CC BY
45
Кандидат технических наук, доцент кафедры «Инфокоммуникационные системы и информационная безопасность», ОмГУПС.
Тел.: +7 (3812) 31-06-94.
Уткина Анастасия Владимировна
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).
Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.
Аспирант кафедры «Инфокоммуникационные системы и информационная безопасность», ОмГУПС.
E-mail: [email protected]
Медведева Анна Александровна
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).
Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.
Аспирант кафедры «Инфокоммуникационные системы и информационная безопасность», ОмГУПС.
E-mail: [email protected]
БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ
Кандаев, В. А. Распределение токов и потенциалов в системе подземных сооружений в поле блуждающих токов [Текст] / В. А. Кандаев, К. В. Авдеева, А. В. Уткина, А. А. Медведева // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск. - 2016. -№ 2 (26). - С. 78 - 91.
Utkina Anastasia Vladimirovna
Omsk State Transport University (OSTU).
35, Marx st., Omsk, 644046, the Russion Federation.
Post-graduate student of the department «Information and communication systems and information secu-rity», OSTU.
E-mail: [email protected]
Medvedeva Anna Alexandrovna
Omsk State Transport University (OSTU).
35, Marx st., Omsk, 644046, the Russion Federation.
Post-graduate student of the department «Information and communication systems and information secu-rity», OSTU.
E-mail: [email protected]
BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION
Kandaev V. A., Avdeeva K. V., Utkina A. V., Medvedeva A. A. Current and potential distributions in a system of underground constructions under the stray currents influence. Journal of Transsib Railway Studies, 2016, vol. 26, no. 2, pp. 78 - 91. (In Russian).
УДК 629.423.1:629.423.31:621.316.727
Ю. М. Кулинич, С. А. Шухарев
Дальневосточный государственный университет путей сообщения (ДВГУПС), г. Хабаровск, Российская Федерация
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭКСТРЕМАЛЬНОГО РЕГУЛЯТОРА КАК СРЕДСТВА ПОВЫШЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ ТИРИСТОРНОГО
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
Аннотация. Рассмотрено устройство для компенсации реактивной мощности электровоза, выполненного на базе регулируемого пассивного компенсатора. Такая конфигурация компенсатора позволяет повысить коэффициент мощности электровоза во всех режимах его работы за счет приближения значения коэффициента мощности к его максимально возможным значениям. Управление компенсатором осуществляется методом экстремального регулирования напряжения на выходе автономного инвертора напряжения. Математическое моделирование работы электровоза с таким компенсатором, выполненное в пакете Matlab, показало возможность повышения коэффициента мощности до значения 0,98.
Ключевые слова: электровоз, компенсатор реактивной мощности, коэффициент мощности, система экстремального регулирования, модель тягового трансформатора, модель тягового электродвигателя.
Yuri M. Kulinich, Sergey A. Shuharev
Far Eastern State Transport University (FESTU), Khabarovsk, the Russian Federation
USE EXTREMUM CONTROL SYSTEM FOR THE INCREASE POWER FACTOR
IN THYRISTOR CONVERTER
Abstract. In the paper the device for reactive power compensation for the electric locomotives based on passive adjustable compensator was described. This configuration of the compensator improve the power factor of the electric
locomotive in all operational modes and raise value of the power factor to its maximum possible value. The management of the compensator unit is based on the extremum seeking control autonomous voltage inverter. Mathematical modeling of electric locomotive showed increase the power factor to a value of 0,98.
Keywords: electric locomotive, compensator of reactive power, power factor, extremum control system, model traction transformer, model traction motor.
Одним из приоритетных направлений принятой в ОАО «РЖД» энергетической стратегии развития железнодорожного транспорта до 2030 года является рациональное использование топливно-энергетических ресурсов за счет повышения энергетических показателей эксплуатируемого и перспективного подвижного состава. В области научных исследований предусматривается повышение коэффициента мощности и коэффициента полезного действия электровозов за счет применения компенсаторов реактивной мощности (КРМ).
