RU2729500C1 - Способ управления режимами тяги, выбега и горячего отстоя железнодорожного электроподвижного состава с входным однофазным широтно-импульсным преобразователем напряжения на его стоянке - Google Patents
Способ управления режимами тяги, выбега и горячего отстоя железнодорожного электроподвижного состава с входным однофазным широтно-импульсным преобразователем напряжения на его стоянке Download PDFInfo
- Publication number
- RU2729500C1 RU2729500C1 RU2019112147A RU2019112147A RU2729500C1 RU 2729500 C1 RU2729500 C1 RU 2729500C1 RU 2019112147 A RU2019112147 A RU 2019112147A RU 2019112147 A RU2019112147 A RU 2019112147A RU 2729500 C1 RU2729500 C1 RU 2729500C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rolling stock
- electric rolling
- value
- voltage
- current
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L5/00—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles
- B60L5/36—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles with means for collecting current simultaneously from more than one conductor, e.g. from more than one phase
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L9/00—Electric propulsion with power supply external to the vehicle
- B60L9/02—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using dc motors
- B60L9/08—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using dc motors fed from ac supply lines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области машиностроения. Управляют режимами тяги, выбега и горячего отстоя железнодорожного электроподвижного состава с входным однофазным широтно-импульсным преобразователем напряжения на его стоянке. При снижении полного потребляемого тока электроподвижного состава ниже заданного номинального значения увеличивают величину реактивной емкостной составляющей полного потребляемого тока. Величину реактивной емкостной составляющей увеличивают до тех пор, пока величина полного потребляемого тока не достигнет номинального значения и напряжение на токоприемнике электроподвижного состава не достигнет наибольшего допускаемого напряжения на токоприемнике железнодорожного электроподвижного состава при любых эксплуатационных режимах, кроме коммутационных. Достигается уменьшение потерь напряжения в контактной сети. 2 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к железнодорожной технике, в частности, к управлению режимом тяги, а также режимами выбега и горячего отстоя на стоянке электроподвижного состава (ЭПС), получающего питание от сети однофазного переменного тока и использующего для преобразования параметров электрической энергии однофазные преобразователи напряжения с широтно-импульсной модуляцией.
Известен способ управления режимом тяги ЭПС с тяговыми электродвигателями переменного тока, в частности асинхронными, получающих питание от контактной сети переменного тока и использующих для преобразования питающего напряжения однофазные преобразователи с широтно-импульсной модуляцией (4-квадрантные преобразователи), заключающийся в том, что угол запаздывания основной гармоники тока от основной гармоники напряжения на токоприемнике поддерживается постоянным и равным 0 эл. градусов (
J. Grundlegende Gesichtspunkte 
die Auslegung elektrischer Triebfahrzeuge mit asynchronen Fahrmotoren. - Elektrische Barmen, 45 (1974). H. 3, S. 52-59) - аналог.
Известное решение позволяет осуществлять непрерывное поддержание только тягового усилия, при наличии на токоприемнике напряжения величина которого находится внутри пределов по ГОСТ 6962-75. (Транспорт электрифицированный с питанием от контактной сети. Ряд напряжений), и близкого к единице коэффициента мощности в широком диапазоне изменения нагрузки. Реактивная составляющая потребляемого тока равна нулю, поэтому полный ток равен активному.
