ктк = 7 (рисунок

4.12). При дальнейшем повышении кратности частоты тактирующих сигналов

наблюдается несущественное уменьшение коэффициента мощности, поэтому

повышение кратности частоты выше ктк = 7 для условий эксплуатации следует

считать нецелесообразным, т.к. это приводит к возрастанию потерь в силовых

93

ключах преобразователей и обмотках тягового трансформатора и, следовательно, к снижению коэффициента полезного действия преобразователей [27].

0,971 0,97 0,969 0,968 0,967 0,966 0,965 0,964 0,963 0,962

5 6 7 8 9 Кт

Рисунок 4.12 Зависимость коэффициента мощности параллельно работающих 4q-s преоборазователей N=6 от кратности частоты тактирующих сигналов

Производители пассажирских электровозов ЭП20 (НПО НЭВЗ) рекомендуют для повышения энергетических показателей электровоза отключать из тяги 2 АТД одной тележки при пониженной тяговой нагрузке (малой массе поезда). Такая рекомендация не применима для электровозов серии «O'Z-ELR» в случае фиксированного фазового сдвига тактирующих сигналов на 30° градусов. Из рисунка 4.7 для N=4 следует что при фазовом сдвиге тактирующих сигналов на 30° градусов эффективное значение суммы высших гармонических возрастает боле чем в 10 раз, существенно превышая допустимый уровень обеспечения электромагнитной совместимости. На рисунке 4.13 приведена диаграмма гармонических состава, на рисунок 4.14 приведены, соответственно, осциллограммы тока и напряжения на входе тягового трансформатора для этого режима. Из приведённых рисунков следует, что режим отключении из тяги в двух АТД одной тележки с целью повышения энергетических показатели электровозов при уменьшенной тяговой нагрузке возможен только при условии гибкости системы управлении 4q-S

преобразователей, позволяющей одновременное программное изменение взаимного фазового сдвига тактирующих сигналов с 30° на 45° градусов [27].

Peak Magnitude Spectrum called by Simulink

1

.1.1. - ||| 111.. - ■ _ . ■ ■ _ I 1 - ■ - ■ _ - ■ ■ ■ - - _ ■ — _

Order of Harmonic

Рисунок 4.13 Спектр гармонического состава входного тока тягового трансформатора для N=4; ктк = 7, А^=30°

Рисунок 4.14 Осциллограммы входного тока и напряжения тягового трансформатора в квазиустановившихся режимах работы для N=4; ктк = 7, А^=30°

4.3 Оценка коэффициента полезного действия 4д-8 преобразователя

Величина КПД преобразователя определялось аналитическим

методом вычисления потерь в силовых полупроводниковых приборах в соответствий с формулой (2.12) и использованием осциллограммам тока тяговой обмотки, полученным при моделировании электромагнитных процессов с вариацией кратности частоты тактирующих сигналов от ктк = 5 до ктк = 9 при номинальной мощности тяговой нагрузки Р^, а также при изменении мощности тяговой нагрузки в пределах от 0,25 до 1,25 номинальной величины при ктк = 5.

Ниже приводится качестве примера расчет потерь в силовых приборах преобразователя на 3-м такте (к.з. тяговой обмотки транзисторном ключом УТ3 диодным модулем УБ1) и 4-ом такте (интервале отдачи энергии в входной фильтр через диодные модули У01-У04) для кратности частоты тактирующих сигналов ктк = 5 и номинальной тяговой нагрузки Рйн в соответствии формулами (2.14-2.31) Для иллюстрации примеров расчета КПД преобразователя на рисунках 4.15, 4.16 показаны осциллограммы тока тяговой обмотки, выходного тока и напряжения преобразователя при кратности частоты тактирующих сигналов, равной ктк = 5 и ктк = 7 соответственно.

