CC BY
9
УДК 62
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ НА БАЗЕ СИСТЕМЫ ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Мао Чжэнь
Бакалавриат, Российский университет транспорта
Е-mail: 2359543443@qq.com
С развитием науки и техники в последние годы моя страна совершила крупный прорыв в области науки и техники. Однако из-за позднего начала и несовершенного развития система тяги постоянного тока не получила широкого распространения. В данной статье анализируется метод расчета потерь высокоскоростной железнодорожной сети на основе питания двигателя постоянного тока и параметры, требуемые при рабочем состоянии тяговой системы постоянного тока. Устанавливая комбинацию теории виртуального управления и технологии связи, синусоидальный сигнал SSWM во всем процессе работы железной дороги создается с использованием высокоскоростной железной дороги в качестве основного сетевого блока энергии для замены традиционных видов топлива. И тяга постоянного тока используется в различных сферах как удачное решение.
Ключевые слова: рекуперативное торможение, тяговое электроснабжение, электроснабжение локомотива, энергосистема.
HIGH-SPEED RAILWAY STUDY BASED ON DC TRACTION SUBSTATION SYSTEM
Mao Zhen
Undergraduate, Russian University of Transport
Е-mail: 2359543443@qq.com
With the development of science and technology in recent years, my country has made a breakthrough in science and technology. However, due to the late start and imperfect development, the DC traction system has not been widely adopted. This article analyzes the method for calculating the losses of a high-speed rail network based on the power supply of a DC mo tor and the parameters required in the operating state of a DC traction system. Establishing the combination of virtual control theory and communication technology, the SSWM sine waveform in the entire railway operation process is created using the high-speed railway as the main network power unit to replace traditional fuels. And DC traction is used in various fields as a good solution.
Keywords: regenerative braking, traction power supply, locomotive power supply, power system.
1 система тяговых подстанций постоянного тока
1.1 Схема тяговой подстанции постоянного тока
В железнодорожной системе тяговая линия электропередачи в основном передает электроэнергию посредством источника питания постоянного тока. [1, с 4 50] Итак, для тяговой подстанции переменного тока. Его основная функция состоит в том, чтобы преобразовывать мощность постоянного тока в мощность переменного тока и передавать ее на соответствующее оборудование, такое как электровозы и поезда; затем преобразовывать ее в мощность переменного тока и направлять на контактор или транспортное средство; напряжение преобразуется в ток переменного
тока и отправляется на выпрямитель или непосредственно формирует вторую гармонику, чтобы система реализовывала синусоидальное и отрицательное
демпфирующее торможение для обеспечения электропитания, поэтому тяговая подстанция постоянного тока представляет собой очень сложное и огромное целое.
В железнодорожной системе тяговая линия электропередачи в основном используется для обеспечения питания поезда, но из-за ее нелинейности напряжение тяговой сети нестабильно. Поэтому необходима подстанция постоянного тока.
В этой статье разработано обратное преобразование мощности постоянного тока. Чтобы высокоскоростная железная дорога
имела характеристики хорошего рабочего состояния и надежной работы, отвечала различным техническим требованиям и обеспечивала безопасную и стабильную работу поезда, в этой статье выбран однофазный полууправляемый источник постоянного тока переменного тока. режим питания в качестве объекта исследования для конкретного анализа и расчета; Для высокоскоростных поездов система тяги постоянного тока представляет собой сложную подстанцию, и ее основная функция заключается в инвертировании тягового двигателя для привода мощности нагрузки для реализации работы в режиме переменного тока. В практических приложениях в процессе рекуперативного торможения будут возникать различные проблемы, чтобы обеспечить стабильность и надежность источника питания постоянного тока. Следовательно, необходимо иметь определенную степень влияния на двигатель переменного тока.
(1) Сторона переменного тока принимает трехфазный режим постоянного тока с синхронным регулированием скорости постоянного напряжения;
(2) Функция прерывателя постоянного тока заключается в преобразовании электрической энергии нагрузки тягового двигателя в напряжение.
1.2 Технические требования к тяговым подстанциям постоянного тока
Чтобы обеспечить безопасную тягу поезда во время работы, должны быть выполнены следующие два аспекта: [2, с153]
(1) Технология прерывателя постоянного тока, которая реализует функцию источника питания путем переключения между сигналом переменного тока и источником питания переменного тока. Следовательно, если локомотив можно нормально затормозить, необходимо использовать прерыватель постоянного тока. Благодаря широкому спектру источников питания постоянного тока, простым схемам и простоте управления его применение относительно распространено.