В настоящее время основную часть эксплуатируемого парка составляют электровозы переменного тока с выпрямительно-инверторными преобразователями, имеющими низкий коэффициент мощности, достигающий значения 0,84 лишь в конце четвертой зоны регулирования. Эксплуатация таких электровозов приводит к значительному увеличению реактивной мощности тяговой сети. Согласно расчетам [1] протекание в тяговой сети 1 А реактивного тока вызывает в пять - семь раз большие потери напряжения, чем передача 1 А активного тока. Таким образом, повышение энергетических показателей электровозов с зонно-фазовым регулированием напряжения остается актуальной задачей.
В настоящее время имеется опыт применения на электровозах переменного тока различных типов пассивных компенсаторов реактивной мощности, состоящих из последовательно соединенных конденсатора C и индуктивности L. Компенсатор подключается к вторичной обмотке тягового трансформатора через электронный ключ, состоящий из двух встречно-параллельно соединенных тиристоров. Параметры LC-цепи рассчитываются из условия компенсации реактивной мощности электровоза в номинальном режиме его работы.
Известно, что коэффициент мощности электровоза Км определяется отношением потребленной активной мощности P к полной мощности S:
P P
Км = Т = I 7 7 = (!)
S л/P + Q
Из соотношения (1) следует, что максимальное значение коэффициента мощности можно достичь за счет уменьшения потребления реактивной мощности Q. Так как электровоз представляет собой активно-индуктивную нагрузку, в качестве компенсатора используется конденсатор. Если через конденсатор компенсатора протекает емкостный ток, равный и противоположный по фазе индуктивному току нагрузки, то достигается полная компенсации реактивной мощности. При этом электровоз потребляет из сети только активную мощность, реализуемую в тяговых электродвигателях. Для полной компенсации реактивной мощности электровоза должно выполняться соотношение Q3JI = ^, т. е. реактивная мощность компенсатора Q определяется реактивной мощностью электровоза Q .
В свою очередь реактивная мощность Q^M определяется емкостью конденсатора C компенсатора и напряжением Uc на его обкладках:
Qkpm =oCUC . (2)
Нерегулируемый КРМ для отечественного электроподвижного состава предложен сотрудниками ВНИИЖТа [2]. Принцип работы устройства заключается в сокращении отставания фазы ф первой гармоники потребляемого электровозом тока и повышения коэффициента мощности за счет увеличения еоБф.
Реактивная мощность неуправляемого КРМ выбирается из условия компенсации реактивной мощности в номинальном режиме работы электровоза. В отличных от номинального режимах работы происходит либо перекомпенсация, либо недокомпенсация реактивной мощности, что является существенным недостатком такого компенсатора.
Для устранения недостатка нерегулируемого КРМ предложена схема переключаемого пассивного КРМ [3], изменяющая мощность компенсатора в зависимости от реактивной мощности электровоза. Согласно выражению (2) реактивную мощность пассивного компенсатора ^ можно изменить за счет изменения напряжения на конденсаторе компенсатора.
На практике это реализуется путем подключения КРМ к различным секциям вторичной обмотки тягового трансформатора с разными напряжениями. Испытания переключаемого КРМ на электровозе 3ЭС5К показали [4], что среднее значение во всем диапазоне токовых нагрузок сохраняется на уровне 0,9. Таким образом, переключаемый КРМ позволяет повысить коэффициент мощности в нескольких фиксированных режимах работы электровоза.
Однако полная компенсация реактивной мощности электровоза может быть достигнута только в случае изменения реактивной мощности компенсатора одновременно с изменением реактивной мощности электровоза. Структурная схема регулируемого пассивно компенсатора, реализующая такой подход, разработана в ДВГУПСе [5] (рисунок 1).
Тр
II
III Ы2
Рисунок 1 - Структурная блок-схема регулируемого пассивного КРМ
Трансформатор (Тр), выпрямительно-инверторный преобразователь (ВИП) и тяговый двигатель (ТЭД) представляют собой штатную схему электровоза. Силовую часть регулируемого компенсатора составляют пассивный £С-фильтр с последовательно подключенным автономным инвертором напряжения (АИНом).
