Вероятностные показатели и характеристики преобразовательных устройств подвижного состава переменного тока тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат технических наук Шур, Светлана Яковлевна

• Шур, Светлана Яковлевна
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Шур, Светлана Яковлевна

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ

1 Состояние вопроса, постановка задачи и выбор метода исследования

1.1 Аналитический обзор работ по методам расчёта характеристик полупроводниковых преобразователей для тягового привода

1.2 Вероятностный метод расчёта характеристик полупроводниковых преобразователей

1.3 Общее описание структуры ТЭП электропоездов

1.4 Методы исследования

2 Статистические модели элементов тягового выпрямителя

2.1 Статистическая модель силового полупроводникового прибора

2.2 Статистическая модель тягового трансформатора

3 Вероятностный анализ характеристик полупроводниковых преобразователей

3.1 Анализ коммутационного процесса

3.2 Анализ внешних характеристик

3.3 Анализ регулировочных характеристик

4 Вероятностный анализ энергетических показателей полупроводниковых преобразователей

4.1 Анализ коэффициента мощности

4.2 Анализ мощности потерь в преобразователе и оценка его к.п.д

4.3 Оценка влияния разброса значений параметров элементов силовой цепи на тягово-энергетические показатели

электропоезда

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Вероятностные показатели и характеристики преобразовательных устройств подвижного состава переменного тока»

ВВЕДЕНИЕ

Совершенствование разнообразных систем электрической тяги в первую очередь связано с модернизацией, а в ряде случаев и с полной заменой существующего оборудования как устройств тягового электроснабжения, так и электрического подвижного состава (ЭПС).

Особенностью совершенствования электрооборудования ЭПС является постоянно растущая доля в нём электронных устройств.

Внедрение на ЭПС устройств силовой и информационной электроники, обеспечивая повышение, в первую очередь, энергетических показателей ЭПС, поставило перед разработчиками и эксплуатационниками новые задачи, связанные с обеспечением эксплуатационной надёжности этих устройств и безусловного выполнения графиков движения поездов.

Необходимо отметить, что статические (полупроводниковые) преобразователи электрической энергии характеризуются, как правило, отклонениями своих характеристик и показателей, таких, как внешняя и регулировочная характеристики, коэффициент полезного действия (к. п. д.) и коэффициент мощности от расчётных (номинальных) значений. Это объясняется тем обстоятельством, что параметры и характеристики элементов, комплектующих полупроводниковые преобразователи, являются случайными величинами, имеющими иногда значительный разброс относительно своих номинальных значений.

Наличие такого разброса приводит к тому, что рассчитанные по номинальным значениям параметров комплектующих элементов характеристики и показатели полупроводниковых преобразователей будут отличаться от таковых, реализованных при изготовлении преобразователей.

То же самое можно сказать и о системе тягового электроснабжения, которая помимо случайных величин сопротивлений тяговой сети характеризуется ещё и значительными, и во многом случайными отклонениями напряжения в контактном проводе от номинальных значений.

Несмотря на значительное количество публикаций, посвященных созданию и исследованию режимов работы статических преобразователей ЭПС, в них практически не учитывается случайный характер параметров комплектующих преобразователи элементов и возмущающих воздействий (имеется ввиду, в первую очередь, система тягового электроснабжения).

Поэтому целью диссертационной работы явилось исследование случайных параметров элементов, комплектующих статические преобразователи ЭПС, а также возмущающих воздействий, имеющихся в системе тягового электроснабжения переменного тока, и их влияния на выходные характеристики и показатели ЭПС.

В качестве объекта исследования был выбран тяговый преобразователь типа ВИП-1000-У1, устанавливаемый на электропоезде типа ЭД9Э.

Для достижения указанной цели в работе были поставлены следующие задачи:

- разработать вероятностные модели элементов тягового выпрямителя;

- провести вероятностный анализ коммутационных процессов, а также внешних и регулировочных характеристик выпрямителя;

- провести вероятностный анализ энергетических показателей выпрямителя;

- оценить возможные отклонения тягово-энергетических показателей электропоезда от номинальных при разбросе параметров элементов преобразователя.

Известные публикации, посвященные теоретико-вероятностным методам анализа и расчёта статических преобразователей электроэнергии [1, 2], а также электрических двигателей [3], свидетельствуют о том, что существующие случайные разбросы параметров элементов статических преобразователей и электрических двигателей могут оказывать влияние на эксплуатационные характеристики и показатели электроприводов, использующих эти преобразователи и двигатели. Однако в них нет никаких конкретных данных о степени этого влияния и необходимости его учёта для конкретных

электроприводов, в частности, тяговых.

Настоящая работа в некоторой степени претендует на оценку влияния разброса параметров элементов статических преобразователей ЭПС и режимов их работы на характеристики и показатели ЭПС как сложного электротехнического комплекса.

Научная новизна диссертационной работы заключается в том, что в ней:

- уточнены вероятностные модели силовых тиристоров типа Т353-800-28, комплектующих выпрямители типа ВИЛ-1000-У 1 электропоезда типа ЭД9Э;

- уточнены вероятностные модели тяговых трансформаторов электропоездов;

- проведён анализ процесса коммутации в тяговом выпрямителе с учётом случайных параметров входящих в контур коммутации элементов;

- выполнен вероятностный расчёт внешних и регулировочных характеристик тягового выпрямителя, а также его энергетических показателей.

Методы исследования. В основу работы положены теоретические и экспериментальные исследования. Использованы основные законы и методы расчёта линейных и нелинейных электрических цепей, положения математической статистики и теории вероятностей. Экспериментальные исследования проведены с применением современной измерительной техники с последующим использованием программ Ехе§|? МаШсас! для обработки экспериментальных данных. Для получения характеристик и тягово-энергетических показателей полупроводникового преобразователя в настоящей работе используется аналитический метод расчёта электромагнитных процессов в выпрямительно-инверторном преобразователе (ВИЛ).

Достоверность научных положений и результатов диссертационной работы обоснована теоретически и подтверждена результатами обработки статистических данных по параметрам и характеристикам полупроводниковых приборов и тяговых трансформаторов, полученных на представительных выборках.

Практическая ценность работы заключается в том, что в результате её выполнения установлено, что случайные разбросы параметров элементов,

комплектующих тяговые выпрямители ЭПС, а также тяговой сети, оказывают незначительное влияние (0,4 % на IV зоне регулирования выпрямленного напряжения при токе 480 А) на внешнюю и регулировочную характеристики ЭПС. Поэтому расчёт скоростной характеристики ЭПС можно производить по номинальным параметрам элементов выпрямителя.

В то же время, продолжительность коммутационного процесса в большей степени зависит от параметров элементов, входящих в контур коммутации, в частности, тягового трансформатора. Поэтому к допускам на параметры тягового трансформатора необходимо при изготовлении предъявлять повышенные требования.

Установлено, что уменьшение напряжения в контактной сети до 19 кВ при существующей системе регулирования напряжения на тяговых электродвигателях (ТЭД) электропоезда типа ЭД9Э не позволяет обеспечить получение на ТЭД номинального напряжения, и тем самым реализовать номинальную скорость движения электропоезда.

Апробация работы проходила на Всемирном электротехническом конгрессе «ВЭЛК-2005» (Иньков Ю. М., Шур С. Я. Учёт разброса параметров элементов энергетической цепи электроподвижного состава переменного тока. Материалы Всемирного электротехнического конгресса «ВЭЛК 2005», с. 183), научно-практической конференции МИИТ «Безопасность движения поездов» в 2010 г. (Шур С. Я. Влияние разброса параметров элементов силовой цепи и отклонения напряжения в контактной сети на стабильность характеристик электропоездов // Безопасность движения поездов. Труды Одиннадцатой научно-практической конференции. - М. : МИИТ, 2010. С. У37-У38) и научно-практической конференции «Неделя науки - 2011» (Шур С. Я. Определение угла коммутации выпрямителя электроподвижного состава с учётом активного сопротивления контура коммутации и разбросов параметров элементов силовой цепи преобразователя // Труды научно-практической конференции «Неделя науки-2011. ШукаМИИТа-тршспорту» Часть 1 -М 1:МИИГ,2011.С.Ш-68-Ш-69).

Список работ, опубликованных по материалам диссертации в

изданиях, рекомендованных ВАК России:

1 Иньков Ю. М., Орехов А. В., Шур С. Я. Статистическая модель трансформатора выпрямительных установок // Практическая силовая электроника. М.: ММП-Ирбис, 2004. № 13. С. 2-8.

