RU2435288C2 - Способ снижения послекоммутационных колебаний напряжения на токоприемнике электровоза и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ снижения послекоммутационных колебаний напряжения на токоприемнике электровоза и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2435288C2 RU2435288C2 RU2009109459/07A RU2009109459A RU2435288C2 RU 2435288 C2 RU2435288 C2 RU 2435288C2 RU 2009109459/07 A RU2009109459/07 A RU 2009109459/07A RU 2009109459 A RU2009109459 A RU 2009109459A RU 2435288 C2 RU2435288 C2 RU 2435288C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- electric locomotive
- oscillations
- control
- converter
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
Landscapes
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Rectifiers (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано на электроподвижном составе. Техническим результатом является повышение качества электроэнергии; увеличение срока службы изоляции электрических машин и аппаратов; повышение надежности работы устройств сигнализации, централизации, блокировки, автоматической локомотивной сигнализации непрерывного действия, системы управления преобразователями электровоза, релейной защиты, автоматики, связи и вычислительной техники. В способе и устройстве снижения послекоммутационных колебаний напряжения на токоприемнике электровоза производят задержку управления плечами преобразователя, равную полупериоду собственных колебаний напряжения тяговой сети. Собственные колебания в контактной сети выявляют через спектральный анализ. Спектральный анализ напряжения контактной сети производят на базе микроконтроллеров, используя быстрое преобразование Фурье. Напряжение контактной сети через датчик напряжения поступает на вход блока согласования датчика напряжения с микроконтроллера. Микроконтроллер по заданному алгоритму осуществляет спектральный анализ гармонических колебаний питающей сети, выделяет гармонику с наибольшей амплитудой и производит расчет изменения угла запаздывания включения плеч выпрямительно-инверторного преобразователя (ВИП) импульсами с фазой αр. По сигналам блока управления ВИП происходит чередование и распределение импульсов управления по ВИП-ам и их плечам. Созданная адаптивная система разнофазного управления ВИП электровоза позволяет независимо от места расположения электровоза на фидерной зоне (изменения параметров контактной сети) максимально уменьшать амплитуды искажающих напряжение гармоник, соответствующих частотам этих колебаний, что ведет к снижению коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения и, в целом, к повышению качества электрической энергии в контактной сети. Для того чтобы внешняя характеристика преобразователя снижалась незначительно, необходимо так же, как и в типовом способе, чередовать отклонения регулируемого угла для каждой секции в разные полупериоды. 2 н.п. ф-лы, 8 ил.
Description
Способ предназначен для использования на электроподвижном составе и относится, к алгоритму управления исполнительным устройством - выпрямительно-инверторным преобразователем напряжения.
Применение тиристорных выпрямителей в статических преобразователях электровозов однофазно-постоянного тока (иная формулировка однофазного синусоидального тока промышленной частоты 50 Гц) в России и за рубежом дало возможность производить управление коллекторными тяговыми двигателями путем плавной регулировки напряжения на них. Это осуществляется изменением моментов отпирания соответствующих плеч выпрямительно-инверторного преобразователя (ВИП) электровоза в пределах периода питающего напряжения (фиг.1).
Однако эксплуатация таких электровозов, наряду с достоинствами силовых схем тиристорных преобразователей, выявила и ряд их недостатков по сравнению с электровозами, оборудованными неуправляемыми полупроводниковыми диодами. Вопросы надежности работы технических средств электровозов всегда были актуальными, и им уделялось большое внимание в научных исследованиях [1].
Согласно штатному алгоритму (фиг.2) работы системы управления электровозов с плавным регулированием напряжения (ВЛ80Р, ВЛ85 и другие электровозы с тиристорными преобразователями) коммутация тока всех ВИП обеих секций происходит одновременно. В момент начала коммутации часть обмоток тягового трансформатора каждой секции электровоза начинает работать в режиме короткого замыкания. Одновременное начало коммутации всех преобразователей обусловливает резкое уменьшение напряжения на токоприемнике. Однако мгновенного снижения напряжения не происходит, так как вследствие наличия в тяговой сети распределенных индуктивностей и емкости возникают свободные колебания напряжения (первый закон коммутации). Электромагнитные колебания, возникающие в результате этого, разделяются на два типа: естественная коммутация (1) и коммутация при фазовом регулировании напряжения на тяговом электрическом двигателе (2) (фиг.3).