Недостатком известного решения является следующее:
- оно не предназначено для управления режимами выбега и горячего горячего при стоянке;
- напряжение на токоприемнике ЭПС с входным однофазным широтно-импульсным преобразователем напряжения может быть пониженным из-за работы сопутствующих электровозов и электропоездов предшествующих поколений;
По данным (Зайцев А.А., Ролле И.А., Евстафьева М.В., Сычугов А.Н., Теличенко С.А. Определение энергетических показателей электроподвижного состава переменного тока с помощью компьютерного моделирования. Электротехника, 2018, №10, с. 59-63.) на железных дорогах России на начало 2018 г. работает 5,5 тыс. таких электровозов; выпуск их продолжается. Следовательно, они сохранятся в действующем парке еще, как минимум 30-40 лет. Эти электровозы работают в режимах тяги и рекуперативного торможения с отстающим от напряжения током и коэффициент мощности на шинах тяговых подстанций существенно меньше единицы.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое решение, является уменьшение потерь напряжения за счет компенсации реактивной емкостной (индуктивной) составляющей тока в контактной сети.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе управления режимами тяги, выбега и горячего отстоя железнодорожного электроподвижного состава с входным однофазным широтно-импульсным преобразователем напряжения на его стоянке, при снижении полного потребляемого тока (I) электроподвижного состава ниже заданного номинального значения (Iн), для уменьшения потерь напряжения в контактной сети и компенсации реактивной мощности, увеличивают величину реактивной емкостной (индуктивной) составляющей (Iре) полного потребляемого тока до тех пор, пока величина полного потребляемого тока (I) не достигнет номинального значения (Iн), а напряжение на токоприемнике электроподвижного состава не достигнет наибольшего допускаемого напряжения на токоприемнике железнодорожного электроподвижного состава при любых эксплуатационных режимах, кроме коммутационных.
Способ, характеризующийся тем, что для увеличения длительности режима горячего отстоя на стоянке и сохранении прочности контактных проводов, поднимают все токоприемники электроподвижного состава.
Способ, характеризующийся тем, что для увеличения длительности режима горячего отстоя на стоянке, дополнительно подключают электрические соединители параллельно контактам токоприемников электроподвижного состава с контактными проводами.
В режиме тяги электро-подвижной состав (ЭПС) перемещается под действием создаваемых тяговыми электродвигателями вращающих моментов и реализуемых вследствие наличия сцепления движущих колес с рельсами. В режиме выбега ЭПС тяговые электродвигатели не создают вращающего момента и движение ЭПС определяют силы сопротивления движению, в том числе вызванные силой тяжести. Иными словами, выбег - можно рассматривать, например, как режим тяги, при котором ток в тяговых электродвигателях равен нулю. Горячий отстой - это длительная стоянка ЭПС с поднятым токоприемником в рабочем состоянии на приемо-отправочных станции или тракционных путях локомотивного или мотор-вагонного депо. Иными словами, горячий отстой можно рассматривать, например, как режим выбега, в случае, когда скорость движения ЭПС равна нулю.
В режимах выбега и горячего отстоя ЭПС может потреблять лишь небольшой активный ток. При изменении угла опережения основной гармоники тока ЭПС от основной гармоники напряжения на токоприемнике в пределах от нуля и почти до 90 град. ЭПС работает в тяговом режиме.
Заявляемый способ управления режимом тяги, а также режимами выбега и горячего отстоя на стоянке железнодорожного ЭПС с входным однофазным широтно-импульсным преобразователем напряжения, заключается в следующем: когда полный ток ЭПС становится меньше номинального его значения увеличивают величину реактивной емкостной составляющей потребляемого тока до тех пор, пока величина полного потребляемого тока I ЭПС не станет равной номинальному ее значению Iн.
При этом известно, что полный ток I вычисляется по формуле:
где Iа - активная составляющая тока,
Iре - реактивная составляющая тока;
Iн - номинальный ток.
Уравнение (1) должно выполняться, чтобы основное электрооборудование: обмотки тягового трансформатора и силовые полупроводниковые модули - не перегревались выше допустимой температуры.
Из уравнения (1) вытекает, что
где k - коэффициент эксплуатационного уменьшения величины реактивной составляющей тока, 0<k≤1.
Система управления режимом тяги в соответствии с векторной диаграммой должна выполнять это условие (2). Величина коэффициента k определяется из эксплуатационной целесообразности повышения напряжения на токоприемнике и выбирается для каждого конкретного случая.
Кроме того, процесс увеличения реактивной емкостной составляющей тока Iре следует прекратить после того, как напряжение на токоприемнике ЭПС достигнет наибольшего допускаемого напряжения на токоприемнике при любых эксплуатационных условиях, за исключением коммутационных режимов. Например, в соответствии с ГОСТ 6962-75, наибольшее допускаемое значение напряжения определено как 29 кВ.
