The effect of inductance at the input of the rectifier-purpose converter on the basis of the IGBT transistor of the alternating current electric locomotive on the performance of its shoulders with a parallel connection of branches
Keywords:
AC electric locomotive, rectifier-inverter converter, parallel connection, performance, IGBT transistorAbstract
In the current reality, with the railway lines of the Eastern Range increasing freight turnover, there is an urgent need for a powerful traction rolling stock that performs ton-kilometer work. The energy efficiency of AC electric locomotives with a collector traction drive has remained at a relatively low level for a long time. In this connection, developments in the field of increasing the power factor of AC electric locomotives are relevant. Such developments include an IGBT based rectifier-inverter converter designed and tested by scientists of Irkutsk State Transport University. The operation of such a converter on an electric locomotive can increase its power factor by at least 13 % in traction mode and by 46% in regenerative braking mode. The arms of the power block of IGBT-based rectifier-inverter converter on condition of ensuring the current margin, have four parallel branches, each branch containing an IGBT connected in series with a power diode. When they are connected in parallel, it is necessary to take into account many features, one of the most important being the effect of inductances in circuits on the performance of the converter. Therefore, this article considers the influence of the inductance from the converter input on the current distribution along the parallel branches of the arm based on IGBT, taking into account the inductance of the power buses connecting the parallel branches. To conduct the research, in the program by SimInTech, a converter arm with a parallel connection of four IGBTs was modelled. Based on the simulation results, diagrams of current distribution along parallel branches were obtained depending on the value of the inductance at the converter input. The information obtained allows to draw conclusions about how a change in the inductance at the input of the converter affects the performance of the IGBT-based rectifier-inverter converter.
References
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).