•2000 --------------------

■3000 ------^-------—--------

4.93 4.982 4.984 4.986 4.988 4.99 4.992 4.994 4.996 4.998 5

Рисунок 4.15 Осциллограммы тока тягового обмотки, импульсного тока и напряжения 4q-S преобразователя при кратности тактовой частоты ктк = 5

96

Рисунок 4.16 Осциллограммы тока тягового обмотки, импульсного тока и напряжения 4q-S преобразователя при кратности тактовой частоты ктк = 7

Определённая из вольт - амперной характеристики (рисунок 4.17, а) пороговое напряжение транзисторного модуля типа MG900GXH1US5 Д^е^ В,

3 2—2

динамическое сопротивление ЯСЕ = ^ = 0.0013 Ом, пороговое напряжение обратного диода (рисунок 4.17, б) ДUАС=2 В, динамическое сопротивление

3 5—2

ЯСЕ = = 0.0023 Ом.

650

а)

б)

Рисунок 4.17 Вольт - амперная характеристики: а) транзисторного модуля типа MG900GXH1US5, б) обратного диода

(520 + 1511\

Е3тк = 2,0 • (---) • 0,000719 +

+0,00133

+0,0023

"(Ц -52°2) + (112 • 520 ' 1511) + (Г 15112)

+3,6 + 4,5 + 1,2 = 11,57 [Вт • с]

520 + 1511

Е3д = 2,0 • (---) • 0,000719 +

0,000719 +

0,000719 +

+0,0023

+ 1,2 = 4,673 [Вт •с]

(1511 + 746\ Е(33-4)а = 2 • (2,0 • (---) • 0,001460 +

13

(^•15112) + (Т2^511^4б) + (Г 7462)

+1,2 + 1,125) = 31.336 [Вт • с]

0,001460 +

Величина суммарных потерь в транзисторных ключах и обратных диодах преобразователя на интервале полуволны напряжения тягового сети приведена в столбце 2 таблицы 4.1. Величина КПД преобразователя для указанного режима, вычисленная соответствии с таблицей 4.1 по формуле (2.12) составляет:

95,018 + 19,065 + 69,701

Лпр = 1--„„„„--2^50 = 0,98505

1пр 410 • 3000

График зависимости КПД преобразователя от кратности частоты тактирующих сигналов при номинальной тяговой нагрузке показн на рисунке 4.18. В результате установлена тенденция снижения КПД с интенсивностью 0,001 на единицу увеличения кратности частоты тактирующих сигналов при номинальной тяговой нагрузке. Снижения КПД при увеличении тактвой частоти присунокходит вследствие возрастания потерь главном образом в транзисторных ключах преобразователей.

Таблица 4.1

Величина суммарных потерь транзисторных ключах и обратных диодах преобразователя на интервале полуволны напряжения тягового сети при вариации кратности тактовой частоты

Епд Вт-сек ^^.тк Вт сек Е(п+1)д Вт-сек п

^ р, "-тк 1 ан 19.065 69.701 95.018 0.98505

ктк=6 Ран 19.834 79.865 95.787 0.98410

Кк=7 Ран 20.908 93.453 97.282 0.98279

Кк=8 Ран 22.056 104.771 98.79 0.98165

Кк=9 Ран 23.083 117.7 99.958 0.98042

л

0,986 0,985 0,984 0,983 0,982 0,981 0,98 0,979 0,978

Рисунок 4.18 Зависимость КПД преобразователя от кратности частоты тактирующих сигналов при Рйн

Расчётная величина КПД 4q-S преобразователя при вариации мощности тяговой нагрузки от 0.25 Рйн до 1.25 Рйн и кратности частоты тактирующих сигналов ктк = 5 приведена в таблице 4.2. Из графика зависимости КПД от изменения мощности тяговой нагрузки, приведённого на рисунке 4.19 следует тенденция снижения КПД с интенсивностью 0,01 при увеличении тяговой нагрузки от 0.25 Рйн до 1.25 Рйн вследствие возрастания потерь в основном в обратных диодах.