Известен способ управления тиристорными преобразователями электровоза (фиг.4) [2] с применением разрядного диодного плеча, позволяющий снизить электромагнитные колебания напряжения в зоне естественной коммутации (основной коммутации) (1 на фиг.3). Но при использовании данного алгоритма задачу улучшения качества напряжения в контактной сети удалось решить только при протекании основной коммутации тока тиристоров плеч ВИП, а при фазовом регулировании (2 на фиг.3) на каждой зоне свободные колебания остались без изменения и могли в амплитуде достигать напряжения питающей сети.
Наиболее близким техническим решением стал способ разнофазного управления (РФУ), предложенный сотрудниками Всероссийского научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (ВНИИЖТ) [3], заключающийся в разнесении во времени начал, а также окончаний коммутации различных групп преобразователей (на 8-9 электрических градусов по углам α0 и αp) (фиг.5). В теории это должно было позволить снизить вынужденный скачок напряжения при включении и выключении каждой группы преобразователей и амплитуду свободных колебаний напряжения на токоприемнике. Однако на практике способ, предложенный ВНИИЖТом не получил распространения ввиду наличия существенных недостатков.
Основные недостатки существующего способа РФУ:
- разнофазность управления достигается постоянным увеличением угла открытия тиристоров преобразователя на 8-9 электрических градусов (как по углам α0, так и по αр), а это в свою очередь значительно снижает внешние характеристики преобразователя (ВИП);
- снижение коэффициента мощности электровоза при реализации предлагаемого алгоритма;
- мощность электровоза в часовом и продолжительном режиме несколько ниже, чем при типовом способе управления, происходит и некоторое снижение скорости;
- постоянство сдвига угла открытия тиристоров преобразователя на 8-9 электрических градусов не дает полного эффекта снижения высокочастотных колебаний напряжения контактной сети из-за изменения индуктивности и емкости тяговой сети (в зависимости от удаления от тяговой подстанции).
Предлагается способ РФУ с использование разрядного диодного плеча [3], позволяющего отказаться от использования в алгоритме управления αзад для α0, и с использованием адаптивной системы (фиг.6). Предлагается производить задержку управления плечами преобразователя, равной полупериоду собственных колебаний напряжения тяговой сети. Собственные колебания в контактной сети планируется выявлять через спектральный анализ. Спектральный анализ напряжения контактной сети предполагается производить на базе микроконтроллеров, используя быстрое преобразование Фурье (БПФ). Напряжение контактной сети через датчик напряжения (3) поступает на вход блока согласования датчика напряжения (4) с микроконтроллером (5). Микроконтроллер (5) по заданному алгоритму осуществляет спектральный анализ гармонических колебаний питающей сети, выделяет гармонику с наибольшей амплитудой и производит расчет изменения угла запаздывания включения плеч ВИП импульсами с фазой αр. По сигналам блока управления ВИП (БУВИП) (гальваническая развязка и выходные ключи) (6) происходит чередование и распределение импульсов управления по ВИПам и их плечам. Датчик напряжения (3), блок согласования датчика напряжения (4), микроконтроллер (5), блоки гальванической развязки и выходных ключей (6) запитываются от источника питания (7).
Созданная адаптивная система разнофазного управления ВИП электровоза позволяет независимо от места расположения электровоза на фидерной зоне (изменения параметров контактной сети) максимально уменьшать амплитуды искажающих напряжение гармоник, соответствующих частотам этих колебаний, что ведет к снижению коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения и, в целом, к повышению качества электрической энергии в контактной сети.
Для того чтобы внешняя характеристика преобразователя снижалась незначительно, необходимо так же как и в способе-прототипе [3], чередовать отклонения регулируемого угла для каждой секции в разные полупериоды (фиг.7).
Работа предлагаемого алгоритма (фиг.8) заключается в следующем:
- на 1-й зоне регулирования:
На первой секции в первый полупериод питающего напряжения на тиристорное плечо V3 и V6 (VS3, VS6 на фиг.1) подается импульс управления αp, a на соответствующее плечо второй секции подается импульс αр+αзад~ (знак «~» означает, что значение угла αзад является переменным, т.е. рассчитывается адаптивной системой, в зависимости от положения электровоза на фидерной зоне). На α0 задержанный импульс не подается, т.к. отрицательный участок напряжения (1 на фиг.3) замыкается на разрядное диодное плечо [3]. Во второй полупериод, для того чтобы не снижалась внешняя характеристика преобразователя, наоборот, на первой секции на тиристорное плечо V4, V5 подается импульс управления αр+αзад~, в то же время на второй секции на эти же плечи подается импульс αp.
