Введение
1 Анализ тенденции развития схем статических полупроводниковых преобразователей для электровозов переменного тока 10
1.1 Развитие поколений статических полупроводниковых преобразователей и разновидности их схемных решений для электровозов переменного тока 12
1.2 Технические решения в области повышения коэффициента мощности электровозов переменного тока в режиме тяги в России 33
1.3 Развитие перспективного направления статических полупроводниковых преобразователей для электровозов переменного тока 37
1.4 Постановка цели и задачи исследования 41
2 Аналитическое исследование электромагнитных процессов при работе типового вип электровоза на базе тиристоров и разработка предлагаемого вип на базе igbt транзисторов в режиме тяги 42
2.1 Аналитическое исследование электромагнитных процессов при работе типового ВИП в режиме тяги 42
2.1.1 Аналитическое исследование электромагнитных процессов при работе типового ВИП на первой зоне регулирования в режиме тяги 43
2.1.2 Аналитическое исследование электромагнитных процессов при работе типового ВИП на четвёртой зоне регулирования в режиме тяги 51
2.2 Разработка нового ВИП и способа его управления в режиме тяги 58
2.2.1 Аналитическое исследование электромагнитных процессов при работе предлагаемого ВИП на первой зоне регулирования в режиме тяги 63
2.2.2 Аналитическое исследование электромагнитных процессов при работе предлагаемого ВИП на четвёртой зоне регулирования 68
3 Математическое моделирование электромагнитных процессов в системе «тяговая подстанция – контактная сеть – электровоз» в режиме тяги 72
3.1 Выбор прикладного пакета для математического моделирования сложных технических систем 72
3.2 Имитационная модель системы электроснабжения переменного тока 72
3.3 Математическая модель силовых цепей электровоза переменного тока с типовым и предлагаемым ВИП в режиме тяги 77
3.4 Математическая модель тягового трансформатора электровоза 79
3.5 Математическая модель типового ВИП в режиме тяги 84
3.6 Математическая модель предлагаемого ВИП 87
3.7 Цепи защиты СПП предлагаемого ВИП от коммутационных перенапряжений 90
3.8 Математическая модель блока управления типовым и предлагаемым ВИП в режиме тяги 95
3.8.1 Блок управления типовым ВИП 95
3.8.2 Блок управления предлагаемым ВИП 98
3.9 Математическая модель цепи выпрямленного тока в режиме тяги 101
3.10 Оценка адекватности электромагнитных процессов наблюдаемых при работе электровоза и математической модели в режиме тяги 105
3.11 Сравнительное исследование эффективности работы электровоза с типовым и предлагаемым ВИП по результатам расчёта на математической модели 107
3.12 Внешние характеристики типового и предлагаемого ВИП 118
4 Проведение экспериментальных исследований предлагаемого технического решения и его технико экономическая оценка 122
4.1 Разработка физической модели для исследования процессов работы типового и предлагаемого ВИП электровоза переменного тока в режиме тяги 122
4.2 Процессы работы ВИП и их алгоритмы управления в режиме тяги 145
4.3 Результаты исследования работы электровоза с типовым и предлагаемым ВИП на физической модели 148
4.3.1 Анализ гармонического состава тока при работе типового и предлагаемого ВИП в режиме тяги 154
4.4 Технико-экономическая оценка внедрения предлагаемого выпрямительно-инверторного преобразователя для повышения коэффициента мощности электровоза серии 2ЭС5К в режиме тяги 155
4.4.1 Расчёт капитальных затрат на оборудование предлагаемым выпрямительно-инверторным преобразователем электровоза серии 2ЭС5К 156
4.4.2 Экономия денежных средств от снижения расхода электрической энергии 158
4.4.3 Экономия денежных средств от снижения интенсивности расхода песка 159
4.4.4 Общая годовая экономия денежных средств 160
Заключение 162
Библиографический список 163