ктк

5

6

7

8

9

Таблица 4.2

Величина суммарных потерь транзисторных ключах и обратных диодах преобразователя на интервале полуволны напряжения тягового сети при вариации мощности тяговой нагрузки

Епд Вт • сек ^^.тк Вт сек Е(п+1)д Вт сек V

ктк 6 Рйн1,25 25.006 84.329 118.399 0.98148

ктк=6 Р^н 19.834 79.865 95.787 0.98410

ктк=6 Ран0,75 15.795 79.09 76.265 0.98608

ктк=6 Р^н 0,5 12.498 76.606 56.088 0.98819

ктк=6 Ран0,25 9.928 74.279 44.853 0.98950

ктк=5 Рйн1,25 24.205 72.35 118.17 0.98254

к р, ""гк 5 ' ан 19.065 69.701 95.018 0.98505

ктк=5 Рйн0,75 15.711 67.576 77.871 0.98689

ктк=5 Рйн0,5 11.357 56.135 56.135 0.98924

ктк=5 Рйн0,25 10.199 63852 47.455 0.99012

V

0,992 0,99 0,988 0,986 0,984 0,982 0,98 0,978 0,976

0,25

0,5

ктк=5 ктк=6

0,75

1,25 Р,

Рисунок 4.19 Зависимость КПД от тяговой нагрузки при кратности частоты тактирующих сигналов кратности мощности тяговой нагрузки

при ктк = 5 и ктк = 6

1

4.4 Влияние параметров тяговой сети на искажение синусоидальности формы тока и напряжения тягового трансформатора

Ряд электрифицированных железнодорожных лини Республики Узбекистан состоят из однопутных участков тяжёлом горным профилем и консольной схемой питания тяговой сети. На этих участках при интенсивном грузовом движении проявляется большая нестабильность уровня напряжения тяговой сети из-за значительных токовых нагрузок и изменявшегося в широких переделах электрического сопротивления тяговой сети. Исследования влияния электрического сопротивления тяговой сети на качество потребляемой энергии при работе электровоза серии «O'Z-ELR» выполнены при моделировании квазиустановившихся процессов в силовых цепях для напряжения питающего фидера тяговой подстанции 27 кВ и вариации удаления электровоза от 0 до 40 км при условии консольного питания.

Исследованиями установлено что изменение параметров тяговой сети при удалении электровоза относительно тяговой подстанции практически не оказывает влияния на спектр гармонических составляющих входного тока тягового трансформатора (коэффициент искажений находится на уровне 0,005), в тоже время наблюдается возрастание коэффициента искажений входного напряжения от 0,02 до 0,05 при вариации удаления электровоза от тяговой подстанции от 0 до 40 км (рисунок 4. 20).

тиэ

0,06

0,01 0

0 10 20 30 40 км

Рисунок 4.20 Зависимость коэффициентов искажения входного тока и

напряжения тягового трансформатора от величины удаления электровоза

относительно тяговой подстанции 101

Выводы по главе 4

1. Минимальные искажения синусоидальности тока и напряжения на входе тягового трансформатора электровоза обеспечиваются при взаимном фазовом сдвиге тактирующих сигналов управления силовыми ключами параллельно работающих преобразователей на интервал, равный полупериоду напряжения питания, отнесенному к числу преобразователей.

2. Оптимальное значение коэффициента мощности параллельно работающих преоборазователей обеспечивается для кратности частоты тактирующих сигналов ктк = 5 и ктк = 7. При кратности частоты ктк = 7 проявляется несущественное возрастание коэффициента мощности при одновременом увеличении потерь в преобразователе и обмотках тягового трансформатора.

3. Повышение кратности частоты тактирующих сигналов управления параллельно работающими преоборазователями выше ктк = 7 практически не снижает состава высших гармонических тока и напряжения на входе тягового трансформатора электровоза.

4. Снижение КПД преобразователя при повышении частоты тактирующих сигналов с интенсивностью 0,1% на единицу кратности обусловлено возрастанем потерь главном образом в транзисторных ключах преобразователей; снижение КПД преобразователя при повышения мощности тяговой нагрузки от 0.25 Рйн до 1.25 Рйн на 1% обусловлено в основном возрастанием потерь в обратных диодах.

5. Режим отключении из тяги в двух АТД одной тележки с целью повышения энергетических показатели электровозов при уменьшенной тяговой нагрузке возможен только при условии гибкости системы управлении 4q-s преобразователей, позволяющей одновременное программное изменение взаимного фазового сдвига тактирующих сигналов с 30° на 45° градусов.