- на 2-й зоне регулирования:
На первой секции в первый полупериод питающего напряжения на тиристорное плечо V1 (VS1 на фиг.1) подается импульс управления αp, а на соответствующее плечо второй секции подается импульс αр+αзад~ (знак «~» означает, что значение угла αзад является переменным, т.е. рассчитывается адаптивной системой, в зависимости от положения электровоза на фидерной зоне). На α0 задержанный импульс не подается, т.к. отрицательный участок напряжения (1 на фиг.3) замыкается на разрядное диодное плечо [3]. Во второй полупериод, для того чтобы не снижалась внешняя характеристика преобразователя, наоборот, на первой секции на тиристорное плечо V2 подается импульс управления αр+αзад~, в то же время на второй секции на это же плечо подается импульс αp.
- на 3-й зоне регулирования:
На первой секции в первый полупериод питающего напряжения на тиристорное плечо V3 (VS3 на фиг.1) подается импульс управления αр, а на соответствующее плечо второй секции подается импульс αр+αзад~ (знак «~» означает, что значение угла αзад является переменным, т.е. рассчитывается адаптивной системой, в зависимости от положения электровоза на фидерной зоне). На α0 задержанный импульс не подается, т.к. отрицательный участок напряжения (1 на фиг.3) замыкается на разрядное диодное плечо [3]. Во второй полупериод, для того чтобы не снижалась внешняя характеристика преобразователя, наоборот, на первой секции на тиристорное плечо V4 подается импульс управления αр+αзад~, в то же время на второй секции на это же плечо подается импульс αр.
- на 4-й зоне регулирования:
На первой секции в первый полупериод питающего напряжения на тиристорное плечо V1 (VS1 на фиг.1) подается импульс управления αр, а на соответствующее плечо второй секции подается импульс αр+αзад~ (знак «~» означает, что значение угла αзад является переменным, т.е. рассчитывается адаптивной системой, в зависимости от положения электровоза на фидерной зоне). На α0 задержанный импульс не подается, т.к. отрицательный участок напряжения (1 на фиг.3) замыкается на разрядное диодное плечо [3]. Во второй полупериод, для того чтобы не снижалась внешняя характеристика преобразователя, наоборот, на первой секции на тиристорное плечо V2 подается импульс управления αр+αзад~, в то же время на второй секции на это же плечо подается импульс αp.
Предлагаемый способ реализации РФУ позволит исключить вышерассмотренные недостатки.
Технический результат при реализации предлагаемого способа снижения послекоммутационных колебаний напряжения на токоприемнике электровоза:
- повышается качество напряжения в контактной сети;
- продлится срок службы изоляции электрических машин и аппаратов;
- повысится надежность работы устройств сигнализации, централизации, блокировки (СЦБ), автоматической локомотивной сигнализации непрерывного действия (АЛСН), системы управления преобразователями электровоза, релейной защиты, автоматики, связи и вычислительной техники.
Список литературы
1. Тихменев Б.Н., Кучумов В.А. Электровозы переменного тока с тиристорными преобразователями. - М.: Транспорт, 1988. - 311 с.
2. Способ управления многозонным выпрямителем однофазного переменного тока. Пат. №2322749, Рос. Федерация: №2006140957/09, МПК Н02М 5/42/; заявл. 20.11.06; опубл. 20.04.2008.
3. Кучумов В.А., Находкин В.В., Широченко Н.Н. Технико-экономические показатели тиристорных электровозов переменного тока с разнофазным управлением. // Вестник Всероссийского научно-исследовательского и проектно-конструкторского института электровозостроения. 1987. №3. С.15-18.
Claims (2)
1. Способ снижения послекоммутационных колебаний напряжения на токоприемнике электровоза, представляющий собой алгоритм разнофазного управления выпрямительно-инверторного преобразователя электровоза по углу α0 и αр с постоянным разнесением во времени начал, а также окончаний коммутации различных групп преобразователей (угол задержки - αзад) на 8-9 электрических градусов и чередованием задержки по секциям электровоза в различные полупериоды напряжения, отличающийся тем, что используется адаптивное разнофазное управление плечами преобразователя с переменным углом задержки (αзад~), равным полупериоду собственных колебаний напряжения тяговой сети, выявлять длительность которых предлагается, используя адаптивную систему управления, с совместным использованием алгоритма управления плечами преобразователя с применением диодного разрядного плеча.
