Аналіз силових схем з використанням високочастотного трансформатора для живлення асинхронних тягових двигунів електрорухомого складу
Loading...
Date
2013
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпропетровськ
Abstract
UK: Перспективним напрямком в області залізничного транспорту являється розвиток і впровадження багатосистемного електрорухомого складу на якому застосовано тяговий асинхронний привод. Тяговий привод являється основною системою перетворення потужності на рухомому складі і включає в себе трансформатор, перетворювач і двигун. Тяговий трансформатор являється найбільш громіздким елементом привода і має значну масу і об’єм. Тому знижуючи його масогабаритні показники можливо отримати більш компактний і економічний привод в цілому.
Одним із способів суттєвого зниження масогабаритних показників тягового трансформатора являється підвищення його робочої частоти. Для реалізації цього необхідно розробити спеціальні схеми для живлення високочастотного трансформатора. Існуючі схемотехнічні рішення не дозволяють в значній мірі спростити схеми, а також, в деяких випадках, мають низький коефіцієнт корисної дії. Тому необхідно розробити схему силових кіл електрорухомого складу, яка матиме високий ККД, просту реалізацію з точки зору схемотехніки та надійну в експлуатації.
В роботі виконано аналіз існуючих схем багатосистемного електрорухомого складу, які використовують високочастотний трансформатор та розроблено новий варіант схеми.
Запропонований авторами новий варіант схеми двосистемного електрорухомого складу з тяговим асинхронним приводом дозволить знизити масогабаритні показник трансформатора, підвищити ККД ЕРС при живленні від мережі постійного струму 3 кВ і підвищити надійність в аварійних режимах роботи. Крім того, в запропонованій схемі відсутній імпульсне відбирання енергії від тягової мережі, що підвищує рівень електромагнітної сумісності ЕРС з пристроями автоматики.
RU: Перспективным направлением в области железнодорожного транспорта является развитие и внедрение многосистемного электроподвижного состава на котором применен тяговый асинхронный привод. Тяговый привод является основной системой преобразования мощности на подвижном составе и включает в себе трансформатор, преобразователь и двигатель. Тяговый трансформатор является наиболее громоздким элементом привода и имеет значительную массу и объем. Поэтому снижая его массогабаритные показатели возможно получить более компактный и экономичный привод в целом. Одним из способов существенного снижения массогабаритных показателей тягового трансформатора является повышение его рабочей частоты. Для реализации этого способа не обходимо разработать специальные схемы для питания высокочастотного трансформатора. Существующие схемотехнические решения не позволяют в значительной степени упростить схемы, а также, в некоторых случаях, имеют низкий коэффициент полезного действия. Поэтому необходимо разработать схему силовых цепей электроподвижного состава, которая будет иметь высокий КПД, простую реализацию с точки зрения схемотехники и надежную в эксплуатации. В работе выполнено анализ существующих схем многосистемного электроподвижного состава, которые используют высокочастотный трансформатор и разработано новый вариант схемы. Предложенный авторами новый вариант схемы двухсистемного электроподвижного состава с тяговым асинхронным приводом позволит снизить массогабаритные показатели трансформатора, повысить КПД ЭПС при питании от тяговой сети постоянного тока 3 кВ и повысить надежность в аварийных режимах работы. Кроме того, в предложенной схеме отсутствует импульсный отбор энергии от тяговой сети, что повышает уровень электромагнитной совместимости ЭПС с устройствами автоматики.
EN: The perspective direction in the field of railway transport is the development and implementation of multisystem electric rolling stock which used asynchronous traction drive. Traction drive is the main power conversion system for rolling stock and includes transformers, converters and motor. Traction Transformer is the most cumbersome part of the drive and has great weight and volume. Therefore, reducing its weight and dimension parameters can obtain a more compact and economical drive in general. One way to significantly reduce weight and size parameters of traction transformer is increasing its operating frequency. To achieve this it is necessary to develop special circuits for feeding high-frequency transformer. Existing circuit engineering solutions do not allow greatly simplified scheme and, in some cases, have low efficiency. It is therefore necessary to develop a circuit of power circuits electric rolling stock which will have high efficiency, easy realization in terms of circuitry and reliable in operation. In this work analyzed the existing circuits of multisystem electric rolling stock which use high-frequency transformer and developed a new version of the circuit. Authors proposed a new version of the circuit of dual-system electric rolling stock with asynchronous traction drive will reduce the weight and size of transformer parameter, increase efficiency of electric rolling stock in direct current power supply 3 kV and increase reliability in emergency modes. Besides in the proposed circuit is missing sampling pulse energy from power network that increases the level of electromagnetic compatibility of electric rolling stock with automation devices.