(2) Форма преобразователя представляет собой схему инвертора с полным мостом. При проектировании следует учитывать, что тяговый ток относительно велик, а система должна иметь высокую надежность и стабильность.[3]
Основные технические требования к тяговой сети постоянного тока:
Чтобы железная дорога могла работать на высокой скорости, при ее проектировании необходимо учитывать различные факторы, [4] такие как: напряжение питания, ток и так далее. Поэтому необходимо сделать разумный выбор системы связи. В то же время это также оказывает определенное влияние на оборудование и линии подстанций. Следовательно, соответствующие значения
индекса параметра также должны быть определены в соответствии с реальной ситуацией; наконец, необходимо убедиться, что форма основной электропроводки соответствует структуре тяговой сети постоянного тока. Она состоит из различных электрооборудование, поэтому оно также имеет много характеристик в практических приложениях, потому что источник питания постоянного тока может напрямую питать электровоз. Таким образом, линия метрополитена должна проходить через множество сложных звеньев для подачи питания для обеспечения безопасной работы, а сама тяговая сеть метро представляет собой систему с большим набором нелинейных процессов и большим запаздыванием. стабильности и нормальной работы всей энергосистемы и даже могут быть понесены Огромные потери.
1.3 Реализация тяговой подстанции постоянного тока
Тяговая система постоянного тока состоит из трехфазного инвертора и цепи обратного обмена переменного тока. [5] Роль тяговой сети постоянного тока заключается в том, чтобы позволить поезду двигаться по железнодорожной линии, она может не только эффективно повысить скорость поезда, но также снизить энергопотребление и сэкономить энергию.
Поскольку двигатель постоянного тока имеет ряд преимуществ, таких как хорошие характеристики регулирования скорости, высокий КПД и низкий уровень шума [6], область его применения также относительно широка: как в поездных локомотивах, так и в электровозах необходимо использовать двигатели переменного тока для удовлетворения требований электровозов. высокоскоростное электроснабжение
переменного тока, а также метрополитен — особая и мощная форма тяги, играющая важную роль в городском железнодорожном транспорте. Тяга постоянного тока относится к методу электропитания, который преобразует постоянный ток в переменный ток через силовые электронные преобразователи. В процессе торможения поезда двигатель переменного тока получает мощность постоянного тока посредством выпрямления и инверсии. Этот режим питания может эффективно повысить скорость движения поезда и стабилизировать рабочее состояние.
Тяга постоянного тока предназначена для преобразования мощности переменного тока в городскую сеть переменного тока через выпрямитель, чтобы поезд мог передавать энергию во время рабочего процесса и соответствовать требованиям эксплуатации поезда.
1) Двигатель постоянного тока питается от трехфазного двухполупериодного
выпрямителя и инвертора в полумостовой источник питания с фазовым управлением; 2) Силовой электронный инвертор может управлять напряжением, током и частотой; 3) 3 - Вт схема привода фазы использует сопротивление, эквивалентное PLC 4) Система тяги постоянного тока использует систему управления, которая сочетает в себе программируемые устройства управления и микроэлектрическую технологию.
2 Модель тяговой подстанции постоянного тока
2.1 Тяговая сеть
Тяговая сеть — это устройство, которое преобразует электрическую энергию в механическую с помощью силовой электроники. Его основные функции заключаются в следующем:
(1) Изменить напряжение переменного тока, образованного на бегущей линии между поездами, чтобы поезд мог плавно завершить торможение на пути в соответствии с правилами;
(2) Контролировать и стабилизировать точку максимальной мощности, когда поезда курсируют между разными станциями на станции, чтобы обеспечить способность транспортного средства возобновить движение вперед без сбоев или аварий во время буксировки.
Тяговая сеть представляет собой статическую систему, которая состоит из трехфазного звездообразного оконечного кольца, двухфазной мостовой обратной кольцевой основной цепи и двух групп взаимного питания в треугольной топологии.
В процессе движения существует определенная область скорости скольжения между точкой контакта поезда, проходящего по пути, и землей. Поэтому у него хорошие стартовые характеристики. Однако, когда нагрузка превышает нагрузку на оборудование (например, пустой вагон и т. д.), будут возникать прерывистые явления, которые повлияют на нормальную работу тяговой сети или вызовут перегрузки; в то же время — это может также вызвать потеря ступеней тяговой сети, короткое замыкание, скачки тока и геомагнитные колебания вызывают перенапряжение двигателя, что влияет на эффективность работы. Следовательно, разумная конструкция системы тяги высокоскоростной железной дороги может эффективно снизить ее прерывистый отказ.