2 Шур С. Я. Вероятностный расчёт потерь мощности в тяговом выпрямителе электропоезда // Электроника и электрооборудование транспорта. Московская обл., п. Томилино, 2007. № 4. С. 42-44.

3 Шур С. Я. Влияние разброса параметров элементов силовой цепи преобразовательной установки на характеристики электропоезда // Электроника и электрооборудование транспорта. Московская обл., п. Томилино, 2011. № 1. С. 26-28.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка используемых источников (103 наименования). Работа содержит 109 страниц печатного текста, 8 таблиц, 29 рисунков.

Положения, выносимые на защиту:

- анализ состояния вопроса;

- вероятностные модели силового полупроводникового прибора и тягового трансформатора;

- анализ коммутационных процессов. Применение компьютерной программы МаШСАБ для определения продолжительности коммутации с учётом случайных значений параметров электрической цепи;

- вероятностный анализ внешних и регулировочных характеристик выпрямителя;

- вероятностный анализ коэффициента мощности и к. п. д. выпрямителя. Сравнительный анализ полученных результатов и номинальных энергетических показателей;

- оценка отклонения скоростной характеристики электропоезда из-за разброса параметров элементов преобразователя и тяговой сети;

- оценка влияния разброса параметров электрооборудования преобразовательной установки на типовые тягово-энергетические показатели ЭПС (время хода, среднюю техническую скорость, расход и возврат электроэнергии).

1 Состояние вопроса, постановка задачи и выбор метода исследования 1.1 Аналитический обзор работ по методам расчёта характеристик полупроводниковых преобразователей для тягового привода

Теоретическому анализу и разработке методов расчёта разного вида статических преобразователей посвящено много работ отечественных и зарубежных учёных и инженеров. Начало исследования таких схем было положено выдающимися электротехниками-радиофизиками академиками В. Ф. Миткевичем и Н. Д. Папалекси. В создании теории установившихся электромагнитных процессов в преобразователях видное место занимают труды К. А. Круга, М. П. Костенко, Л. Р. Неймана, Н. Н. Щедрина, И. Л. Каганова, А. В. Поссе, Ю. Г. Толстова, И. Л. Каганова, Ю. М. Инькова, Ю. К. Розанова, М. А. Чернышёва, М. Г. Шехтмана, Г. И. Бабата, Я. М. Червоненкиса, А. М. Утевского, И. М. Чиженко [4-16].

В [17] рассматриваются теория работы, характеристики и расчёт схем выпрямителей, инверторов и различных типов преобразователей частоты. Приведены основы теории вентильных двигателей. Наиболее подробно рассмотрено влияние на характеристики точки включения дросселей на стороне переменного тока.

Ценным в книге является примененный автором метод наложения при исследовании сложных процессов в работе многофазных схем и доведения расчетов до построения обобщённых диаграмм, соответствующих различным режимам работы схем применительно к возможным вариантам распределения индуктивностей по звеньям цепи. В монографии изучено влияние преобразовательных схем на коэффициент мощности сети, предложен способ улучшения коэффициента сдвига с помощью вынужденной коммутации анодных токов.

Работа П. А. Ровинского и В. А. Тикана [18] посвящена исследованию электромагнитных процессов в непосредственном преобразователе частоты (НПЧ) без уравнительных реакторов. При анализе принимаются допущения:

- коммутация тока с вентиля на вентиль происходит мгновенно;

- форма кривой первичного напряжения синусоидальная;

- падение напряжения в вентилях и активных сопротивлениях преобразователя равно нулю.

Рассмотрена работа однофазного преобразователя частоты с нулевым проводом на активную и активно-индуктивную нагрузку. Отмечена особенность работы НПЧ с непосредственной связью без уравнительных реакторов. При допущении, что вентиль вступающей в работу группы включается в момент отключения последнего проводящего вентиля группы, выходящей из работы (т.е. ширина отпирающих импульсов взаимно-обратных групп вентилей <рп= 0), выведены соотношения между величинами входной и выходной частот. Кривая выходного напряжения преобразователя разложена в ряд Фурье, приведены коэффициенты ряда Фурье для различных значений <рп. Отмечено, что для избежания громоздкости вычислений можно заменить кривые реального напряжения напряжениями трапецеидальной или прямоугольной формы, что равносильно допущению беконечно большого числа фаз первичной сети. В этом случае коэффициенты ряда Фурье имеют вид:

- для трапеции

я ат

(

бш ат эш 32 + р- вт 3ат вт ЪЭ2 + эт 5ат эт 592 +...

(1-1)

- для прямоугольника

сое—вшА +-со8^-8тЗ«9, +-со8^-8т5<9, +... V 2 2 3 2 2 5 2 2 )

(1.2)

где а - амплитуда трапеции и прямоугольника (IIт); аТ - проекция боковой стороны трапеции на ось «9;

<рп - угол перерыва;

«92 - текущая координата угла по низкой частоте.

В указанной работе предложены способы улучшения гармонического состава кривой выходного напряжения в рассматриваемом преобразователе. Это может быть достигнуто введением фильтра на выходе, изменением угла перерыва и введением переменного в течение времени работы группы вентилей угла регулирования. Авторами найден необходимый для этого закон изменения угла регулирования. Кроме того, в работе рассмотрен вопрос равномерности загрузки вентилей преобразователя в зависимости от:

- числа элементарных коммутируемых контуров при выпрямлении щ;

- первичной частоты /,;

- вторичной частоты /2;

- формы кривой выходного напряжения (<рл =0, (рп ф 0);

- длительности управляющих импульсов.

Анализ установившихся режимов преобразователя в работе произведён на основании метода, предложенного в [6]. Для расчёта нормальных установившихся режимов в мостовой схеме при углах коммутации до 30-40° и допущении прямолинейной коммутации более простой метод приведён в [19], где составлена система дифференциальных уравнений, описывающая работу преобразователя на любом интервале времени (пренебрегая падением напряжения на вентиле).

В более поздней работе [20] С. Р. Глинтерник уделяет основное внимание компенсированным преобразователям, в которых конденсаторы включены в главную цепь параллельно через реакторы или последовательно с трансформаторами. Здесь выявлен ряд специфических свойств и особенностей таких преобразователей, дополнена и обобщена существовавшая на тот момент теория электромагнитных процессов в некомпенсированных преобразователях. Расчёт нормальных установившихся режимов преобразователей и их энергетических характеристик выполнен методом, основанным на линеаризации процессов коммутации тока в преобразователях.

10

Существенный вклад в развитие преобразовательной техники, силовых электронных преобразователей электроэнергии был внесен сотрудниками кафедры «Электроэнергетические, электромеханические и биотехнические системы» Московского авиационного института (ныне Государственный технический университет «МАИ») А. И. Бертиновым, Д. А. Бутом, С. И. Вольским, Г. А. Дубенским, О. И. Хасаевым, Д. Б. Кофманом, Ю. И. Кованом и др. Ими были проанализированы известные и предложены новые способы построения статических преобразователей с повышенным качеством выходного напряжения, разработаны их оригинальные схемотехнические решения с улучшенными массогабаритными и энергетическими показателями [19-30]. Разработан математический аппарат описания процессов в электронных устройствах и созданы методики расчета преобразователей. Разработки кафедры внедрены на космических летательных аппаратах для питания герметичных электронасосных агрегатов, в бесконтактных системах возбуждения синхронных генераторов, а также на железнодорожном транспорте.

О. И. Хасаев в своей работе [28] рассмотрел функционирование выходных каскадов транзисторных преобразователей. Здесь приводится анализ работы мостовых, полумостовых преобразователей, преобразователя с выводом средней точки трансформатора как на активную, так и на активно-индуктивную нагрузку. При анализе работы выходных каскадов однофазных и многофазных преобразователей приняты следующие допущения:

- транзисторы являются идеальными ключами, т. е. в области насыщения сопротивление перехода эмиттер-коллектор равно нулю, в области отсечки -бесконечности;

- времена переключений равны нулю;

- источником питания является аккумуляторная батарея, внутреннее сопротивление которой равно нулю;

- сопротивления и индуктивности соединительных проводов равны нулю.

Автором исследовано влияние свойств источников питания на работу

преобразователя. Рассмотрено питание от выпрямителя, а также от генератора. При изучении вопросов коммутации отдельное внимание уделено коммутации транзисторов, поскольку переход рабочей точки транзистора из области насыщения в область отсечки и наоборот осуществляется через активную область, которая характеризуется значительными потерями мощности. Поэтому особый интерес представляет переходный процесс при переключениях, а также определение величин потерь мощности в транзисторе при переключениях.