В замкнутом контуре электрической цепи, состоящем из вторичной обмотки трансформатора Тр, емкости C, индуктивности L и АИНа, в соответствии со вторым законом Кирхгофа выполняется соотношение:
и2 + ивд = иь + ис.
(3)
где и2 - напряжение на вторичной обмотке тягового трансформатора, В;
вд
- вольтодобавочное напряжение, В;
иь - напряжение на индуктивности компенсатора, В; ис - напряжение на конденсаторе компенсатора, В.
Изменение реактивной мощности компенсатора, в соответствии с выражением (2), происходит за счет изменения напряжения ис на конденсаторе компенсатора. В этой связи при постоянном напряжении вторичной обмотки трансформатора регулирование напряжения ис осуществляется за счет изменения напряжения мвд на выходе АИНа. В этом случае
напряжение на конденсаторе ис (при малом значении иь ) определяется суммарным напряжением вторичной обмотки трансформатора и2 и добавочным напряжением ивд, формируемым АИНом.
Блок управления инвертором (БУИ) формирует управляющие воздействия для автономного инвертора напряжения в соответствии с вычисленной с помощью датчиков напряжения (ДН) и тока (ДТ) реактивной мощностью электровоза. АИН формирует на своем выходе такое добавочное напряжение ивд, которое изменяет реактивную мощность компенсатора
бюм, при котором выполняется равенство Qэл = ^ во всех режимах работы электровоза. Таким образом, благодаря плавному изменению реактивной мощности компенсатора достигается полная компенсация реактивной мощности электровоза во всех режимах его работы.
При анализе структуры управления компенсатором (см. рисунок 1) реактивной мощности было установлено, что она может быть существенно упрощена в случае применения системы экстремального регулирования [6], которая для компенсатора реактивной мощности не предусматривает непосредственного вычисления реактивной мощности электровоза. В этом случае управление компенсатором сводится к достижению и поддержанию экстремально высоких значений коэффициента мощности за счет пошагового изменения напряжения вольтодобавки ивд. При этом значение коэффициента мощности находится в диапазоне,
определяемом зоной нечувствительности регулятора. Таким образом, в случае применения экстремального регулятора все изменения в структуре компенсатора сводятся только к изменению способа регулирования напряжения мвд инвертора [7]. Система экстремального регулирования может быть применена для компенсатора, имеющего параболическую зависимость регулируемой величины с одним экстремумом. Назначение системы управления компенсатором сводится к регулированию напряжения ивд, при котором коэффициент мощности будет максимален и поддерживается в заданном диапазоне. Структурная схема экстремального регулятора представлена на рисунке 2.
Экстремальный регулятор работает следующим образом: сигнал х с выхода объекта регулирования поступает на узел задержки 2 1, реализующий задержку координаты х на время одного шага работы регулятора. Элемент сравнения (ЭС) вычитает из текущего х предыдущее значения х^, а полученная разность Дх поступает на вход сигнум-реле (СР), осуществляющего выбор направления следующего шага поиска. Исполнительный элемент (ИЭ) изменяет управляющее воздействие (напряжение вольтодобавки) на входе объекта регулирования.
Х1 - х1-1
Рисунок 2 - Структурная схема экстремального регулятора
Таким образом, принцип работы системы управления сводится к сравнению показателя качества (коэффициента мощности) на текущем Q{xj) и предыдущем ) шагах поиска и выработке управляющего воздействия в соответствии с выражением:
Л§бдг = Ag • sign [Q (x^)-Q (xt )], (4)
где AgBW - приращение напряжения вольтодобавки на i-м шаге, Б;
Ag - шаг приращения напряжения вольтодобавки, Б;
Q(xj_x) и Q(x) - значение коэффициента мощности на i-1 и i-м шагах.