6. Изменение параметров тяговой сети при удалении электровоза серии

«О^-БЬЯ» относительно тяговой подстанции практически не оказывает

влияния на спектр гармонических составляющих входного тока тягового

трансформатора (коэффициент гармонических искажений находится на уровне 0,005), коэффициент гармонических искажений входного напряжения при этом возрастает от 0,02 до 0,05 при удаления электровоза на 40 км.

Основные выводы по работе

1. Выполнено исследование электромагнитных процессов в силовых цепях с алгоритмами управления силовыми ключами преобразователей, обеспечивающими минимизацию генерирования высших гармонических составляющих в тяговую сеть и высокие энергетический показатели электровозов в режимах тяги и рекуперативного торможения, с использованием разработанной комплексной имитационной модели электровоза переменного тока серии «O'Z-ELR».

2. Минимальные искажения синусоидальности тока и напряжения на входе тягового трансформатора электровоза обеспечиваются при взаимном фазовом сдвиге тактирующих сигналов управления силовыми ключами параллельно работающих преобразователей на интервал, равный полупериоду напряжения питания, отнесенному к числу преобразователей.

3. Оптимальное значение коэффициента мощности параллельно работающих преоборазователей обеспечивается для кратности частоты тактирующих сигналов ктк = 5 и ктк = 7. При кратности частоты ктк = 7 проявляется несущественное возрастание коэффициента мощности при одновременом увеличении потерь в преобразователе и обмотках тягового трансформатора.

4. Режим отключении из тяги в двух АТД одной тележки с целью повышения энергетических показатели электровозов при уменьшенной тяговой нагрузке возможен только при условии гибкости системы управлении 4q-S преобразователей, позволяющей одновременное программное изменение взаимного фазового сдвига тактирующих сигналов с 30° на 45° градусов.

5. Снижение КПД преобразователя при повышении частоты тактирующих сигналов с интенсивностью 0,1% на единицу кратности обусловлено возрастанем потерь главном образом в транзисторных ключах преобразователей; снижение КПД преобразователя при повышения мощности тяговой нагрузки от

0.25 Рйн до 1.25 Рйн на 1% обусловлено в основном возрастанием потерь в обратных диодах.

6. Разработана методика аналитического определения параметров тягового трансформатора и асинхронного тягового электродвигателя на основании паспортных данных и разделения потерь для режимов холостого хода, короткого замыкания и номинальной нагрузки.

7. Изменение параметров тяговой сети при удалении электровоза серии «О^-БЬЯ» относительно тяговой подстанции практически не оказывает влияния на спектр гармонических составляющих входного тока тягового трансформатора (коэффициент гармонических искажений находится на уровне 0,005). Коэффициент гармонических искажений входного напряжения возрастает при наибольшем удалении электровоза на 40 км от 0,02 до 0,05.

8. Результаты исследований целесообразно использовать при построении системы управления тяговым электроприводом перспективно грузовым электровозам для вождения тяжеловесных поездов на железнодорожных линиях Ангрен - Пап.

Библиографический список

1. Назирхонов, Т. М. Имитационная модель 4q-S преобразователя электровоза переменного тока с асинхронным тяговым двигателем серии ««O'Z-ELR»» / Т. М. Назирхонов / Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте / Ташкент. ин-т инженеров ж.-д. транспорта, -2019. - С. 52 - 54.

2. Узбекистан электрифицирует свои железные дороги. Время Востока. 2013. http://easttime.ru.

3. Электроподвижной состав с асинхронными тяговыми двигателями / Н.А.Ч Ротанов, A.C. Курбасов, Ю.Г. Быков, В.В. Литовченко; под ред. H.A. Ротанова.-М. Транспорт, 1991.-336 с.

4. Электроподвижной состав для международных перевозок - ЖДМ -2007, №3, с. 34-40.

5. Электровоз семейства TRAXX серии Яе 484 для SBB Cargo - ЖДМ -2006, №11, с. 38-44.