Отдельное внимание уделено совместной работе транзисторных преобразователей напряжения и частоты с асинхронным двигателем. Для того, чтобы выяснить, насколько велико ухудшение рабочих характеристик двигателя при питании его напряжением прямоугольной формы (свойственной для простейших преобразователей на транзисторах), проведено сравнение рабочих характеристик асинхронного двигателя при питании его напряжением синусоидальной и прямоугольной формы. Результаты сравнения позволят оценить целесообразность разработки сложных схем транзисторных преобразователей, обеспечивающих форму кривой выходного напряжения, близкую к синусоидальной.

При исследовании работы двигателя, подключённого к источнику энергии с несинусоидальным напряжением, применено разложение исходной функции в ряд Фурье, определено влияние каждой гармоники отдельно и найдены результирующие характеристики. Показано, что определяющим является момент двигателя, создаваемый основной гармоникой, моменты от высших гармоник незначительны. Однако высшие гармоники обусловливают увеличение тока двигателя, ухудшение со увеличение потерь и, следовательно, ухудшение к. п. д. (на 10%, 8%, 7% соответственно при номинальной мощности на валу двигателя).

Анализ влияния высших гармоник на ухудшение характеристик двигателя показывает, что определяющую роль здесь играет третья гармоника. О. И. Хасаевым сделан вывод, что подключение асинхронного двигателя к источнику с напряжением прямоугольной формы, которое содержит все

нечётные гармоники, недостаточно эффективно ввиду значительного ухудшения рабочих характеристик.

Сравнение рабочих характеристик двигателя при питании его от источника синусоидального напряжения и прямоугольного, не содержащего гармоник, кратных трём, показывает, что в последнем случае характеристики ухудшаются незначительно (сов^ ухудшается не более, чем на 2-3%, к. п. д. снижается на 1,5%, ток двигателя увеличивается на 3%).

Также в работе показано, что независимо от мощности двигателя токи высших гармоник являются реактивными и практически не создают тормозного момента. Если преобразователь предназначен только для питания асинхронного двигателя, то нет необходимости усложнять схему с целью получения на выходе напряжения, близкого к синусоидальному: незначительное дальнейшее улучшение рабочих характеристик двигателя связано с существенным усложнением схемы и увеличением потерь в выходном трансформаторе.

В монографии [31] поставлена задача рассмотреть теоретические методы исследования динамики синхронных машин и машинно-полупроводниковых систем с учётом появившихся в то время новых технических возможностей. Решение задачи расчёта симметричных и несимметричных переходных режимов получено на основе сочетания метода цепочечных схем и частотных методов. Расчётная методика, основанная на применении интеграла Фурье, сводит задачу исследования переходного процесса к рассмотрению ряда установившихся процессов, что даёт возможность воспользоваться известными методами расчёта установившихся процессов и позволяет создать единую методику рассмотрения как установившихся, так и переходных процессов при симметричных и несимметричных режимах работы синхронной машины. Авторами работы установлена связь между качеством переходных процессов и структурой системы автоматического регулирования синхронных машин. На основе проведённых исследований сформулированы требования к рациональной структуре системы автоматического регулирования и даётся методика синтеза системы автоматического регулирования, которая

обеспечивала бы наибольшие пределы статической и динамической устойчивости и необходимое качество переходных процессов.

Исследованию установившихся и переходных явлений в сложных линейных цепях также посвящена работа [32], где описываются спектральные методы, позволяющие учитывать любое число гармонических составляющих спектра. Здесь даны рекомендации для практического проведения расчётов на основе метода рядов Фурье.

Путём обобщения теории уравнения Хилла (линейного дифференциального уравнения второго порядка) в сочетании с преобразованием Лапласа на случай системы уравнений с переменными параметрами получены конечные выражения для реакции сложных цепей с переменными параметрами на приложенные возмущения, а также конечное выражение для характеристического уравнения системы дифференциальных уравнений, содержащей как уравнения с переменными, так и уравнения с постоянными коэффициентами.

Кроме вышеупомянутых работ следует отметить работы таких авторов, как Булгаков А. А., Сандлер А. С., Завалишин Д. А., Глазенко Т. А., Крогерис А. Ф. [33-39]. Значительный вклад в теорию и практику применения полупроводниковых преобразователей на ЭПС внесли работы, выполненные Тихменёвым Б. Н., Лисицыным А. Л., Кучумовым В. А., Мугинштейном Л. А., Ротановым Н. А., Феоктистовым В. П., Савоськиным А. Н., Литовченко В. В., Лисуновым В. Н., Власьевским С. В., Кулиничем Ю. М. и другими авторами [40-57, 73, 74].

В перечисленных работах методы расчёта и анализа полупроводниковых преобразователей электрической энергии основываются на использовании в качестве исходных данных номинальных или расчётных (паспортных) параметров элементов, комплектующих систему (агрегат). Однако, как показывает многолетний опыт статистического анализа параметров этих устройств, характеристики последних имеют существенные отклонения,

носящие случайный характер, т. е. являются случайными величинами или функциями случайных величин.

В случае детерминированного расчёта рассматриваемая характеристика (или показатель) преобразователя будет соответствовать определённому расчётному режиму и представлять собой линию (точку), являющуюся лишь одним из частных значений семейства характеристик (точек), обусловленных разбросом параметров комплектующих систему элементов и условиями эксплуатации. Погрешность, возникающая на практике в результате отклонения реальной характеристики от расчётной, может привести к непредвиденным режимам работы устройства, перегреву приборов, снижению надёжности и ухудшению эксплуатационных показателей ЭПС в целом.

В связи с этим предлагается провести расчёт выходных характеристик и энергетических показателей тягового выпрямителя с учётом случайных значений параметров комплектующих его элементов, трансформатора и тяговой сети. Это позволит определить степень влияния отклонений параметров каждого элемента системы на разброс характеристик преобразователя. Также существует необходимость провести оценку влияния случайного разброса внешней характеристики на тягово-энергетические показатели электропоезда в реальных условиях эксплуатации.

1.2 Вероятностный метод расчёта характеристик полупроводниковых

преобразователей

Всё семейство характеристик и показателей преобразователя может быть получено только на основе применения методов теории вероятностей и математической статистики. Впервые эти методы были использованы для расчёта характеристик электроподвижного состава с мощными вентильными выпрямителями в [58].

Применительно к НОЛИ теоретико-вероятностные методы были впервые использованы в [59-61]. В этих работах на основании статистических

параметров тиристоров, конденсаторов и дросселей определены потери мощности и к.п.д. НПЧ, рассчитаны параметры узла принудительной коммутации, обеспечивающего нормальное функционирование устройства с заданной вероятностью, а также рассчитана стабильность выходного напряжения НПЧ по частоте и величине.

Методу оценки технологических допусков и стабильности локомотивов, использующих электрическую тягу, основанному на принципах математической статистики, посвящена работа И. П. Исаева [3]. Автором установлены причины нестабильности характеристик тяговых двигателей. При определении степени влияния параметров двигателя и режима его работы на стабильность скоростной характеристики в тяговом режиме выявлено, что наибольшее воздействие оказывают магнитный поток и напряжение контактной сети. Приведена номограмма, позволяющая для установленных пределов отклонения скоростной характеристики определить частный стандартный допуск на магнитный поток и соответствующее ему частное стандартное изменение напряжения контактной сети. В книге подробно изучены факторы, оказывающие влияние на отклонение магнитного потока тягового двигателя, выявлены основные (геометрические размеры зубцов якоря, воздушный зазор). Это позволяет установить величину допусков на последние при заданном отклонении скоростной характеристики; и решить обратную задачу: установить величину стандартного отклонения скоростной характеристики тягового двигателя данного типа при заданном режиме работы, если известны суммарные допуски на геометрические размеры зубцов якоря и воздушный зазор тягового двигателя.

В результате стендовых испытаний тяговых двигателей электровозов установлено, что у 15% их общего числа фактические отклонения параметров магнитной системы превышают установленные допуски. Следствием этого является отклонение скорости вращения тяговых двигателей, выходящее за установленные ТУ нормы.

Оценка влияния стабильности характеристик тяговых двигателей на

работу электровоза проводится при параллельном и последовательно-параллельном соединении двигателей. Рассмотрено влияние расхождений в диаметрах бандажей колёс на распределение токов между параллельными цепями тяговых двигателей.