При sigd\Q(xг._!)-Q(x)] = +1 направление приращения напряжения Д?вд (направление поиска) выбирается таким же, как на i — 1 -м шаге, а при sign\Q(xi у)—Q(xi)] = —1 приращение А^вд выбирается в противоположном направлении. Исполнительный элемент, выполненный на базе АИНа, изменяет напряжение на компенсаторе на величину Ag. Благодаря этому можно изменять реактивную мощность КРМ в сторону либо увеличения, либо уменьшения, при этом коэффициент мощности электровоза поддерживается на экстремально высоком уровне. При регулировании реактивной мощности значение находится в области зоны нечувствительности 5, которой соответствуют экстремально высокие значения коэффициента мощности. На рисунке 3 приведен пример работы экстремального регулятора, осуществляющего поиск максимального значения функции Q = f (g). Б качестве целевой функции может быть использован коэффициент мощности. Система управления в каждый период времени T изменяет управляющее воздействие на величину Ag, постепенно приближаясь к экстремуму, находящемуся в зоне нечувствительности 5 (заштрихованная на рисунке 3 область). От начальной точки 1 (см. рисунок 3) экстремальный регулятор начинает поиск максимального значения функции Q = f(g) и на следующем шаге (точка 2) вычисляется разность значений коэффициентов мощности AQ2_j . Из рисунка 3 следует, что в процессе поиска уменьшается значение AQ, а при входе в зону нечувствительности (начиная с точки 5) становится меньше 5 ( AQ6_5 <5 ).
Зона нечувствительности
Рисунок 3 - Пример схемы работы поиска
При неизменных параметрах объекта управления экстремальный регулятор будет совершать циклические поисковые действия, поддерживая показатель качества на экстремально высоком уровне.
Для проверки работоспособности преобразователя электровоза, оборудованного экстремальным регулятором, выполнено математическое моделирование работы отдельных узлов системы «тяговая подстанция - электровоз» в системе Matlab. Б разработанной модели использовался двенадцатиосный электровоз БЛ85, получающий питание от тяговой подстанции с напряжением 25 кБ. Тяговый трансформатор электровоза ОНДЦЭ-10000/25-82УХЛ2 моделировался нелинейным трансформатором Saturable Transformer, позволяющим реализо-
вать нелинейную характеристику намагничивания его сердечника. Кривая намагничивания задается в виде кусочно-линейной характеристики зависимости магнитного потока сердечника Ф от тока намагничивания i. В качестве материала магнитопровода трансформатора используется листовая холоднокатаная электротехническая сталь марки 3411, имеющая лучшие магнитные свойства по сравнению с горячекатаной. Значения Ф и i кривой намагничивания этой стали, определяющие параметры индуктивности намагничивания Lm, попарно вносятся в окно параметров модели нелинейного трансформатора Saturable Transformer, изображенного на рисунке 4.
Рисунок 4 - Схема модели нелинейного трансформатора: Яь Я2, Я3 - соответственно активные сопротивления первичной и вторичных обмоток трансформатора;
Ь\, Ь2, - индуктивности рассеяния соответственно первичной и вторичных обмоток трансформатора; Ят -активное сопротивление цепи намагничивания; Ьт - нелинейная индуктивность цепи намагничивания
Активное сопротивление цепи намагничивания Ят рассчитывается по паспортным данным мощности потерь холостого хода трансформатора [8] и номинального напряжения первичной обмотки.
В результате моделирования установлено, что действующее значение тока холостого хода ¡о составило 1,66 А, форма тока показана на рисунке 5. ¡о, А и В
u
8 40000
6 30000
4 20000
2 10000
0 0
-2 -10000
-4 -20000
-6 -30000
-8 -40000
0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 с
Рисунок 5 - Напряжение и ток холостого хода модели трансформатора
Из графика тока ¡0 видно, что в его форме присутствуют высшие гармонические составляющие. В результате анализа, выполненного методом быстрого преобразования Фурье, установлено, что наибольшей по величине является третья гармоника тока, амплитуда которой составила 33,3 % от амплитуды первой гармоники. Это соотношение соответствует классическому представлению о работе трансформатора, изложенному в работе [9].