2.2 Электрические потери тяговой подстанции постоянного тока
Тяга постоянного тока питается от источника питания постоянного тока , поэтому в системе переменного тока к основным потерям относятся:
(1) Напряжение и ток батареи не сбалансированы. Из-за расстояния между
разными поездами и взаимной связи электромагнитных полей между различными типами оборудования емкость аккумуляторной батареи отличается от реальной ситуации, кроме того, существуют большие различия в количестве электроэнергии из-за типов нагрузки. , экологические факторы и другие причины. Следовательно, для обеспечения нормальной работы тяговой системы постоянного тока и решения проблемы качества электроснабжения [7] в процессе работы емкость контактора переменного тока будет изменяться с такими факторами, как тяговый ток, постоянное напряжение и переменный ток и источник питания постоянного тока Выбор очень важен.
(2) Силовые электронные устройства, используемые в трансформаторе переменного тока, представляют собой два типа высокочастотных и высоковольтных преобразователей переменного тока и низкочастотных выпрямительных диодов; самое большое преимущество мощных полупроводниковых интегральных схем по сравнению с обычными IGBT что они обладают хорошей проводимостью и более эффективны в работе, но и недостатки очевидны: громоздкость и тяжесть. В системе тяги постоянного тока много электронных устройств, поскольку система тяги постоянного тока напрямую питает электровоз переменным и постоянным током, потери тока контактной сети неизбежны во время работы.
Для тяги переменного тока: во-первых, мощность переменного тока преобразуется в мощность постоянного тока через силовой электронный преобразователь и подается на преобразователь переменного тока для получения чистой электрической энергии, а в процессе коронного разряда выделяется большое количество тепла; во-вторых, поскольку постоянный ток линия передачи соединена с цепью переменного тока. Полупроводниковые устройства (такие как аккумуляторы, трансформаторы и т.д.) повсюду и имеют определенные требования к изоляции, поэтому эти факторы необходимо учитывать при проектировании, прежде чем сделать выбор.
В заключение
В современных городах широко распространены тяговые подстанции, обладающие относительно высоким техническим уровнем и стабильной и надежной работой. Благодаря постоянному прогрессу и развитию науки и техники, а также повышению требований людей к комфорту и защите окружающей среды, тяговая сеть также привлекала все больше и больше внимания со стороны все большего числа стран и регионов, и в ее строительство вкладывались большие деньги. В настоящее время исследования, разработка и применение тяговой системы постоянного тока в различных странах мира
были достаточно зрелыми и совершенными, а ее технический уровень также значительно улучшился. Энергетические бюро в этих областях вложили много денег в исследования и разработки этого проекта, а электросетевая компания активно строит проект и добилась хороших результатов:
1) Активно выполнять работы по проекту преобразования подстанции переменного тока:
2) Мощность электроснабжения и качество обслуживания городской сети были дополнительно улучшены за счет системы тяги постоянного тока, чтобы она могла в полной мере использовать ресурсы нагрузки постоянного тока.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ван Вэйго. «Отчет об исследовании влияния электрифицированной железной дороги Хубэй на энергосистему» . Электронный мир. Выпуск 24, 2014. 450-450.
2. Ван Руиси. «Анализ влияния тяговой системы на электромагнетизм железнодорожной сигнализации» . Приложение для автоматизации. Выпуск 1, 2019. 141-142, 153.
3. Ян Цзинсинь. «Исследование по разработке и применению системы мониторинга в реальном времени качества воды и окружающей среды при разведении китайского мохнатого краба». Шанхайский океанологический университет. 2015
4. У Ян. «Исследование системы измерения и контроля скорости транспортных средств для проверки измерителя скорости». Университет Хэ Хай. 2008 г.
5. Чен Цюаньши, Цю Бинь, Се Цичэн . «Электромобили на топливных элементах». Издательство Университета Цинхуа. 2005-5-1
6. Вэй Наннан. «Проектирование экспериментальной системы распределенного хранения энергии и микросети». Северо-китайский электроэнергетический университет. 2019
7. У Цзянтао. «Анализ влияния системы электроснабжения переменного тока в гибридной секции переменного и постоянного тока на систему электроснабжения постоянного тока». Юго-западный университет Цзяотун. 2 016
