Введение
Глава 1 Обзор электротехнических характеристик СТЭ метрополитена. Анализ существующих средств повышения качества электрической энергии 11
1.1 Обзор СТЭ Московского метрополитенов 11
1.2 Анализ возможных средств повышения качества электрической энергии в СТЭ метрополитенов 15
1.2.1 Накопители энергии в СТЭ метрополитена 16
1.2.1.1 Инерционные накопители энергии 16
1.2.1.2 Емкостные накопители энергии 18
1.2.1.3 Накопители энергии на базе аккумуляторных батарей
1.2.2 12-пульсовый преобразовательный агрегат в СТЭ метрополитена 26
1.2.3 Использование фильтров 30
1.2.4 Модернизация тяговой сети 30
1.3 Вывод по главе 1 32
Глава 2 Критерии, определяющие целесообразность повышения качества электрической энергии в СТЭ метрополитенов за счёт использования 12-пульсовых выпрямителей 34
2.1 Сравнительные характеристики выпрямителей для метрополитена 34
2.1.1 6-пульсовые выпрямители 34
2.1.2 12-пульсовые выпрямители 37
2.2 Влияние показателей КЭ на работу устройств обеспечения безопасности движения поездов (СЦБ и АЛС-АРС) 41
2.3 Влияние показателей КЭ на пропускную способность СТЭ и энергоэффективность 48
2.3.1 Оценка ВАХ ТП с различными выпрямителями 48
2.3.2 Оценка коэффициента мощности ТП с различными выпрямителями 50
2.3.3 Оценка КПД ТП с различными выпрямителями 54
2.4 Выводы по главе 2 56
1. Основными источниками гармонических составляющих тока состава в СТЭ метрополитена являются ЭПС и выпрямительные агрегаты ТП. Основное влияние на устройства СЦБ и АЛС-АРС метрополитена оказывают низкочастотная
составляющая и комбинационные гармоники. 56
Глава 3 Имитационное моделирование работы СТЭ с учётом технических средств повышения качества электрической энергии в тяговой сети метрополитена 58
3.1 Модель ЭПС метрополитена 58
3.1.1 Модель вагона «Русич» метрополитена для изучения гармоник тягового тока 58
3.1.1.1 Математическая модель системы асинхронного тягового двигателя 59
3.1.1.2 Модель системы ТАД в среде Matlab/Simulink
3.1.2 Автономный инвертор с ШИМ и режим тяги ЭПС 67
3.1.3 LC-входной фильтр 72
3.1.4 Модель системы вагона метрополитена «Русич» 81-740/741 72
3.1.5 Модель ЭПС метрополитена 76
3.2 Модель СТЭ метрополитена 76
3.2.1 Питающая сеть 78
3.2.2 Модель тяговых подстанций с 6-пульсовыми выпрямителями 79
3.2.3 Модель тяговых подстанций с 12-пульсовыми выпрямителями 84
3.2.4 Модель подводящих линий и тяговой сети
3.2.4.1 Модель подводящих линий 86
3.2.3.1 Схема замещения тяговой сети 87
3.2.3.2 Выражения для расчета электрических параметров тяговой сети 90
3.2.3.3 Моделирование тяговой сети метрополитена в Matlab/Simulink
3.2.5 Модель измерительных компонентов 95
3.2.6 Общая модель СТЭ метрополитена с учётом ЭПС 98
3.3 Результаты имитационного моделирования и их статистическая обработка 100
3.3.1 Моделирование СТЭ метрополитена с 6-пульсовыми выпрямителями 101
3.3.2 Моделирование СТЭ метрополитена с 12-пульсовыми выпрямителями 108
3.3.3 Сравнительный анализ результатов моделирования СТЭ с 6- и 12 пульсовыми выпрямителями 114
3.4 Выводы по главе 3 119
Глава 4 Экспериментальная оценка показателей качества электроэнергии в СТЭ метрополитена 121
4.1 Экспериментальные исследования СТЭ метрополитена с 6-пульсовыми выпрямителями 121
4.2 Экспериментальные исследования СТЭ метрополитена с 12-пульсовыми выпрямителями 125
4.3 Сопоставление результатов моделирования и экспериментальных исследований СТЭ метрополитена с 6-ти и 12-пульсовыми выпрямителями 131
4.3.1 Сравнительный анализ формы напряжения при использовании различных выпрямителей 131
4.3.2 Анализ ВАХ ТП с 6- и 12-пульсовыми випрямителями 132
4.3.3 Анализ коэффициента мощности ТП
4.4 Рекомендации по повышению КЭ в метрополитене 136
4.5 Выводы по главе 4 138
Глава 5 Технико-экономические аспекты повышения качества электроэнергии в метрополитене 140
5.1 Расчет переработки электроэнергии выпрямителем на тягу поездов за год 140
5.2 Технико-экономические расчеты 143
5.2.1 Экономия электроэнергии за счет повышения коэффициента мощности 144
5.2.2 Экономия электроэнергии за счёт увеличения к.п.д. от внедрения 12 пульсовых схем выпрямления 147
5.2.3 Сокращение потерь электроэнергии за счёт реализации мощности на тягу поездов с меньшей величиной тока из-за более высокого напряжения 149
5.2.4 Снижение потерь энергии в тяговой сети от уравнительных токов 151
5.3 Экономия электроэнергии от внедрения 12-пульсовых схем выпрямления 151
Заключение 153
Список литературы 155