2. Устройство снижения послекоммутационных колебаний напряжения на токоприемнике электровоза для осуществления заявленного способа, отличающийся тем, что адаптивная система управления изменения угла регулирования αp изготовлена на базе контроллеров или микропроцессоров, в которых напряжение контактной сети через датчик поступает на вход блока согласования датчика напряжения с контроллером или микропроцессором, который по заданному алгоритму осуществляет спектральный анализ гармонических колебаний питающей сети, выделяет гармонику с наибольшей амплитудой и производит расчет изменения фазы угла регулирования, подаваемого на плечи выпрямительно-инверторного преобразователя.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009109459/07A RU2435288C2 (ru) | 2009-03-16 | 2009-03-16 | Способ снижения послекоммутационных колебаний напряжения на токоприемнике электровоза и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009109459/07A RU2435288C2 (ru) | 2009-03-16 | 2009-03-16 | Способ снижения послекоммутационных колебаний напряжения на токоприемнике электровоза и устройство для его осуществления |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009109459A RU2009109459A (ru) | 2010-09-27 |
| RU2435288C2 true RU2435288C2 (ru) | 2011-11-27 |
Family
ID=42939768
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009109459/07A RU2435288C2 (ru) | 2009-03-16 | 2009-03-16 | Способ снижения послекоммутационных колебаний напряжения на токоприемнике электровоза и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2435288C2 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2660189C1 (ru) * | 2014-12-23 | 2018-07-05 | Нр Электрик Ко., Лтд | Способ управления коммутацией и устройство управления коммутацией |
| RU2735440C1 (ru) * | 2017-12-07 | 2020-11-02 | Нр Электрик Ко., Лтд | Способ и устройство согласованного управления для последовательных вентильных групп преобразователя напряжения |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112598945A (zh) * | 2020-11-19 | 2021-04-02 | 国网宁夏电力有限公司培训中心 | 一种基于虚拟现实的继电保护试验仿真系统及方法 |
-
2009
- 2009-03-16 RU RU2009109459/07A patent/RU2435288C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2660189C1 (ru) * | 2014-12-23 | 2018-07-05 | Нр Электрик Ко., Лтд | Способ управления коммутацией и устройство управления коммутацией |
| RU2735440C1 (ru) * | 2017-12-07 | 2020-11-02 | Нр Электрик Ко., Лтд | Способ и устройство согласованного управления для последовательных вентильных групп преобразователя напряжения |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009109459A (ru) | 2010-09-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104090182B (zh) | 交流电气化铁道牵引网阻抗频率特性测试装置 | |
| AU772748B2 (en) | Control of series-resonant inductive pickups | |
| RU2505903C1 (ru) | Комбинированная установка для компенсации реактивной мощности и плавки гололеда (варианты) | |
| CN204205599U (zh) | 一种电子式馈线有载调压装置 | |
| CN106849678B (zh) | 多逆变器并联感应电能传输系统的功率调节方法 | |
| CN102328601A (zh) | 一种高功率因数高性价比能馈式牵引供电系统 | |
| CN107623466B (zh) | 一种交直交牵引传动系统的制动装置及制动方法 | |
| RU2435288C2 (ru) | Способ снижения послекоммутационных колебаний напряжения на токоприемнике электровоза и устройство для его осуществления | |
| CN101348086B (zh) | 脉动直流牵引供电系统 | |
| CN202005001U (zh) | 镀锡工艺中软熔用大功率中频加热电源 | |
| Elango et al. | Mitigation of voltage sag by using distribution static compensator (D-STATCOM) | |
| RU2467893C1 (ru) | Устройство для компенсации реактивной мощности электроподвижного состава | |
| CN104052049A (zh) | 直流智能电网 | |
| CN208986607U (zh) | 一种低压配电网三相线路低电压治理系统 | |
| RU2467892C1 (ru) | Способ повышения энергетических показателей электровоза переменного тока и качества электрической энергии на токоприемнике при его работе и устройство для его осуществления | |
| CN104092270A (zh) | 一种适用于纯电动公交充电站的直流供电系统及其充电站 | |
| CN111355204A (zh) | 一种模块化高频融冰激励电源 | |
| Li et al. | Study of single-phase HFAC microgrid based on Matlab/Simulink | |
| DJEGHADER et al. | Filtering of harmonics in dc traction substation system | |
| RU2727707C1 (ru) | Способ разнофазного управления выпрямительно-инверторными преобразователями электровоза переменного тока | |
| CN102664379A (zh) | 等效24脉波不控整流直流融冰装置 | |
| CN203406617U (zh) | 单相分补的动态无功功率补偿装置 | |
| CN104283232B (zh) | 一种用于轻型直流输电系统单元直流侧电压平衡控制方法 | |
| CN108777468B (zh) | 一种多功能集约型直流融冰装置 | |
| CN106374495A (zh) | 一种模块化多电平的电气铁路电网侧电能质量优化变流器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130317 |