RU: Перспективным направлением в области железнодорожного транспорта является развитие и внедрение многосистемного электроподвижного состава на котором применен тяговый асинхронный привод. Тяговый привод является основной системой преобразования мощности на подвижном составе и включает в себе трансформатор, преобразователь и двигатель. Тяговый трансформатор является наиболее громоздким элементом привода и имеет значительную массу и объем. Поэтому снижая его массогабаритные показатели возможно получить более компактный и экономичный привод в целом. Одним из способов существенного снижения массогабаритных показателей тягового трансформатора является повышение его рабочей частоты. Для реализации этого способа не обходимо разработать специальные схемы для питания высокочастотного трансформатора. Существующие схемотехнические решения не позволяют в значительной степени упростить схемы, а также, в некоторых случаях, имеют низкий коэффициент полезного действия. Поэтому необходимо разработать схему силовых цепей электроподвижного состава, которая будет иметь высокий КПД, простую реализацию с точки зрения схемотехники и надежную в эксплуатации. В работе выполнено анализ существующих схем многосистемного электроподвижного состава, которые используют высокочастотный трансформатор и разработано новый вариант схемы. Предложенный авторами новый вариант схемы двухсистемного электроподвижного состава с тяговым асинхронным приводом позволит снизить массогабаритные показатели трансформатора, повысить КПД ЭПС при питании от тяговой сети постоянного тока 3 кВ и повысить надежность в аварийных режимах работы. Кроме того, в предложенной схеме отсутствует импульсный отбор энергии от тяговой сети, что повышает уровень электромагнитной совместимости ЭПС с устройствами автоматики.
EN: The perspective direction in the field of railway transport is the development and implementation of multisystem electric rolling stock which used asynchronous traction drive. Traction drive is the main power conversion system for rolling stock and includes transformers, converters and motor. Traction Transformer is the most cumbersome part of the drive and has great weight and volume. Therefore, reducing its weight and dimension parameters can obtain a more compact and economical drive in general. One way to significantly reduce weight and size parameters of traction transformer is increasing its operating frequency. To achieve this it is necessary to develop special circuits for feeding high-frequency transformer. Existing circuit engineering solutions do not allow greatly simplified scheme and, in some cases, have low efficiency. It is therefore necessary to develop a circuit of power circuits electric rolling stock which will have high efficiency, easy realization in terms of circuitry and reliable in operation. In this work analyzed the existing circuits of multisystem electric rolling stock which use high-frequency transformer and developed a new version of the circuit. Authors proposed a new version of the circuit of dual-system electric rolling stock with asynchronous traction drive will reduce the weight and size of transformer parameter, increase efficiency of electric rolling stock in direct current power supply 3 kV and increase reliability in emergency modes. Besides in the proposed circuit is missing sampling pulse energy from power network that increases the level of electromagnetic compatibility of electric rolling stock with automation devices.
Description
Д. Забарило: ORCID 0000-0002-6206-0012
Keywords
високочастотний трансформатор, електрорухомий склад, силова схема, трифазний трансформатор, автономний інвертор напруги, тяговий асинхронний двигун, высокочастотный трансформатор, электроподвижной состав, силовая схема, трехфазный трансформатор, автономный инвертор напряжения, тяговый асинхронный двигатель, high-frequency transformer, electric rolling stock, power circuit, three-phase transformer, self-excited voltage inverter, traction induction motor, КЕРС
Citation
Вісін, М. Г. Аналіз силових схем з використанням високочастотного трансформатора для живлення асинхронних тягових двигунів електрорухомого складу / М. Г. Вісін, Д. О. Забарило // Електрифікація транспорту. – 2013. – № 5. – С. 25–32. – DOI: 10.15802/etr.v0i5.24303.