Автором сделаны практические выводы о целесообразности использования предложенного метода оценки стабильности характеристик электроподвижного состава и намечены мероприятия по повышению тяговых свойств электровозов, в частности, даны рекомендации по подбору диаметров колесных пар по скоростным характеристикам тяговых двигателей.

В статье [62] решается задача оценки стабильности характеристик полупроводникового преобразователя. Показатель стабильности определяется как вероятность нахождения характеристики в заданных пределах. Рассматривая выход исследуемой характеристики за допустимые пределы как отказ устройства, можно считать, что показатель стабильности одновременно является одним из показателей надёжности устройства, оценивающим его безотказность.

В качестве примера рассматривается схема питания тягового двигателя электровоза постоянного тока при частотно-импульсном регулировании. Авторами приводятся расчёты времени предоставляемого схемой для восстановления тиристором запирающих свойств, с учётом разбросов значений ёмкости коммутирующего конденсатора и индуктивности дросселя. Показано, что при напряжении в контактной сети 2300 5 возможно значение ^ меньше необходимого паспортного времени выключения тиристора. В результате происходит нарушение работы всей системы тиристорного регулирования и отказ преобразователя.

В работе приведены данные расчётов, из которых видно, что решающее влияние на стабильность характеристик в рассматриваемой системе оказывает изменение ёмкости коммутирующего конденсатора. Из этого следует вывод, что к классу точности конденсаторов должны предъявляться более высокие требования, чем к классу точности дросселей.

Кроме того, в статье исследовалось влияние разбросов параметров элементов преобразователя и режимов его работы на стабильность выходного напряжения. При определённых условиях скачки напряжения на тяговом двигателе ухудшают условия коммутации и могут привести к возникновению кругового огня на коллекторе, т. е. к отказу тягового двигателя.

В [63] на основе теоретико-вероятностных положений [64-67] рассмотрены причины нестабильности параметров силовых полупроводниковых приборов и приведена статистическая модель прибора, характеризующая показатели его работы в статических и динамических режимах. Процесс коммутации, внешние и регулировочные характеристики преобразователя рассчитываются с учётом технологического разброса параметров силовых трансформаторов, реакторов и конденсаторов, при этом определена степень влияния на отклонение характеристики каждого фактора в отдельности. Кроме того, авторами решена задача оценки стабильности выходного напряжения НПЧ по амплитуде и частоте.

Разработанные и применённые методы исследования и ¡оценки стабильности характеристик различных технических объектов (тяговых двигателей, полупроводниковых преобразователей, на примере НПЧ) могут быть в полном объёме использованы и при решении задачи определения стабильности внешних и регулировочных характеристик выпрямительно-инверторного агрегата электропоездов.

1.3 Общее описание структуры ТЭП электропоездов

В электроприводах промышленности и транспорта в качестве исполнительных двигателей чаще всего используют либо трёхфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, либо коллекторные двигатели постоянного (пульсирующего) тока независимого, последовательного или параллельного возбуждения в сочетании с резисторно-контакторными или бесконтактными системами регулирования их работы. В

современных электроприводах на смену контактным системам всё увереннее приходят бесконтактные, выполненные на основе статических преобразователей электроэнергии того или иного типа.

При этом в качестве первичных источников электроэнергии используется сеть переменного или постоянного тока.

Поскольку таких электроприводов уже реализовано и находится в стадии разработки и внедрения достаточно много и количество их структур весьма велико, в рамках настоящей диссертации рассматриваются только тяговые электроприводы. В зависимости от рода тока в тяговой сети и типа тягового электродвигателя (ТЭД) структура тягового статического преобразователя может быть различной. Возможные варианты представлены на рисунке 1.

На электропоездах постоянного тока используется импульсное регулирование напряжения, прикладываемого к ТЭД. На выходе импульсного прерывателя (ИП) напряжение имеет вид импульсов, изменяя частоту и длительность которых можно варьировать среднее значение напряжения, прикладываемого к тяговым двигателям. Импульсное регулирование может быть широтно-импульсным или частотно-импульсным. При широтно-импульсном регулировании напряжения частота импульсов постоянная, а изменяется длительность (ширина) импульса. При частотно-импульсном регулировании изменяется частота импульсов, а их длительность сохраняется постоянной. Повышения напряжения на выходе преобразователя при пшротно-импульсном регулировании достигают увеличением ширины импульсов, а при частотно-импульсном регулировании - их частоты. Обычно применяют широтно-импульсное регулирование, так как при этом способе удаётся сравнительно простыми средствами снизить мешающее влияние на устройства СЦБ и связи. Импульсное регулирование напряжения применяется на оснащённых тяговыми двигателями постоянного тока электропоездах типов ЭР 12, ЭР2И, ЭМ2И, ЭРЗО.

В случае использования на ЭПС тяговых двигателей переменного тока, регулирование частоты вращения якорей которых может осуществляться путём

Рисунок 1 - Преобразовательные структуры ТЭП электропоездов

изменения уровня прикладываемого напряжения и его частоты, после ИП ставится автономный инвертор (АИ). Включение тиристоров последнего в определённой последовательности позволяет подключать фазы нагрузки к положительному или отрицательному зажиму источника питания и таким образом формировать в них переменный ток (или напряжение) [68]. На подвижном составе применяют автономные инверторы напряжения (АИН) и тока (АИТ), чьи выходное напряжение или ток соответственно представляют собой отрезки прямых линий. Для улучшения формы этой кривой в многофазных АИ применяется широтно-импульсная модуляция. Схему преобразования электроэнергии от контактной сети постоянного тока «импульсный прерыватель - автономный инвертор тока» имеет электропоезд с асинхронными тяговыми двигателями (АТД) типа ЭТ2А. Другое техническое решение - питание АТД через АИН, выполненный на ЮВ-транзисторах, реализовано на электропоездах типов ЭД6, ЭТ4А, «Сапсан».

На электропоездах переменного тока в качестве входного преобразователя используется выпрямитель (В), после которого напряжение подаётся непосредственно на тяговые двигатели постоянного тока (электропоезда типов ЭР7, ЭР7К, ЭР9, ЭР9П, ЭР11,ЭР9М, ЭР9Е, ЭР29, ЭР9Т, ЭД9, ЭД9Т, ЭД9М, ЭД9Э) либо через автономный инвертор на асинхронные двигатели (электропоезда типов ЭНЗ, ЭР9А, «Сапсан»). Тяговый выпрямитель может быть как неуправляемым, в случае, если он построен на диодах, так и управляемым (на тиристорах). В зависимости от способа выключения полупроводниковых вентилей различают выпрямительные установки с естественной и принудительной коммутацией. Для обеспечения двухстороннего обмена энергией между системой тягового электроснабжения и нагрузкой - двигателями при работе в режиме тяги и рекуперативного торможения (инверторный режим) применяют выпрямительно-инверторные преобразователи (ВИЛ), силовые цепи которых выполнены только на тиристорах.

В рамках настоящей диссертации в качестве объекта исследования

выбран тяговый электропривод электропоезда, питающегося от контактной сети переменного тока с номинальным напряжением 25 кВ и оборудованного тяговыми коллекторными двигателями пульсирующего тока, регулирование режимов работы которых осуществляется при помощи управляемого тиристорного выпрямительно-инверторного преобразователя.

1.4 Методы исследования

Для расчёта силовых полупроводниковых преобразователей используются различные методы. Наиболее подходящие из них, применяемые в практике анализа, разработки и исследования силовых цепей полупроводниковых выпрямительных устройств, приведены ниже.

Силовая цепь полупроводникового преобразователя является нелинейной, поскольку электрические сопротивления отдельных её участков (в том числе полупроводниковых приборов) зависят от значений и направлений токов и напряжений на этих участках цепи. Процессы в нелинейных электрических цепях описываются нелинейными алгебраическими или дифференциальными уравнениями [69]. Метод наложения к таким цепям в общем случае неприменим.

Достаточно точное решение при минимуме графических построений позволяет получить численный метод. Задаются ожидаемым значением напряжения Е между двумя узлами цепи; производят расчёт напряжений и токов во всех ветвях и находят соответствующее значение суммарного тока узла Е/ (расчёт удобно вести в табличной форме). Задаваясь другими значениями напряжения между узлами, продолжают эту операцию до тех пор, пока и не изменит знака. Затем по данным таблицы строят в большом масштабе участок кривой Е/ = /(£) вблизи перехода через нуль. Искомое значение Е соответствует 11 = 0.