В режимах тяги и выбега токоприемник ЭПС перемещается вдоль контактной сети и опасность превышения температуры и последующего пережога контактного провода отсутствует. Но в режиме горячего отстоя ЭПС его токоприемник неподвижен и возникает опасность его пережога в точке касания с контактным проводом. Для исключения такой ситуации, следует поднять все токоприемники ЭПС. Это позволит увеличить время протекания тока по каждому из токоприемников.
Однако, бывают ситуации, когда поднятия всех токоприемников недостаточно для исключения опасности пережога токоприемника. Поэтому необходимо заранее оборудовать место горячего отстоя ЭПС дополнительными электрическими соединителями, которые поднимают параллельно контактам токоприемников ЭПС с контактным проводом или двумя (при их наличии) контактными проводами.
Данное техническое решение обеспечит высокую надежность и энергетическую эффективность компенсации реактивной индуктивной мощности в контактной сети.
Предложенный новый способ управления режимом тяги, а также режимами выбега и горячего отстоя на стоянке железнодорожного электроподвижного состава с входным однофазным широтно-импульсным преобразователем напряжения возможно реализовать, например, на базе известной системы автоматического регулирования, поддерживающей заданное значение регулируемой величины, в данном случае напряжения на токоприемнике ЭПС («Проектирование систем управления электроподвижным составом. Под ред. Н.А. Ротанова, М., Транспорт, 1986 г., разделы 5.3 и 5.4, а также статья Германа-Галкина С.Г., Гаврилова С.В. «Исследование активного полупроводникового преобразователя в среде Matlab Simulink» в журнале Электротехника 2011 №4 с. 51-56).
Таким образом, при управлении режимами тяги, выбега и горячего отстоя на стоянке увеличивают величину реактивной емкостной составляющей потребляемого тока таким образом, чтобы величина полного тока стала равной номинальному ее значению, а напряжение на токоприемнике не превысило наибольшего допускаемого напряжения на токоприемнике железнодорожного ЭПС.
Claims (3)
1. Способ управления режимами тяги, выбега и горячего отстоя железнодорожного электроподвижного состава с входным однофазным широтно-импульсным преобразователем напряжения на его стоянке, заключающийся в том, что при снижении полного потребляемого тока (I) электроподвижного состава ниже заданного номинального значения (Iн) для уменьшения потерь напряжения в контактной сети и компенсации реактивной мощности увеличивают величину реактивной емкостной составляющей (Iре) полного потребляемого тока до тех пор, пока величина полного потребляемого тока (I) не достигнет номинального значения (Iн), а напряжение на токоприемнике электроподвижного состава не достигнет наибольшего допускаемого напряжения на токоприемнике железнодорожного электроподвижного состава при любых эксплуатационных режимах, кроме коммутационных.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для увеличения длительности режима горячего отстоя на стоянке и сохранения прочности контактных проводов поднимают все токоприемники электроподвижного состава.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для увеличения длительности режима горячего отстоя подключают дополнительные электрические соединители параллельно контактам токоприемников электроподвижного состава с контактными проводами.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019112147A RU2729500C1 (ru) | 2019-04-22 | 2019-04-22 | Способ управления режимами тяги, выбега и горячего отстоя железнодорожного электроподвижного состава с входным однофазным широтно-импульсным преобразователем напряжения на его стоянке |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019112147A RU2729500C1 (ru) | 2019-04-22 | 2019-04-22 | Способ управления режимами тяги, выбега и горячего отстоя железнодорожного электроподвижного состава с входным однофазным широтно-импульсным преобразователем напряжения на его стоянке |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2729500C1 true RU2729500C1 (ru) | 2020-08-07 |
Family