За основу модели тягового электродвигателя выбран двигатель НБ-514 электровоза ВЛ85. Для полноты описания электромагнитных процессов, протекающих в электродвигателе, в модели учтено действие вихревых токов, проявляющих себя в переходных режимах работы. Расчетная схема включения двигателя показана на рисунке 6. С помощью индуктивного элемента £вх и сопротивления гвх учитываются потери от вихревых токов. Шунтирующее сопротивление гш постоянно подключено к обмотке возбуждения и служит для снижения пульсаций тока /в в этой обмотке.
Lex J
(я) km 'г -1 'lin
¡г ''tu 1-1
1—1
i7< ■ >J
Рисунок 6 - Схема модели тягового электродвигателя
Дифференциальные уравнения, описывающие работу двигателя [10], для удобства решения приведены к каноническому виду:
di„
1
dt L
я+д
U, - C уф - Г i - ri - L diB
d e я+д я в в в
т dOl L dt
'я = iB + im;
= iB^ -1,23^ - f(Ф) + R^O;
d
0,475L^ — (Ф - Oj) = iB^ - 5,29^ (Ф - Oj) - f(Ф) + R110.
(5)
(6)
(7)
(8)
В результате математического моделирования двигателя установлено, что кривая затухания противоЭДС двигателя согласуется с экспериментальными данными, полученными сотрудниками ВЭлНИИ (г. Новочеркасск). Расхождение между этими данными Я2, оцененное коэффициентом детерминации, составило 0,953, что свидетельствует о правомерности использования разработанной модели двигателя.
На рисунке 7 представлена модель системы «тяговая подстанция - электровоз, оборудованный КРМ с экстремальным регулятором».
Рисунок 7 - Блок-схема модели электровоза с экстремальным регулятором
Модель тяговой подстанции представлена идеальным источником синусоидального напряжения AC с последовательно включенными индуктивностью и активным сопротивлением TP, учитывающими параметры тяговой подстанции. Модель электровоза показана в виде тягового трансформатора Saturable Transformer, блока выпрямительно-инверторного преобразователя VIP BUVIP и цепи нагрузки, состоящей из блока тяговых двигателей TED.
Измерительный блок показан в виде модуля Measument lT с индикаторами энергетических показателей, представленными в правой части схемы. Алгоритм экстремального регулирования реализован в блоке Compensator.
В процессе моделирования принято: шаг приращения напряжения вольтодобавки Ag = 20 В, величина зоны нечувствительности 8 = 0,001, время одного цикла поиска T = 20 мс (период сетевого напряжения).
На рисунке 8 приведен график коэффициента мощности электровоза с включенным экстремальным регулятором.
Км
i
0,99
0,96
0,9? 0,94 0,93
0 0,? 1 2 2,3 3 3.3 с
Рисунок 8 - Результат работы экстремального регулятора
Из рисунка 8 следует, что после достижения экстремального значения коэффициента мощности, равного 0,98, система экстремального регулирования поддерживает его на этом уровне.
На основании изложенного можно сделать следующие выводы.
1. Использование в схеме пассивного компенсатора реактивной мощности экстремального регулятора позволяет эффективно компенсировать реактивную мощность электровоза с зонно-фазовым регулированием напряжения.
2. Результаты математического моделирования подтверждают правильность выбора экстремального регулятора в качестве системы автоматического управления компенсатором реактивной мощности.
Список литературы
1. Мамошин, Р. Р. Энергетика системы переменного тока [Текст] / Р. Р. Мамошин // Железнодорожный транспорт. - 1987. - № 9. - С. 69 - 70.
2. Широченко, Н. Н. Улучшение энергетики электровозов переменного тока [Текст] / Н. Н. Широченко, В. А. Татарников, З. Г. Бибинеишвили // Железнодорожный транспорт. -1988. - № 7. - С. 33 - 37.
3. Пат. 2212086 Российская Федерация, МПК Б60Ь 9/12 (2006.1) Устройство для компенсации реактивной мощности [Текст] / Кулинич Ю. М., Савоськин А. Н.; заявитель и патентообладатель ООО «ЭЛМЕХтранс А». - №2001127970/09; заявл. 16.10.2001; опубл. 10.09.2003, Бюл. № 24.