6. Мирсаитов М.М. Режимы электротяговой сети при эксплуатации электровозов ВЛ-80Р и UTY-1 / М.М. Мирсаитов, А.Т. Бурков // Известия ПГУПС. - 2016. - № 2(61). - С. 23 - 38.

7. Anreas Jockel Getriebelose Drehstromantriebe für Schienenfahrzeuge. -Electrische Banen, 2003, №3,113-119.

8. Alain Provost Dreisystemlokomotive Baureihe 36000 ASTRIDE der Societe Nationale des Chemins de Fer Francais - Electrische Banen, 1997, №8, 214-219.

9. Bernhard Kiebling, Jorg Wach Guterzuglokomotive Baureihe 152 der Deutschen Bahn - Electrische Banen, 1996, №8, 248-260.

10. Josef W. Fischer, Erlangen, und Andreas Schaefer-Enkeler Elektriche Hochleistungslokomotive EuroSprinter. - Electrische Banen, 1993, №8, 239-246.

11. Fuch, Die Antriebstechnik der S252 der spanischen Staatsbahnen RENFE -Electrische Banen 89 (1991), №89, 378-380.

12. I.O. Carl-Peter Zander Einfunrung der neuen universal-Lokomotive Baureihe S 252 bei den Spanischen Staatsbahnen - ETR 41 (1992), №1, 15-18.

106

13. Dr.-Ing. Wolf-Dieter Weigel, Erlangen Moderne Drehstromantriebstechnik - Stand und Perspektiven. - ZEVrail Glasers Annalen - 126 Tagungsband SFT Graz 2002, 112-125.

14. Busse Alfred, Holts Joachim, "Multiloop control of a unity power factor fast switching AC to DC converter," Proceeding of Powre Electronics Specialist Conference, 1982, pp.171-179.

15. Китаев A.B., Орлов И.Н. О физическом механизме самовозбуждения асинхронной машины. - Электричество, 1978, №4, с.47-51.

16. Гриньков Б.Н. Тирисунокторное регулирование на электроподвижном составе переменного тока за рубежом. - Железные дороги мира, 1979, №3, с.3-30, №4, с. 18-30.

17. Иньков Ю.М., Литовченко В.В. Преобразовательные устройства постоянного тока подвижного состава с асинхронными тяговыми двигателями. -Электротехническая промышленность Серия преобразовательная техника, 1983, выпуск 1(147), с. 20-24.

18. Жулев О.Н., Иванченко Н.К., Курочка А.Л., Янов В.П. Проблемы создания электровозов с асинхронными тяговыми двигателями. -Электротехника. Специальный выпуск, 1983, №11, с. 19-27.

19. Викулов И. П. Сравнительный анализ технических характерисуноктик электровозов серий «O'Z-ELR» и «O'zbekiston» / И. П. Викулов, Т. М. Назирхонов // Изв. Петерб. ун-та путей сообщения. - СПб.: ПГУПС, 2019. - Т. 16, вып. 1. - С. 68-76.

20. Якушев А. Я. Определение основных параметров асинхронного тягового электродвигателя / А. Я. Якушев, Т. М. Назирхонов, И. П. Викулов, К. В. Марков // Известия Петербургского университета путей сообщения. - СПб.: ПГУПС, 2019. - Т. 16, вып. 4. - С. 592-601.

21. Ротанов, Н.А. Электроподвижной состав с асинхронными тяговыми двигателями / Н.А.Ротанов, А.С.Курбасов, Ю.Г.Быков, В.В.Литовченко / Под ред. Н.А.Ротанова - М., Транспорт, 1991 - 336 с.

22. Потемкин В. Г. Simulink: Среда создания инженерных приложений / В.Г. Потемкин. М.: Диалог Мифи, 2003, 496с.

23. Черных, И. В. Simulink: Среда создания инженерных приложений / Под общ. Ред. к. т. н. В. Г. Потемкина. - М.: ДИАЛОГ - МИФИ, 2003. -496с.

24. Розанов, Ю.К. Силовая Электроника / Ю.К. Розанов, М.В. Рябчицкий, А.А. Кваснюк. ЗАО «Издательский дом МЭИ», 2007 - 632 с.