ID=72085398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019112147A RU2729500C1 (ru) | 2019-04-22 | 2019-04-22 | Способ управления режимами тяги, выбега и горячего отстоя железнодорожного электроподвижного состава с входным однофазным широтно-импульсным преобразователем напряжения на его стоянке |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2729500C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0214661A2 (en) * | 1985-09-10 | 1987-03-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Reactive power compensation apparatus |
| RU2212086C2 (ru) * | 2001-10-16 | 2003-09-10 | ООО "ЭЛМЕХтранс А" | Устройство для компенсации реактивной мощности |
| RU53627U1 (ru) * | 2005-10-25 | 2006-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" | Устройство для регулирования нагрузок тяговых двигателей электроподвижного состава |
| RU2467893C1 (ru) * | 2011-04-19 | 2012-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) | Устройство для компенсации реактивной мощности электроподвижного состава |
-
2019
- 2019-04-22 RU RU2019112147A patent/RU2729500C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0214661A2 (en) * | 1985-09-10 | 1987-03-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Reactive power compensation apparatus |
| RU2212086C2 (ru) * | 2001-10-16 | 2003-09-10 | ООО "ЭЛМЕХтранс А" | Устройство для компенсации реактивной мощности |
| RU53627U1 (ru) * | 2005-10-25 | 2006-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" | Устройство для регулирования нагрузок тяговых двигателей электроподвижного состава |
| RU2467893C1 (ru) * | 2011-04-19 | 2012-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) | Устройство для компенсации реактивной мощности электроподвижного состава |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kleftakis et al. | Optimal control of reversible substations and wayside storage devices for voltage stabilization and energy savings in metro railway networks | |
| US8684150B2 (en) | Control assembly and control method for supplying power to electrified rail vehicles | |
| Abrahamsson et al. | Use of converters for feeding of AC railways for all frequencies | |
| CN104901579B (zh) | 一种四象限变流型再生能量逆变回馈装置 | |
| Zhang et al. | A new hybrid simulation integrating transient-state and steady-state models for the analysis of reversible DC traction power systems | |
| CN104691343A (zh) | 基于大功率逆变器的电力机车制动系统 | |
| Yatsko et al. | Method to improve the efficiency of the traction rolling stock with onboard energy storage | |
| CN110649623A (zh) | 一种用于铁路牵引网的能量利用系统 | |
| Gelman | Braking energy recuperation | |
| Al-Ezee et al. | Aspects of catenary free operation of DC traction systems | |
| CN109532571B (zh) | 一种电气化铁路列车三相供电控制系统 | |
| RU2729500C1 (ru) | Способ управления режимами тяги, выбега и горячего отстоя железнодорожного электроподвижного состава с входным однофазным широтно-импульсным преобразователем напряжения на его стоянке | |
| Lopatkin et al. | Bi-directional high-voltage DC-DC-converter for advanced railway locomotives | |
| Popescu et al. | Improvement of power quality and energy efficiency in Bucharest metro traction substations | |
| SHIGEEDA et al. | Feeding-loss Reduction by Higher-voltage DC Railway Feeding System with DC-to-DC Converter | |
| RU157607U1 (ru) | Система тягового электроснабжения участка железной дороги переменного тока | |
| Iannuzzi et al. | Supercapacitor state of charge control based on changeover finite state controller for metro-train applications | |
| RU2583819C1 (ru) | Электропоезд высокоскоростной, энергосберегающий, экологический чистый и безопасный для людей | |
| Kumar et al. | Investigation on recuperation of regenerative braking energy using ESS in (Urban) rail transit system | |
| Endo et al. | Rational sizing of onboard EDLC and placement of charging facilities for a LRT system with intermittent power supply | |
| CN111923757B (zh) | 一种轨道列车的网侧变流系统及其控制方法 | |
| RU2790590C1 (ru) | Активная система тягового электроснабжения | |
| RU2646683C1 (ru) | Электропоезд высокоскоростной, энергосберегающий, экологически чистый и безопасный для людей | |
| CN110890845B (zh) | 一种高铁列车电力电子变压器级联输出均流控制方法 | |
| RU2725649C2 (ru) | Способ управления рекуперативным торможением железнодорожного электроподвижного состава с входным однофазным широтно-импульсным преобразователем напряжения |