В ряде задач применим метод итераций (последовательных приближений). Вначале записывается система уравнений по первому и второму

законам Кирхгофа. При обходе контуров суммируются напряжения на линейных и нелинейных элементах. Первое приближение токов или напряжений определяется при линеаризации нелинейных элементов. Затем расчет уточняется с помощью заданных ВАХ - соответствующие значения напряжений (или токов) подставляются в расчётные выражения.

При допущении, что область работы нелинейного элемента не выходит за пределы участка ВАХ, который с известной степенью приближения может быть заменён прямой линией, данный нелинейный элемент, согласно теореме об эквивалентном источнике, может быть заменён идеальным источником постоянной э. д. с. (значение которой соответствует точке пересечения аппроксимирующей ВАХ линии с осью абсцисс) и линейным сопротивлением, равным дифференциальному сопротивлению нелинейного элемента на прямолинейном участке. После данной замены электрическая цепь рассчитывается как линейная. Для этой цели можно применять методы: контурных токов, узловых напряжений (потенциалов), наложения.

Как правило, при расчетах преобразователей ЭПС в качестве допущения принимают напряжение в контактной сети синусоидальным. На самом деле питающее напряжение представляет собой периодическую несинусоидальную функцию. Форма кривой тока может резко отличаться от синусоиды при наличии в электрической цепи нелинейного элемента даже при синусоидальной э. д. с. источника.

Периодическую несинусоидальную функцию удобно исследовать, представив её в виде бесконечного ряда Фурье - суммы постоянной (среднее значение функции за период), косинусоидальных и синусоидальных составляющих. Гармонический ряд может быть записан в тригонометрической, а также в комплексной форме.

Теоретически ряд Фурье содержит бесконечное число слагаемых, однако обычно он быстро сходится. Практически достаточно взять небольшое число гармоник для получения требуемой степени точности.

Применительно к расчёту электромагнитных процессов в

установившихся режимах работы вентильных преобразователей метод гармонических составляющих использован в трудах Поссе А. В., Ровинского П. А., Хасаева О. И. [70, 71, 28] и других авторов. Обоснованию и развитию спектральных методов расчёта электрических цепей посвящены работы В. А. Тафта [31, 32, 72], где даётся общая методика расчёта цепей с переменными параметрами, построенная на обобщении спектральных методов в сочетании с преобразованием Лапласа в установившихся и переходных режимах работы.

Использование метода гармонических составляющих позволяет получить в некоторых случаях аналитическое решение задачи и использовать аналитические методы для анализа преобразователя.

Преимуществом аналитических методов является то, что они дают аналитические решения в общем виде, т. е. позволяют исследовать влияние различных параметров и факторов на ход процесса в цепи. Степень точности этих решений зависит от принятой аналитической аппроксимации нелинейных характеристик.

В настоящее время в связи с высоким уровнем развития вычислительной техники исследование переходных процессов в нелинейных цепях существенно облегчено применением ЭВМ.

Операторный метод анализа переходных процессов - преобразование Лапласа заключается в переходе из области функций действительного переменного в область функций комплексного переменного, где вместо исходных дифференциальных или интегро-дифференциальных уравнений получаются алгебраические уравнения; затем полученный результат переводят обратно в область функций действительного переменного. Этот переход осуществляется с помощью формул или таблиц и позволяет получить аналитическое выражение для искомой переменной.

Если заданная функция, преобразуемая по Лапласу, не превосходит некоторой затухающей экспоненты [69], к ней применимо одностороннее преобразование Фурье. Преобразовывая непериодическую функцию времени /(/) в функцию частоты РЦсо), получаем спектральную характеристику

(спектральную плотность) непериодической функции. В отличие от представления периодических функций в виде дискретного ряда гармоник в данном случае суммируются гармонические колебания сплошного спектра частот. На основании спектральной характеристики можно судить о распределении энергии в спектре и оценивать значимость отдельных частотных полос этого спектра.

Большинство перечисленных методов нашло отражение в современных компьютерных программах расчёта, позволяющих моделировать и рассчитывать устройства силовой электроники. Наибольшее распространение получили программы MathCad, Caspoc, Pspice, OrCad, Electronics Workbench. Особенности этих программ подробно рассмотрены в [75], где авторами даны рекомендации по их применению для решения конкретных поставленных задач.

Для получения характеристик полупроводникового преобразователя (а именно, внешней и регулировочной), а также его тягово-энергетических показателей в настоящей работе используется аналитический метод расчёта электромагнитных процессов в ВИЛ.

2 Статистические модели элементов тягового выпрямителя

При расчете силовых цепей тяговых выпрямителей, как правило, в качестве исходных данных, используют дискретные, чаще всего, номинальные значения параметров источника питания, элементов, комплектующих тяговый выпрямитель и нагрузки. Однако вероятность реализации на практике сочетания именно номинальных параметров входящих в исследуемую систему элементов из совокупности всех возможных значений параметров элементов ничтожна. В связи с этим полученные в результате расчетов характеристики и показатели тягового выпрямителя носят частный характер. Отклонения параметров источников питания, элементов преобразователей и нагрузки от номинальных значений, а также нестационарность режимов работы самих преобразователей [67], приводят к тому, что полученные в результате детерминированного расчета по номинальным параметрам характеристики и показатели преобразователей и всей системы в целом в большинстве случаев существенно отличаются от действительных. Например, расчет таких важных энергетических показателей преобразователя, как к.п.д. и коэффициент мощности, внешних и регулировочных характеристик, выполненный на основе детерминированных методов с использованием номинальных или фиксированных значений параметров элементов системы, при повышении мощности преобразователей до сотен и тысяч кВт может приводить к ошибкам в определении установленной мощности источника электроэнергии, например, тягового трансформатора, исчисляемыми сотнями кВт.

Увеличение мощности и расширение функций силовых преобразовательных устройств приводит к усложнению преобразователей, что обусловливает снижение их надежности. В то же время, постоянно возрастающее значение силовых преобразовательных установок в различных отраслях науки и техники требует повышения эффективности функционирования и надежности этих установок.

В настоящее время на стадии проектирования и изготовления

преобразователей задачу обеспечения необходимой надежности решают чаще всего за счет введения резервирования элементов системы и значительно реже -за счет более обоснованного выбора самих параметров элементов на основе применения более совершенных методов анализа электромагнитных процессов и расчета характеристик и показателей системы, и в первую очередь, теоретико-вероятностных методов.

При расчете полупроводниковых систем с применением теоретико-вероятностных методов параметры источника питания, элементов преобразователя и нагрузки представляются в виде случайных величин, характеризующихся определенным законом распределения. При этом параметры элементов самого преобразователя, и в первую очередь, полупроводниковых приборов, рассматриваются как функции нескольких случайных аргументов.

Если для расчета требуемой характеристики имеются аналитические соотношения и статистические данные о разбросе входящих в них величин, то исследование отклонения характеристик и показателей системы от рассчитанных по номинальным значениям можно производить аналитически, что является практически важным для процесса проектирования преобразователя. Однако для расчета характеристик, например, силовых трансформаторов и полупроводниковых приборов аналитические соотношения или вообще отсутствуют или получены на основании допущений, делающих невозможным применение этих соотношений для получения законов распределения характеристик, так как наличие таких допущений позволяет получать лишь качественную картину процесса. Поэтому в данной работе исследование разброса параметров элементов, комплектующих рассмотренную систему, чаще всего проводилось на основе экспериментальных данных.

При этом в созданную математическую модель системы вводились представленные в аналитической форме статистические характеристики у(х) параметров комплектующих ее элементов в виде условного закона распределения /(у!х) [63]. Плотность распределения характеристики у как

системы случайных величин равна

/00= //Су/*)/(*)<&■

(2.1)

Если исследуемая характеристика системы у представлена в виде дифференцируемой функции п независимых аргументов, т. е.

У^(р(х1,х2,...хп),

(2.2)

то отклонение этой функции от своего номинального значения можно приближенно определить как ее полный дифференциал

Ау = + -^-)дх2 +... + Ж-|Дхи

^5x1) \дхг) \дх„)

ИЛИ

Заключение диссертации по теме «Электротехнические комплексы и системы», Шур, Светлана Яковлевна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполненного в диссертационной работе комплекса экспериментальных и теоретических исследований, сделана вероятностная оценка показателей и характеристик выпрямительных устройств электроподвижного состава переменного тока, степени влияния на них разброса значений параметров тяговой сети, трансформатора ЭПС и элементов силовой цепи выпрямительно-инверторного преобразователя.