25. Плакс, А.В. Системы управления электрическим подвижным составом / А.В. Плакс М.: маршрут 2005 с.224-280.

26. Назирхонов Т. М., Якушев А. Я. Компьютерная модель тягового трансформатора электровоза переменного тока серии «O'Z-ELR» / Т. М. Назирхонов, А. Я. Якушев // Известия Петербургского университета путей сообщения. - СПб.: ПГУПС, 2020. - Т. 17. Вып. 3. - С. 416-427.

27. Назирхонов Т. М. Анализ спектрального состава входного тока и напряжения 4q-s преобразователя электровоза переменного тока серии «O'Z-ELR» с использованием компьютерной имитационной модели / Т. М. Назирхонов, А. Я. Якушев, И. П. Викулов // Бюллетень результатов научных исследований. - 2020. - Вып. 3. - С. 41-63.

28. Драйман К. Сравнительная оценка преобразовательных систем для подвижного состава с трёхфазными тяговыми двигателями. - Железные дороги мира, 1980, №2, с.3-9.

29. Антюхин В.М., Феоктистов В.П. Улучшение энергетических показателей многозвенных выпрямителей с искусственной коммутацией. -Электротехника, 1981, №9, с.1055-1058.

30. Власьевский, С.В. Выбор способа организации процесса коммутации в выпрямительно-инверторном преобразователе электровоза переменного тока / С.В. Власьевский // Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте : труды второй науч.-практ. конф.: В 2-х кн. - М.: Изд-во МИИТ, 1999. - Кн. 1. - С. 4-18.

31. Власьевский, С.В. Новый алгоритм управления выпрямительно-инверторным преобразователем / С.В. Власьевский, Ю.А. Басов, М.Л. Перцовский и др. // Электрическая и тепловозная тяга. - 1988. - № 5 - С. 30-31.

32. Мацухаси Т. Тиристорное управление электроподвижным составом переменного тока с пониженным содержанием высших гармоник. -Железные дороги мира, 1980, №1, с. 13-22.

33. Антюхин В.М., Ярец В.В. Управляемые выпрямители с улучшенными энергетическими показателями. - Межвузовский сборник научных трудов МИИТ, 1984, выпуск 754, с.79-83.

34. Феоктистов В.П., Антюхин В.М. Улучшение энергетических показателей электроподвижного состава переменного тока с управляемыми выпрямителями. - Электротехника, 1982, №11, с.6-13.

35. Каменев A.B., Бурдасов Б.К. Энергетические показатели рекуперативного торможения электровозов переменного тока системы РИФ. -Вестник ВНИИЖТ, 1983, №3, с. 15-19.

36. Харпрехт В., Шперер В., Клейн В. Эксплуатационные испытания электровозов серии 120. - Железные дороги мира, 1984, №7, с.6-13.

37. Якушев А. Я., Назирхонов Т. М., Кувондиков Ж. О., Раджибаев Д.О. Влияние системы безопасности высокоскоростного электропоезда «Afrosiyob» на условия эксплуатации // Известия Петербургского университета путей сообщения. - СПб.: ПГУПС, 2019. - Т. 16, вып. 3. - С. 25-34.

38. Забродин Ю.С. Автономные тиристорные инверторы с широтно-импульсным регулированием. -М.: Энергия, 1977, 136 с.

39. Заявка 51-12813 Япония. Система управления инвертором с помощью высокочастотной модуляции. - Опубликована в Р.Ж. «Изобретен за рубежом», 1976, выпуск 50, №16.

40. Mazzucchelli М. PWM systems in power converts: an extension of the "subharmonic" method - IEEE Trans. Ind. Electron and Contr. Instrum., 1981, 28, №4, p. 135-322.

41. Статический преобразователь частоты, ЖДМ - 2007, №10, с. 48-54.

109

42. Бондесен А. Перспективный магистральный электровоз для Датских государственных железных дорог. - Железные дороги мира, 1983, №12, с.7- 10.

