Влияние индуктивности на входе выпрямительно-инверторного преобразователя на базе IGBT-транзисторов электровоза переменного тока на работоспособность его плеч при параллельном соединении ветвей
Ключевые слова:
электровоз переменного тока, выпрямительно-инверторный преобразователь, параллельное соединение, работоспособность, IGBT-транзисторАннотация
В текущих реалиях, когда железнодорожные магистрали Восточного полигона наращивают грузооборот, стоит острая необходимость в мощном тяговом подвижном составе, выполняющем тонно-километровую работу. Энергоэффективность электровозов переменного тока с коллекторным тяговым приводом долгое время остается на относительно низком уровне. В связи с чем актуальными являются разработки в области повышения коэффициента мощности электровозов переменного тока. К таким разработкам относится выпрямительно-инверторный преобразователь на базе IGBT-транзисторов, созданный и испытанный учеными Иркутского государственного университета путей сообщения. Работа такого преобразователя на электровозе способна повысить коэффициент его мощности не менее чем на 13 % в режиме тяги и на 46 % в режиме рекуперативного торможения. Плечи силового блока выпрямительно-инверторного преобразователя на базе IGBT-транзисторов, исходя из условия обеспечения запаса по току, имеют по четыре параллельные ветви, каждая ветвь содержит IGBT-транзистор, последовательно подключенный к силовому диоду. При их параллельном соединении необходимо учитывать множество особенностей, важнейшим из которых является влияние индуктивностей в цепях на работоспособность преобразователя. В данной статье рассмотрено влияние индуктивности со стороны входа преобразователя на распределение тока по параллельным ветвям плеча на базе IGBT-транзисторов с учетом индуктивности силовых шин, связывающих параллельные ветви. Для проведения исследования в программе, разработанной ООО «ЗВ Сервис» SimInTech смоделировано плечо преобразователя с параллельным соединением четырех IGBT-транзисторов. По результатам моделирования получены диаграммы распределения тока по параллельным ветвям в зависимости от величины индуктивности на входе преобразователя. Исследование позволяет сделать вывод о том, как изменение индуктивности на входе преобразователя влияет на работоспособность выпрямительно-инверторного преобразователя на базе IGBT-транзисторов.
Библиографические ссылки
Рационализировать перевозки // Гудок. 2022. № 168. сент. : электрон. газ. URL : https://gudok.ru/newspaper/?ID=1614134 (дата обращения 14.02.2023).
«PRO//Движение. Сибирь». Запрос на умную логистику и тяжеловесные поезда // Гудок. 2022. сент. : электрон. газ. URL: https://gudok.ru/content/freighttrans/1614107/ (дата обращения 14.02.2023).
Книга 5. Описание и работа. Электронное оборудование. Преобразователи // Электровоз магистральный 2ЭС5К (3ЭС5К). Руководство по эксплуатации. ИДМБ.661142.009РЭ (3ТС.001.012РЭ). Новочеркасск : ВЭлНИИ, 2005. 125 с.
Задорожный В.Л. Особенности электровозов серии «Ермак» с поосным регулированием силы тяги // Локомотив. 2019. № 10 (754). С. 11–16.
Знаенок В.Н., Линьков А.О., Мельниченко О.В. Выпрямительно-инверторный преобразователь электровоза на базе IGBT-транзисторов как способ повышения пропускной способности участков железной дороги // Изв. Транссиба. 2021. № 1 (45). С. 66–75.
Макашева С. И., Пинчуков П.С., Мельниченко О.В. Оценка потерь напряжения в тяговой сети при работе электровозов с выпрямительно-инверторными преобразователями на базе тиристоров и IGBT-транзисторов // Изв. Транссиба. 2022. № 3 (51). С. 112–125.
Власьевский С.В., Скорик В.Г., Буняева Е.В., Фокин Д.С. Повышение коэффициента мощности выпрямительно-инверторного преобразователя электровоза переменного тока в режимах тяги и рекуперативного торможения // Электроника и электрооборудование транспорта. 2011. № 1. С. 2–5.
Иванов В.С., Баринов И.А. Диодно-транзисторная база моторвагонного подвижного состава переменного тока // Моло-дая наука Сибири. 2018. № 1. С. 49–57.
Газизов Ю.В. Новый алгоритм управления полупроводниковыми преобразователями электровоза // Наука. Технологии Инновации : материалы Всерос. науч. конф. молодых ученых. Новосибирск, 2008. Т. 3. C. 88–90.
Тихменев Б.Н., Кучумов В.А. Электровозы переменного тока с тиристорными преобразователями. М. : Транспорт, 1988. 310 с.
Шрамко С.Г. Повышение эффективности эксплуатации электровозов переменного тока в режиме рекуперативного торможения // Вестн. Иркутск. гос. техн. ун-та. 2016. № 4 (111). С. 192–199.
Томилов В.С. Влияние блока балластных резисторов на КПД электрической цепи электровоза переменного тока // Вестн. Урал. гос. ун-та путей сообщ. 2022. № 3 (55). С. 138–144.
Линьков А.О. Совершенствование выпрямительной установки возбуждения тяговых двигателей электровоза перемен-ного тока в режиме рекуперативного торможения : дис. … канд. техн. наук. Омск, 2015. 177 с.
Яговкин Д.А. Совершенствование выпрямитель-инверторного преобразователя электровоза переменного тока и прин-ципа его управления в режиме тяги : дис. … канд. техн. наук. Иркутск. 2016. 178 с.
Проблемы параллельного и последовательного соединения IGBT. Ч. 1. Параллельная работа IGBT / А. Винтрих, У. Николаи, В. Турски и др. // Силовая электроника. 2013. Т. 4. № 43. С. 67–74.
Хофштоттер Н., Ламп И., Колпаков А. Параллельная работа IGBT при различных способах управления затворами // Силовая электроника. 2017. Т. 4. № 67. С. 12–23.
Колпаков А. Особенности параллельного соединения модулей IGBT // Компоненты и технологии. 2005. № 8 (52). С. 134–139.
Знаенок В.Н., Мельниченко О.В., Линьков А.О. Влияние конструкции силовых шин на токовую симметрию в ветвях плеча выпрямительно-инверторного преобразователя на IGBT-транзисторах при их параллельном включении // Изв. Транссиба. 2022. № 2 (50). С. 74–85.
Калантаров П.Л., Цейтлин Л.А. Расчет индуктивностей. Ленинград : Энергоатомиздат, 1986. 487 с.
Среда динамического моделирования SimInTech : программа // SimInTech : сайт. URL : https://simintech.ru/ (Дата обра-щения 14.02.2023).