4. Копанев, А. С. Испытания системы компенсации реактивной мощности на электровозе 3ЭС5К [Текст] / А. С. Копанев, П. А. Хрипков, В. М. Волков // Вестник Всероссийского научно-исследовательского и проектно-конструкторского института электровозостроения. -Новочеркасск. - 2010. - Т. 2 (60). - С. 14 - 36.
5. Пат. 2467893 Российская Федерация, МПК В60Ь 9/00 (2006.1) Устройство для компенсации реактивной мощности электроподвижного состава [Текст] / Кулинич Ю. М.,
Духовников В. К.; заявитель и патентообладатель Дальневосточный гос. ун-т путей сообщения. - 2011115446/11; заявл. 19.04.2011; опубл. 27.11.2012, Бюл. №33.
6. Либерзон, Л. М. Шаговые экстремальный системы [Текст] / Л. М. Либерзон, А. Б. Родов. - М.: Энергия, 1969. - 96 с.
7. Заявка на изобретение 2015133534 Российская Федерация. Устройство для компенсации реактивной мощности электроподвижного состава / Кулинич Ю. М., Шухарев С. А. Заявл. 10.08.2015.
8. Тушканов Б. А. Электровоз ВЛ85: руководство по эксплуатации [Текст] / Б. А. Тушка-нов, Н. Г. Пушкарев, Л. А. Позднякова. - М.: Транспорт, 1992. - 480 с.
9. Кацман, М. М. Электрические машины: Учебник [Текст] / М. М. Кацман. - М.: Академия, 2008. - 496 с.
10. Кулинич, Ю. М. Адаптивная система автоматического управления гибридного компенсатора реактивной мощности электровоза с плавным регулированием напряжения: Монография [Текст] / Ю. М. Кулинич / Дальневосточный гос. ун-т путей сообщения. - Хабаровск, 2001. - 153 с.
References
1. Mamoshin R. R. AC Power System [Energetika sistemi peremennogo toka]. Zheleznodorozhnyi transport - Railway transport, 1987, no. 9, pp. 69 - 70.
2. Shirochenko N. N., Tatarnikov V. A., Bibineyshvili Z. G. Improving Energy AC locomotives [Uluchenie energetiki elektrovozov peremennogo toka]. Zheleznodorozhnyi transport - Railway transport, 1988, no. 7, pp. 33 - 37.
3. Kulinich Y. M., Savoskin A. N. Patent RU 2212086, 2003.
4. Kopanev A. S., Khripkov P. A., Volkov V. M. Test for reactive power compensation system locomotive 3ES5K [Ispitania sistemi kompensacii reactivnoi moshnosti na elektrovoze 3ES5K]. Vestnik Vserossiiskogo nauchno-issledovatel'skogo i proektno-konstruktorskogo instituta el-ektrovozostroeniia - Bulletin of the All-Russian Research and Design Institute of electric locomotive, 2010, V. 2 (60), pp. 14 - 36.
5. Kulinich Y. M., Duhovnikov V. K. Patent RU 2467893, 2012.
6. Liberson L. M. Shagovie ekstrmal'nie sistemi (Stepping Extreme system). Moscow, 1969, 96 p.
7. Kulinich Y. M., Shukharev S. A. Claim for a discovery RU 2015133534.
8. Tushkanov B. A., Pushkarev N. G., Pozdnyakova L. A. Elektrovoz VL85 (Electric locomotive VL85). Moscow, 1992, 480 p.
9. Katzman M. M. Elektricheskie mashini (Electric machines). Moscow, 2008, 496 p.
10. Kulinich Y. M. Adaptivnaa sistema avtomaticheskogo upravlenia gibridnogo kompensato-ra reaktivnoi moshnosti elektrovoza s plavnim regulirovaniem naprazenia: Monografiia (Adaptive automatic control system of the hybrid electric reactive power compensator with a smooth voltage regulation).
Khabarovsk, 2001, 153 p.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Кулинич Юрий Михайлович
Дальневосточный государственный университет путей сообщения (ДВГУПС).
Серышева ул., д. 47, г. Хабаровск, 680021, Российская Федерация.