43. Широченко Ю.Н., Литовченко В.В. Расчёт предельных характеристик для электровозов. Мир транспорта 3 (27) 2009, с. 58-65.

44. Николай Сагайдаков «Что необходимо знать при выборе драйвера IGBT» - Силовая электроника, №2, 2007, с.30-31.

45. H. Brunner, M. Hierholzer, T. Laska, A. Porst, R. Spanke "3300V IGBT module for traction application" - EPE Conference'95, 1995, volume 1, 1.0561.059

46. Mark М/ Bakran, Hans-Gunter Eckel, Nürnberg Einsatz von IGBT-Traktionsstromrichtern in Nah-und Fernverkehrstriebfahzeugen - Electrische Banen, 2001, 77, №10, 408-414.

47. Литовченко B.B. Определение энергетических показателей электроподвижного состава переменного тока с 4q-S-преобразователями//Москва, Энергоатомиздат, Электротехника, 1993г. С.23-31

48. Литовченко В.В. 4q-S - четыреквадрантный преобразователь электровозов переменного тока (принцип работы, анализ и экспериментальные исследования) //Изв.вузов. Электромеханика. - 2000. - №3. - С.64-73

49. Широченко Ю.Н. Повышение энергетических показателей электроподвижного состава переменного тока, тезисы "Trans-Mech-Chem"// Труды V Международной научно-практической конференции - М.:МИИТ, 2008293 с

50. Широченко Ю.Н. Улучшение энергетических показателей электроподвижного состава переменного тока, тезисы «Безопасность движения поездов»// Труды девятой научно-практической конференции - М.:МИИТ, 2008, с. V4-V5.

51. Широченко Ю.Н., Входные преобразователи современного электроподвижного состава переменного тока // Научно — технический журнал

«Электроника и электрооборудование транспорта»: Московская обл., п. Томилино, 2010, №1, с. 15-18.

52. Г.Н. Ватсон Теория Бесселевых функций — Москва, издательство иностранной литературы 1949г.

53. Ф. Оливер Введение в асимптотические методы и специальные функции \\ Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. - М., «Высшая школа», 1985.

54. Обухов С.Г., Коровин В.В. Математическое моделирование и визуализация N процессов при исследовании устройств силовой электроники в учебной лаборатории. «Практическая силовая электроника», 2004, №2 13, с.38-46.

55. А.Н. Савоськин, Ю.М. Кулинич, A.C. Алексеев. Математическое моделирование электромагнитных процессов в динамической системе "контактная сеть-электровоз". Электричество, 2002, №2 - с.29-35.

56. Бессонов A.A. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. М.: "Высшая школа". 1978. 516 с.

57. A.B. Киреев, A.B. Лебедев, А.Н. Гудков. Компьютерная модель четырехквадрантного преобразователя для ЭПС. Сборник трудов ВЭлНИИ, 2007, №1, с185-198

58. Сорин Л.Н., Колпахчьян П.Г., Янов В.П. «Выбор способа моделирования IGBT-транзистора в системе «статический преобразователь-асинхронный двигатель» - Электротехника, №10, 2004, с. 7-10.

59. Широченко Ю.Н. Пульсации тока и напряжения на входе инвертора напряжения, тезисы "Trans-Mech-Chem"// Труды IV Международной студенческой конференции - М.:МИИТ, 2006.-210 с.

60. Сиберт У.М. Цепи, сигналы, системы. В двух томах. -М.: Мир, 988. -Т.2.- 286с.

61. Спектральный анализ входного тока преобразователя 4q-S на основе быстрого преобразования Фурье / A.B. Лебедев, В.В. Манако, Р.Г. Гончаров, A.B. Киреев // Вестник ВЭлНИИ: научн. изд. ОАО «ВЭлНИИ» - Новочеркасск, 2007, №2(54). - С.63-70

62. Щербак Я. В. Анализ энергетических характерисуноктик активного четырехквадрантного выпрямителя с различными типами широтно-импульсной модуляции / Я. В. Щербак, А. А. Плахтий, В. П. Нерубацкий // Вестник - Харьков, 2017. - Вып. 27: Проблемы автоматизированного электропривода.- С. 221-225.

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