Основные научные и практические результаты, полученные в процессе решения поставленных задач, состоят в следующем:

- выполнен аналитический обзор работ по методам расчёта характеристи полупроводниковых преобразователей тягового электропривода. Показано, что в большинстве из них в качестве исходных данных при расчёте и анализе преобразователей используются паспортные значения параметров элементов, комплектующих систему. Полученные в таком случае характеристики (показатели) преобразователя будут являться частным случаем из семейства возможных характеристик, обусловленных разбросом параметров комплектующих систему элементов и условиями эксплуатации. Отмечено, что в отличие от детерминированных методов расчёта при использовании вероятностных методов возможно получить все семейства характеристик и показателей как функции случайных аргументов;

- при выборе объекта исследования рассмотрены все возможные структурные схемы построения тягового привода, применяемые на электропоездах. Выбор остановлен на выпрямительно-инверторном преобразователе энергосберегающего электропоезда типа ЭД9Э;

- получены статистические данные по параметрам прямых ветвей ВАХ тиристоров типа Т353-800-28 в проводящем состоянии для режимов в области номинальных нагрузок. Анализ статистических данных и проверка по критерию х2 Пирсона показали, что гистограммы могут быть аппроксимированы нормальными законами распределения с вероятностями

0,73 для порогового напряжения и 0,82 для динамического сопротивления приборов. Таким образом полупроводниковый прибор может быть охарактеризован математическими ожиданиями порогового напряжения и динамического сопротивления и их среднеквадратическими отклонениями.

С использованием параметров законов распределения порогового напряжения и динамического сопротивления построены предельно-статистические ВАХ прямой ветви тиристоров данного типа. Показано, что предельная характеристика, указанная в каталоге, является лишь одной из характеристик для конкретного прибора данного типа, обладающего предельным значением среднего падения напряжения в испытательном режиме.

На основании полученных разбросов параметров тиристоров выполнен тепловой расчёт выпрямительной установки электропоезда. Установлено, что ошибка в определении мощности потерь от прямого тока детерминированным методом из-за отклонения значений параметров полупроводниковых приборов может составить 4,4 %;

- создана статистическая модель тягового трансформатора на основании статистических данных, полученных для трансформаторов типа ОДЦЭР-1600/25Б У1. Выполнено сравнение значений параметров закона распределения индуктивного сопротивления короткого замыкания трансформаторов типа ОДЦЭР-1600/25Б У1, найденного экспериментально и определённого расчётным путём с использованием аналитической зависимости хк от геометрических размеров трансформатора. Полученные результаты позволяют рекомендовать использование расчётного метода определения числовых характеристик закона распределения параметров трансформатора. Методика создания вероятностной модели трансформатора носит общий характер и может быть применена к силовым трансформаторам других типов. Полученные статистические данные по параметрам обмоток трансформатора являются исходными при анализе процессов коммутации и расчёте внешних и регулировочных характеристик выпрямителя;

- уравнение коммутации тока получено с учётом индуктивного и активного сопротивлений контура коммутации путём решения линейного неоднородного дифференциального уравнения.

С использованием метода статистических испытаний построены зависимости углов коммутации от параметров режима работы и элементов цепи выпрямителя, представляющие собой области, в пределах которых случайные величины продолжительностей интервалов коммутации распределены по нормальным законам с вероятностями не менее 0,43. Установлено, что углы коммутации на всём диапазоне изменения тока преобразователя имеют отклонение от 7% до 9% от своего математического ожидания. Продолжительность коммутации прямо пропорциональна активному сопротивлению контура коммутации. При повышении зоны регулирования выпрямленного напряжения увеличивается влияние параметров тяговой сети (её индуктивного и активного сопротивлений) на продолжительность сетевой коммутации. Внешние (регулировочные) характеристики определены с помощью метода статистических испытаний как случайные функции и представляют собой области, в пределах которых значения этих характеристик распределены по нормальным законам. Анализ потерь напряжения показал, что за счёт разброса параметров элементов электрической цепи в условиях эксплуатации следует рассчитывать на их (А(7^) отклонение до 5,9% от номинального значения. В то же время этот разброс потерь напряжения составляет незначительную долю (не более 1,05 % на IV зоне регулирования) от значения выходного напряжения преобразователя;

- определена степень влияния каждого параметра элементов системы на значение выпрямленного напряжения путем вычисления коэффициентов чувствительности случайной функции по каждому аргументу. Установлено, что на I зоне регулирования, когда э.д.с. трансформатора мала, наибольшее влияние на внешнюю характеристику преобразователя оказывают пороговые напряжения полупроводниковых приборов, в то время как на высших зонах регулирования - параметры трансформатора, в первую очередь, индуктивное сопротивление его обмоток. Поэтому к допускам на параметры тягового трансформатора необходимо при изготовлении предъявлять повышенные требования. Степень влияния активного сопротивления обмоток трансформатора зависит от угла регулирования и зоны, на которой работает выпрямитель. С ростом ар весовые коэффициенты уменьшаются. При увеличении номера зоны степень влияния возрастает, что указывает на большее число секций тяговой обмотки, проводящих ток. Степень влияния индуктивного сопротивления обмоток трансформатора от угла регулирования не зависит. Это объясняется тем, что на интервале коммутации при изменении направления тока изменение запасённой в обмотке энергии остаётся постоянным. Вероятностный анализ регулировочной характеристики показал, что при построении системы управления ВИП необходимо учитывать отклонение значения напряжения при возможном разбросе параметров электрической цепи. Так, например, на IV зоне выпрямленное напряжение ил = 1500 В может быть получено при углах регулирования 100° <ар <110°;

- коэффициент мощности Я полупроводникового преобразователя представляет собой случайную функцию, с вероятностью не менее 0.38 распределённую по нормальному закону. Отклонение Я от математического ожидания не превышает 0,5 %, что свидетельствует о несущественном влиянии разброса параметров электрооборудования преобразовательной установки на коэффициент мощности;

- проведена оценка разброса значений к. п. д. выпрямителя, имеющего с вероятностью р = 0,62 Гауссовский закон распределения и возможное отклонение от математического ожидания 0,2 %;

- скоростная характеристика подвижного состава с параметрами ть =71,59км/ч, сги =0,11 км/ч распределена по нормальному закону. Вызванное случайным разбросом параметров элементов цепи, отклонение значения скорости не превышает 0,5 % от рассчитанного при номинальных аргументах. Поэтому при расчёте скоростной характеристики ЭПС, во многом определяющей время хода поезда и используемой для построения графика движения поездов, можно использовать внешнюю характеристику выпрямителя, построенную на основании номинальных параметров элементов (тяговой сети, трансформатора ЭПС, вентилей выпрямителя). При понижении напряжения в контактной сети до 19 кВ невозможно обеспечить номинальное напряжение на выходе ВИП, соответствующее середине IV зоны регулирования. Даже при уменьшении угла регулирования до ар = а0з скорость будет составлять 59,9 км/ч, что на 11,7 км/ч

16,3 %) меньше номинальной скорости движения ЭПС. В таких условиях увеличивается время движения подвижного состава, что не позволяет обеспечить заданный график движения;

- типовые тягово-энергетические показатели изменяются не более чем на 0,2%. Разбросы значений параметров элементов силовой цепи (тяговой сети, трансформатора, полупроводниковых приборов ВИП) практически не оказывают влияния на время хода, среднюю техническую скорость, расход электроэнергии на разгон и рекуперативное торможение (возврат энергии). Основное влияние на отклонение тягово-энергетических показателей оказывает изменение напряжения в контактной сети.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Шур, Светлана Яковлевна, 2012 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ источников

1 Быков Ю. М. Непосредственные преобразователи частоты с автономным источником энергии. М. : Энергия, 1977. - 145 с.

2 Быков Ю. М. Помехи в системах с вентильными преобразователями. М. :

Энергоатомиздат, 1986. - 150 с.

3 Исаев И. П. Стабильность характеристик электрических локомотивов. Трансжелдориздат, 1956. - 120 с.

4 Розанов Ю. К. Основы силовой электроники. М. : Энергоатомиздат, 1992. -

296 с.

5 Розанов Ю. К. Силовая электроника: учебник для вузов / Ю. К. Розанов, М. В.

Рябчицкий, А. А. Кваснюк. М.: Издательский дом МЭЭ, 2007. - 632 с.

6 Костенко М. П., Нейман Л. Р., Блавдзевич Г. Н. Электромагнитные процессы

в системах с мощными выпрямительными установками. Изд. АН СССР, 1946.