Доктор технических наук, профессор кафедры «Локомотивы», ДВГУПС. Тел.: +7 (4212) 40-70-76. E-mail: [email protected]
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Kulinich Yuri Mikhailovich
Far Eastern State Transport University (FESTU). 47, Serysheva st. Khabarovsk, 680021, the Russion Federation.
Doctor of Technical Sciences, Professor of the department «Locomotive», FESTU. Phone: +7 (4212) 40-70-76. E-mail: [email protected]
Шухарев Сергей Анатольевич
Дальневосточный государственный университет путей сообщения (ДВГУПС).
Серышева ул., д. 47, г. Хабаровск, 680021, Российская Федерация.
Преподаватель кафедры «Локомотивы», ДВГУПС.
Тел.: +7 (4212) 40-70-76.
E-mail: [email protected]
БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ
Кулинич, Ю. М. Использование экстремального регулятора как средства повышения коэффициента мощности тиристорного преобразователя [Текст] / Ю. М. Кулинич, C. A. Шухарев // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск. - 2016. -№ 2 (26). - С. 91 - 100.
Shuharev Sergey Anatolevich
Far Eastern State Transport University (FESTU). 47, Serysheva st. Khabarovsk, 680021, the Russion Federation.
Lecturer of the department «Locomotive», FESTU. Phone: +7 (4212) 40-70-76. E-mail: [email protected]
BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION
Kulinich Y. M., Shuharev S. A. Use extremum control system for the increase power factor in thyristor converter. Journal of Transsib Railway Studies, 2016, vol. 26, no. 2, pp. 91 - 100. (In Russian).
УДК 621.331.5
Ю. В. Москалев, Г. Г. Ахмедзянов
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС), г. Омск, Российская Федерация
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕСТА РАЗМЕЩЕНИЯ И МОЩНОСТИ КОМПЕНСИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА В СИСТЕМЕ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ДВУХПУТНОГО УЧАСТКА ПО МИНИМУМУ ПОТЕРЬ АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ
Аннотация. В статье рассмотрен один из способов повышения энергетической эффективности системы тягового электроснабжения переменного тока магистральных железных дорог 25 кВ, 50 Гц. Предложенный подход позволяет определить оптимальное место размещения и мощность нерегулируемого устройства поперечной емкостной компенсации по критерию минимума потерь активной мощности в тяговой сети. Моделирование движения поездов на участке было выполнено с использованием мгновенных схем, описание системы тягового электроснабжения реализовано методом узловых потенциалов и комплексным методом, определение оптимальных значений реактивной мощности для всех возможных мест размещения компенсирующего устройства было рассчитано численным оптимизационным методом Хука - Дживса по критерию минимума потерь активной мощности в тяговой сети. Математическая модель позволяет учитывать элементы тяговой сети, графики движения поездов, изменение тяговых токов электровозов, схемы питания контактной сети. Предложенный подход был рассмотрен на примере тестовой задачи, в результате решения которой были определены оптимальное место размещения и необходимая реактивная мощность нерегулируемого компенсирующего устройства. Размещение компенсирующего устройства в определенном месте на участке позволит минимизировать потери мощности в контактной сети, рельсовой цепи и тяговых трансформаторах от протекания реактивной составляющей тока в среднем для всех мгновенных схем с различными тяговыми нагрузками. Одно нерегулируемое компенсирующее устройство на межподстанционной зоне позволяет снизить расход электроэнергии на тягу поездов на 1 - 2 %.
Ключевые слова: электроэнергия, компенсирующее устройство, тяга поездов, коэффициент мощности.
Yuriy V. Moskalev, Gayaz G. Ahmedzyanov
Omsk State Transport University (OSTU), Omsk, the Russian Federation
THE DEFINITION OF THE LOCATION AND CAPACITY OF THE COMPENSATING DEVICE IN THE AC ELECTRICAL POWER SYSTEM OF RAILWAYS BY MINIMUM
OF ACTIVE POWER LOSSES
Abstract. The article considers one of the ways of improving the energy efficiency of AC electrical system railways 25 kV, 50 Hz. The proposed approach allows to determine the optimal location and capacity of an unregulated device for
