Введение
1 Анализ публикаций способов и технических средств повышения энергетической эффективности тяговых электроприводов электровозов переменного тока 18
1.1 Анализ отечественных и зарубежных публикаций способов и технических средств повышения энергетической эффективности электровозов переменного тока в режиме тяги 18
1.2 Анализ отечественных и зарубежных публикаций способов и технических средств повышения энергетической эффективности электровозов переменного тока в режиме рекуперативного торможения 32
1.3 Постановка цели и задач исследования 44
2 Аналитическое исследование процессов работы вил электровоза переменного тока в режимах тяги и рекуперативного торможения с типовым и новым алгоритмами управления с включением диодного плеча в схему вил . 47
2.1 Аналитическое исследование процессов работы ВИП электровоза переменного тока в режиме тяги с типовым и новым алгоритмами управления с включением диодного плеча в схему ВИП 47
2.1.1 Физические процессы работы ВИП электровоза переменного тока в режиме тяги с типовым алгоритмом управления и их влияние на его коэффициент мощности 47
2.1.2 Физические процессы работы ВИП электровоза переменного тока в режиме тяги с новым алгоритмом управления с включением диодного плеча и их влияние на его коэффициент мощности 63
2.2 Аналитическое исследование процессов работы ВИП электровоза переменного тока в режиме рекуперативного торможения с типовым и предлагаемым алгоритмами управления с включением диодного плеча в схему ВИП
2.2.1 Физические процессы работы ВИП электровоза переменного тока в режиме рекуперативного торможения с типовым алгоритмом управления и их влияние на его коэффициент мощности 74
2.2.2 Физические процессы работы ВИП электровоза переменного тока в режиме рекуперативного торможения с предлагаемым алгоритмом управления и включением диодного разрядного плеча в схему инвертора и их влияние на его коэффициент мощности 86
3 Аналитическое исследование системы разнофазного управления вип электровоза переменного тока. разработка алгоритмов разнофазного управления электровоза в режимах тяги и рекуперативного торможения 103
3.1 Возникновение свободных высокочастотных колебаний в контактной сети при работе электровозов переменного тока 103
3.2 Принципы фильтрации сигналов напряжения нескольких генераторов 108
3.3 Аналитическое исследование системы разнофазного управления ВИП электровозов переменного тока с учётом свободных высокочастотных колебаний в напряжении контактной сети 114
3.4 Разработка алгоритма разнофазного управления ВИП электровоза переменного тока для режимов тяги и рекуперативного торможения 120
3.5 Проектирование цифровых фильтров для реализации предлагаемого способа разнофазного управления плеч ВИП электровоза 134
4 Математическое моделирование электромагнитных процессов в системе «тяговая подстанция контактная сеть - электровоз» в режимах тяги и рекуперативного торможения 142
4.1 Математическая модель энергоснабжения железной дороги переменного тока 142
4.2 Математическая модель силовых цепей электровоза переменного тока в режимах тяги и рекуперативного торможения 145
4.2.1 Математическая модель тягового трансформатора 147
4.2.2 Математическая модель выпрямительно-инверторного преобразователя в режиме выпрямителя 153
4.2.3 Математическая модель выпрямительно-инверторного преобразователя в режиме инвертора 157
4.3 Математическая модель цепи выпрямленного тока в режимах тяги и рекуперативного торможения 161
4.3.1 Математическая модель выпрямительной установки возбуждения 169
4.4 Математическая модель блока управления ВИЛ 170
4.5 Выбор критериев сравнения результатов моделирования 173
5 Результаты математического моделирования электромагнитных процессов работы вип электровоза переменного тока в режимах тяги и рекуперативного торможения с типовым и предлагаемыми способами управления 175
5.1 Результаты математического моделирования электромагнитных процессов работы ВИП электровоза в режиме тяги с типовым и предлагаемыми способами управления 175
5.2 Результаты математического моделирования электромагнитных процессов работы ВИП электровоза переменного тока в режиме рекуперативного торможения с типовым и предлагаемыми способами управления 193
6 Аварийные процессы вип электровоза переменного тока в режиме тяги, вызванные пропуском подачи импульсов управления на тиристоры плеч преобразователя 211
6.1 Аварийные режимы работы ВИП электровоза переменного тока при типовом алгоритме управления 213
6.2 Аварийные режимы работы ВИП электровоза переменного тока при новом алгоритме управления и с включением диодного плеча 231
6.3 Результаты математического моделирования аварийных
электромагнитных процессов работы ВИП электровоза переменного тока
в режиме тяги с типовым и предлагаемыми способами управления 244
6.3.1 Результаты математического моделирования аварийных процессов ВИП электровоза переменного тока с типовым алгоритмом управления 244
6.3.2 Результаты математического моделирования аварийных процессов ВИП электровоза переменного тока с предлагаемым алгоритмом управления 252
7 Разработка ВИП электровоза на основе igbt транзисторов в режимах тяги и рекуперативного торможения и способов его управления 264
7.1 Разработка ВИП электровоза на основе IGBT-транзисторов в режиме тяги и способа его управления 264
7.2 Разработка ВИП электровоза на основе IGBT-транзисторов в режиме рекуперативного торможения и способа его управления 275
8. Технические решения, результаты испытаний и экономическая эффективность предлагаемых разработок 282
8.1 Технические решения по реализации разнофазного управления и новых алгоритмов управления ВИП электровоза на тиристорах 282
8.2 Испытания модернизированного электровоза переменного тока ВЛ80Р с разработанными техническими решениями применения диодного разрядного плеча и РФУ ВИП 299
8.3. Результаты испытаний и сравнительные исследования повышения работоспособности ВИП реального электровоза при аварийных режимах, связанных с пропуском импульса управления тиристорных плеч ВИП 303
8.4 Оценка адекватности электромагнитных процессов разработанной математической модели процессам на электровозе в режимах тяги и рекуперативного торможения 307
8.5 Разработка лабораторных стендов для исследования работы электроприводов электровоза с типовым и предлагаемым ВИП на базе IGBT-транзисторов 312
8.6 Технико-экономическая оценка предлагаемых разработок 330
8.6.1 Расчет годового экономического эффекта от внедрения разнофазного способа управления ВИП на электровоз серии ВЛ80Р с включением в его цепь диодного плеча 330
8.6.2 Расчет годового экономического эффекта от внедрения на электровоз серии ВЛ80Р ВИП на основе IGBT-транзисторов 340
Заключение 346
Библиографический список
