Силовий статичний перетворювач тягового електроприводу електропоїздів змінного струму
Loading...
Date
2023
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Український державний університет науки і технологій, м. Дніпро, Україна
Abstract
UKR: Мета. Підвищення експлуатаційних показників приміських перевезень на залізницях, що електрифіковано змінним струмом за рахунок модернізації тягових статичних перетворювачів електропоїздів ЭР9М. Методи. Методологічною основою дослідження є загальні теоретичні положення і принципи системного підходу теоретичної електротехніки, теорії силових перетворювачів. Використано основні принципи побудови тягових статичних перетворювачів електрорухомого складу залізниць. Результати. Виконано аналіз базових схем випрямлення електропоїздів змінного струму. У якості альтернативної схеми запропоновано впровадження керованої схеми випрямлення на базі чотирьох зонної схеми випрямлення, яка є аналогічною для електровозів, що дозволяє використати більшість з відомих переваг безконтактних систем управління тяговим електроприводом. Обчислені деякі енергетичні показники для схеми з повним керуванням та пів керованої. У результаті порівняння вибрано варіант модернізації на основі пів керованої схеми випрямлення. Визначені необхідні значення пускової потужності трансформатора та коефіцієнти потужності для схем з некерованим, повністю керованим та пів керованим випрямлячами. Пропонується вибір сучасних напівпровідникових елементів для комплектації перетворювачів. Показано, що у разі модернізації схеми випрямляча відсутня необхідність значних капітальних вкладень завдяки збереженню основного тягового трансформатора та тягових двигунів електропоїзда. Практична значимість. Одержані результати можуть бути використані підприємствами, які виконують капітальний ремонт електропоїздів змінного струму.
ENG: Purpose. Increasing the operational indicators of suburban transportation on railways electrified by alternating current due to the modernization of traction static converters of ER9M electric trains. Methodology. The methodological basis of the study is the general theoretical provisions and principles of the system approach of theoretical electrical engineering, the theory of power converters. The main principles of construction of traction static converters of electric rolling stock of railways are used. Findings. The analysis of the basic rectification schemes of alternating current electric trains was performed. As an alternative scheme, it is proposed to introduce a controlled rectification scheme based on a four-zone rectification scheme, which is similar to electric locomotives, which allows using most of the known advantages of non-contact traction electric drive control systems. Some energy figures are calculated for the fully controlled and semi-controlled circuit. As a result of the comparison, the modernization option based on a semi-controlled rectification scheme was selected. The required values of starting power of the transformer and power factors for schemes with uncontrolled, fully controlled and semi-controlled rectifiers are determined. A selection of modern semiconductor elements is offered for the configuration of converters. It was shown that in the case of modernization of the rectifier scheme, there is no need for significant capital investments due to the preservation of the main traction transformer and traction motors of the electric train. Practical value. The obtained results can be used by enterprises that carry out major repairs of alternating current electric trains.
ENG: Purpose. Increasing the operational indicators of suburban transportation on railways electrified by alternating current due to the modernization of traction static converters of ER9M electric trains. Methodology. The methodological basis of the study is the general theoretical provisions and principles of the system approach of theoretical electrical engineering, the theory of power converters. The main principles of construction of traction static converters of electric rolling stock of railways are used. Findings. The analysis of the basic rectification schemes of alternating current electric trains was performed. As an alternative scheme, it is proposed to introduce a controlled rectification scheme based on a four-zone rectification scheme, which is similar to electric locomotives, which allows using most of the known advantages of non-contact traction electric drive control systems. Some energy figures are calculated for the fully controlled and semi-controlled circuit. As a result of the comparison, the modernization option based on a semi-controlled rectification scheme was selected. The required values of starting power of the transformer and power factors for schemes with uncontrolled, fully controlled and semi-controlled rectifiers are determined. A selection of modern semiconductor elements is offered for the configuration of converters. It was shown that in the case of modernization of the rectifier scheme, there is no need for significant capital investments due to the preservation of the main traction transformer and traction motors of the electric train. Practical value. The obtained results can be used by enterprises that carry out major repairs of alternating current electric trains.
Description
Д. Білухін: ORCID 0000-0002-2791-617X; В. Васильєв: ORCID 0000-0001-7551-2332; А. Афанасов: ORCID 0000-0003-4609-2361
Keywords
електропоїзд, тяговий трансформатор, випрямляч, коефіцієнт потужності, electric train, traction transformer, rectifier, power factor, КЕРС
Citation
Білухін Д. С. Васильєв В. Є., Афанасов А. М. Силовий статичний перетворювач тягового електроприводу електропоїздів змінного струму. Транспортні системи та технології перевезення. Дніпро, 2023. Вип. 25. С. 4–9. DOI: 10.15802/tstt2023/284484.