7 Круг К. А. Электромагнитные процессы в установках с управляемыми ртутными выпрямителями. М.-Л.: ОНТИ, 1935.

8 Нейман Л. Р. , Поссе А. В., Слоним М. А. Метод расчёта переходных процессов в цепях, содержащих вентильные преобразователи, индуктивности и э.д.с. // Электричество. 1966. № 10.

9 Толстов Ю. Г., Мосткова Г. П., Ковалёв Ф. И. Трёхфазные силовые полупроводниковые выпрямители. М.: АН СССР, 1951.

10 Чернышёв М. А. Инвертирование тока на тяговых подстанциях. М. : Трансжелдориздат, 1950.

11 Шехтман М. Г. Режимы работы и внешние характеристики двенадцатифазной каскадно-мостовой схемы преобразования // Изв. НИИПТ. М.-Л., ГЭИ. 1960. № 5.

12 Бабат Г. И., Румянцев Н. П. Инвертор с нулевым вентилем. М. : Электричество. 1936. № 12.

13 Каганов И. Л. Электронные и ионные преобразователи (основы

промышленной электроники). М.: Госэнергоиздат, 1950. - 664 с.

14 Червоненкис Я. М. Передача энергии постоянным током. М.-Л. : АН СССР, 1948.

15 Бахаревский В. П., Утевский А. М. Исследование схемы двухступенчатой искусственной коммутацией инвертора // Изв. АН СССР, ОТН. 1956. № 3.

16 Чиженко И. М., Выдолоб Ю. Ф. К вопросу о расчёте нормальных и аварийных режимов мощных преобразователей. // Труды Киевск. политехи, инст.. 1962. т. 39.

17 Шиллинг В. Схемы выпрямителей, инверторов и преобразователей частоты. / Перевод с немецкого И. В. Антика. Под ред. д.т.н. проф. И. Л. Каганова Госэнергоиздат, 1950.

18 П. А. Ровинский, В. А. Тикан. Вентильные преобразователи частоты без звена постоянного тока. Изд-во «Наука», 1965. - 76 с.

19 С. Р. Глинтерник. Расчёт электромагнитных процессов в мощных преобразователях. М.: Электричество, 1957. № 5.

20 С. Р. Глинтерник. Электромагнитные процессы и режимы мощных статических преобразователей. Л.: Наука, 1968. - 308 с.

21 Бертинов А. И. Электрические машины авиационной автоматики. М. : Оборонгиз, 1961.

22 Бут Д. А. Бесконтактные электрические машины. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Высшая школа, 1990.

23 Специальные электрические машины / Бертинов А. И., Бут Д. А., Мизюрин С. Р., Алиевский Б. Л., Синева Н. В.; Под ред. Б. Л. Алиевского. - В 2-х кн. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1993.

24 Сверхпроводниковые электрические машины и магнитные системы / Бертинов А. И., Алиевский Б. Л., Илюшин К. В., Ковалев Л. К., Семенихин В. С.; Под ред. Б. Л. Алиевского. М.: Изд-во МАИ, 1993.

25 Алиевский Б. Л. Применение сверхпроводимости и криогенной техники в электрических машинах и аппаратах. М.: Информстандартэлектро, 1967.

26 Бертинов А. И., Кофман Д. Б. Тораидальные трансформаторы статических

преобразователей. М.: Энергия, 1970.

27 Коесов О. А. Хасаев О. И. Полностью управляемые тиристоры в устройствах автоматики. М.: Энергия, 1970.

28 Хасаев О. И. Транзисторные преобразователи напряжения и частоты. М. : Наука, 1966. - 176 с.

29 Advanced studies on superconducting engineering / I. Wajda, L. Farkas, L. Kovalev end etr. Budapest: 2001.

30 Постников В. А. Электромагнитная совместимость технических средств подвижных объектов. Учебное пособие. М.: Издательство МАИ, 2004.

31 Ш. И. Лутидзе, Г. В. Михневич, В. А. Тафт. Введение в динамику синхронных машин и машинно-полупроводниковых систем. М. : Наука, 1973.-336 с.

32 В. А. Тафт. Основы спектральной теории и расчёт цепей с переменными параметрами. М.: Наука, 1964. - 206 с.

33 А. А. Булгаков Основы динамики управляемых вентильных систем. М. : АН СССР, 1963.-220 с.

34 Сандлер А. С, Сарбатов Р. С. Преобразователи частоты для управления асинхронными двигателями. М.: Энергия, 1966.

35 Сандлер А. С, Гусяцкий Ю. М. Тиристорные инверторы с широтно-импульсной модуляцией. М.: Энергия, 1968.

36 Глазенко Т. А. Полупроводниковые преобразователи в электроприводах постоянного тока. Л.: Энергия, 1973. - 304 с.

37 Глазенко Т. А., Иришков В. И. Тиристорные преобразователи с дросселями насыщения для систем электропривода (Расчет и проектирование) Л. : Энергия, 1978. - 136 с.

38 Толстов Ю. Г. Автономные инверторы // Электроэнергетика. Изд-во АН СССР. 1963. № 8.

39 Полупроводниковые преобразователи электрической энергии / Крогерис А. Ф., Рашевиц К. К., Рутманис Л. А., Трейманис Э. П., Шинка Я. К.; Ред. Крогерис А. Ф. Рига: Зинатне, 1969. - 532 с.

40 Тихменёв Б. Н., Трахтман Л. М. Подвижной состав электрических железных дорог. М.: Транспорт, 1980. - 471 с.

41 Тихменёв Б. Н., Кучумов В. А. Электровозы переменного тока с тиристорными преобразователями. М.: Транспорт, 1986. - 312 с.

42 Литовченко В. В. Исследование электромагнитных процессов в силовых цепях электроподвижного состава переменного тока с асинхронными тяговыми двигателями: Дис____канд. техн. наук. МИИТ, 1974. - 196 с.

43 Власьевский С. В. Процессы коммутации тока вентилей в выпрямительно-инверторных преобразователях электровозов однофазно-постоянного тока: Монография. Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2000. - 112 с.

44 А. с. 1468791, МКИ В 60 Ь 15/12. Устройство для управления компенсированным выпрямительно-инверторным преобразователем электроподвижного состава. / В. А. Кучумов, В. А. Татарников, Н. Н. Широченко, 3. Г. Бибинеишвили. - Опубл. в Б. И., 1989, № 12.

45 Похель В. Б. Оптимизация параметров компенсатора реактивной мощности электроподвижного состава переменного тока: Авторефер. дис... канд. техн. наук: 05.22.07. М., ВНИИЖТ, 1998. - 26 с.

46 Засорин С. Н. Электронная и преобразовательная техника. М. : Транспорт, 1981.-320 с.

47 Бадёр М. П. Электромагнитная совместимость: Учебное пособие. М. : МИИТ, 1998. - 148 с. Часть 4.

48 Мамошин Р. Р. Повышение качества энергии на тяговых подстанциях дорог переменного тока. - М.: Транспорт, 1973. - 224 с.

49 Автоматизация электроподвижного состава/ Под ред. Савоськина АН-М.: Транспорт, 1990. - 311 с.

50 Кучумов В. А. Электромагнитные процессы в однофазном компенсированном преобразователе электровоза // Вестник ВНИИЖТ. 1988. № 4. с. 19-23.

51 Бей Ю. М., Мамошин Р. Р., Пупынин В. Н., Шалимов М. Г. Тяговые подстанции. М.: Транспорт, 1986. - 320 с.

52 Алексеев А. С. Использование метода конечных элементов для исследования переходных процессов в контактной сети // Труды 2 Международного симпозиума. М.: МИИТ, 2000.

53 Савоськин А. Н., Кулинич Ю. М., Алексеев А. С. Математическое моделирование электромагнитных процессов в динамической системе контактная сеть - электровоз // Электричество. 2001. № 10.

54 Ермоленко Д. В. Повышение электромагнитной совместимости системы тягового электроснабжения с тиристорным электроподвижным составом: Авторефер. дис... канд. техн. наук. М., ВНИИЖТ, 1999.

55 Капустин Л. Д., Находкин В. В., Покровский С. В. Результаты тягово-энергетических испытаний электровозов ВЛ85 // Вестник ВНИИЖТ. 1986. № 1. С. 21-25.

56 Математическое моделирование динамики электровозов / Никитенко А. Г., Плохое Е. М., Зарифьян А. А., Хоменко Б. И. - М. : Высшая школа, 1998. -274 с.

57 Власьевский С. В. Повышение эффективности выпрямительно-инверторных преобразователей электровозов однофазно-постоянного тока с рекуперативным торможением: Авторефер. дис... докт. техн. наук: 05.09.03. М. :МИИТ, 2001.-36 с.

58 Статистическое определение потери мощности в вентилях мощных полупроводниковых преобразователей электроэнергии / Исаев И. П., Иньков Ю. М., Матюшин В. А., Феоктистов В. П. // Доклад на научно-техническом семинаре по применению силовых полупроводниковых преобразователей на промышленных предприятиях. Ереван, Арм. НИИНТИ, 1973.

59 Расчёт элементов блока искусственной коммутации мощных многофазных преобразователей частоты с учётом технологического разброса их параметров / Исаев И. П., Иньков Ю. М., Матюшин В. А., Феоктистов В. П. // Доклад на научно-техническом семинаре по применению силовых полупроводниковых преобразователей на промышленных предприятиях. Ереван, Арм. НИИНТИ, 1973.

60 Исаев И. П., Инысов Ю. М., Матюшин В. А. Теоретико-вероятностные принципы расчёта вентильных преобразователей электроэнергии. // Электричество. М., 1976. № 1.

61 Вотчицев Г. М., Иньков Ю. М., Исаев И. П. Оценка стабильности выходного напряжения автономных транспортных систем энергоснабжения с вентильными преобразователями частоты // Известия АН СССР. Энергетика и транспорт. 1975. № 5 ; № 8.

62 Исаев И. П., Журавлёв С. Н., Чуверин Ю. Ю. Технологическая стабильность характеристик и надёжность тиристорных преобразователей электроподвижного состава// Электричество. М. : Энергия, 1971. № 6.

63 Исаев И. П., Иньков Ю. М., Маричев М. А. Вероятностные методы расчета полупроводниковых преобразователей. М.: Энергоиздат, 1983. - 96 с.

64 Хальд А. Математическая статистика с техническими приложениями. М. : Изд-во иностр. лит., 1956.

65 Соболь И. М. Численные методы Монте-Карло. М.: Наука, 1968.

66 Бусленко И.П., Шнейдер Ю.А. Метод статистических испытаний (Монте-Карло) и его реализация на ЦВМ. М.: Физматгиз, 1961.

67 Исаев И. П., Брунштейн Д. П. Методика анализа нестабильности характеристик силовых полупроводниковых вентилей // Электричество. 1964. № 12

68 Преобразовательные устройства электропоездов с асинхронными тяговыми двигателями / Солодунов А. М., Иньков Ю. М., Коваливкер Г. Н., Литовченко В. В. - Рига: Зинатне, 1991. - 351 с.

69 Атабеков Г. И. Теоретические основы электротехники, в 3-х частях. М. : Энергия, 1970.

70 Поссе А. В., Севрюгов А. В. Методы расчёта схем выпрямителей и инверторов большой мощности // Изв. ВУЗов, «Электромеханика». 1973. № 3.

71 Ровинский П. А. Электромагнитные процессы в приводах с частотным регулированием. Л.: Наука, 1972. - 196 с.

72 Тафт В. А. Электрические цепи с переменными параметрами. М. : Энергия, 1968.

73 Кривицкий С. О., Эпштейн И. И. Динамика частотнорегулируемых электроприводов с автономными инверторами. М. : Энергия, 1970. - 152 с.

74 Цыпкин Я. 3. Теория линейных импульсных систем. М.: Физматгиз, 1963.

75 Обухов С. Г., Коровин В. В. Математическое моделирование и визуализация процессов при исследовании устройств силовой электроники в учебной лаборатории // Практическая силовая электроника. 2004. № 13. С. 38-46.

76 Ермаков С. М. Метод Монте-Карло и смежные вопросы. М. : Наука, 1975. -472 с.

77 Гмурман В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика. М. : Высшая школа, 2000.

78 Бурков А. Т. Электронная техника и преобразователи: Учебник для ВУЗов железнодорожного транспорта. М.: Транспорт, 2001. - 464 с.

79 Каталог "Силовые полупроводниковые приборы". Саранск : Мордовское книжное издательство, 2000.

80 Евсеев Ю. А., Дерменжи П. Г. Силовые полупроводниковые приборы. М. : Энергоиздат, 1981.

81 ГОСТ 20332-84 Тиристоры. Термины, определения и буквенные обозначения параметров. Издательство стандартов, 1995.

82 Матюшин В. А. Стабильность характеристик тиристорных преобразователей частоты: Авторефер. дис... канд. техн. наук. МИИТ, 1975.

83 Тихомиров П. М. Расчёт трансформаторов: Учеб. пособие для вузов. М. : Энергия, 1976. - 544 с.

84 Вентцель Е. С. Теория вероятностей. Физматгиз, 1962.

85 Силовые электрические конденсаторы / Кучинский Г. С., Назаров Н. И., Назарова Г. Т., Переселенцев И. Ф. - М.: Энергия, 1975. - 248 с.

86 Горбань В. Н., Донской А. Л., Шабалин Н. Г. Электронное оборудование электровоза ВЛ80Р: Ремонт и техническое обслуживание. М. : Транспорт, 1984.-184 с.

87 Капустин JI. Д., Копанев А. С., Лозановский А. Л. Особенности устройства и эксплуатации электровоза ВЛ80Р. М.: Транспорт, 1979. - 175 с.

88 Справочник по электроснабжению железных дорог / Под ред. д. т. н., проф. К. Г. Марквардта. М.: Транспорт, 1980.

89 Управляемый выпрямитель в системах автоматического управления / Донской Н. В., Иванов А. Г., Никитин В. М., Поздеев А. Д.; Под ред. А. Д. Поздеева. М.: Энергоатомиздат, 1984. - 352 с.

90 Беркович Е. И. Полупроводниковые выпрямители / Под ред. Ковалёва Ф. И.

и Мостковой Г. П. -М.: Энергия, 1967.

91 Полупроводники в преобразовательной технике / Под ред. С. Кошлера и М.

Кубата. М.: Энергия, 1965.

92 Справочник по электрическим конденсаторам / Под общей редакцией к. т. н.

В. В. Ермуратского. Кишинёв : Штиинца, 1982. - 312 с.

93 Проектирование тяговых электрических машин / М. Д. Находкин, Г. В. Василенко, М. А. Козорезов, Д. М. Лупкин. М.: Транспорт, 1967.

94 Правила тяговых расчетов для поездной работы. М. : Транспорт, 1985. - 287

с.

95 Моторвагонный подвижной состав. Технические требования. МПС РФ, Москва, 2003.

96 Р. И. Ивановский. Компьютерные технологии в науке и образовании. Практика применения систем MathCAD Pro: Учеб. пособие. М.: Высш. шк., 2003.-431 с.

97 Иньков Ю. М., Шур С. Я. Учёт разброса параметров элементов энергетической цепи электроподвижного состава переменного тока // Материалы Всемирного электротехнического конгресса «ВЭЛК 2005», 2005. С. 183.

98 Шур С. Я. Влияние разброса параметров элементов силовой цепи и отклонения напряжения в контактной сети на стабильность характеристик электропоездов / Безопасность движения поездов // Труды Одиннадцатой научно-практической конференции. М.: МИИТ, 2010. С. V37-V38.

99 Определение угла коммутации выпрямителя электроподвижного состава с учётом активного сопротивления контура коммутации и разбросов параметров элементов силовой цепи преобразователя // Труды научно-практической конференции «Неделя науки - 2011. Наука МИИТа -транспорту». Часть 1 - М. 1 : МИИТ, 2011. С. Ш-68-Ш-69).

100 Шур С. Я. Внешние и регулировочные характеристики тяговых выпрямителей электропоездов с естественной коммутацией. // Вестник МИИТа / Московский государственный университет путей сообщения. Москва, 2004. № 11. С. 40-47.

101 Иньков Ю. М., Орехов А. В., Шур С. Я. Статистическая модель трансформатора выпрямительных установок // Практическая силовая электроника. М.: ММП-Ирбис, 2004. № 13. С. 2-8.

102 Шур С. Я. Вероятностный расчёт потерь мощности в тяговом выпрямителе электропоезда // Электроника и электрооборудование транспорта. Московская обл., п. Томилино, 2007. № 4. С. 42-44.

103 Шур С. Я. Влияние разброса параметров элементов силовой цепи преобразовательной установки на характеристики электропоезда // Электроника и электрооборудование транспорта. Московская обл., п. Томилино, 2011. № 1. С. 26-28.