Кулинич Ю. М.
Электронная преобразовательная техника
Допущено
Федеральным агентством железнодорожного транспорта
в качестве учебного пособия для студентов вузов
железнодорожного транспорта
Рецензент: начальник сектора эксплуатации локомотивов структурного подразделения Дальневосточной железной дороги — филиала ОАО «РЖД» С. Г. Мищенко
Кулинич Ю.М. Электронная преобразовательная техника: учеб. пособие. — М.: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2015.
Рассмотрены все типы преобразователей (выпрямители, автономные и ведомые сетью инверторы), выполненные на современной элементной базе, а также многозонный преобразователь электроподвижного состава железных дорог переменного тока. Подробно описаны процессы в трехфазном автономном инверторе напряжения и в четырехквадрантном преобразователе — основе силовой схемы современного подвижного состава с асинхронными двигателями («Сапсан», ЭП10 и т.д.).
Особое внимание уделено анализу энергетических показателей рассматриваемых преобразователей. Показаны направления повышения энергетических показателей выпрямительно-инверторных преобразователей (ВИП) электроподвижного состава.
Предназначено для студентов, изучающих дисциплину «Электронная и преобразовательная техника», дневной и заочной формы обучения, а также может быть полезно для инженерно-технического персонала предприятий железнодорожного транспорта.
© Кулинич Ю.М., 2015
© ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», оформление, 2015
Москва 2015
Содержание книги
Электронная преобразовательная техника
Введение
Глава 1. НЕУПРАВЛЯЕМЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ
1.1. Работа однофазного выпрямителя с нулевым выводом при активной нагрузке
1.2. Работа однофазного выпрямителя с нулевым выводом при активно-индуктивной нагрузке
1.3. Работа однофазного выпрямителя с нулевым выводом при активно-емкостной нагрузке
1.4. Работа однофазного выпрямителя с нулевым выводом на противоЭДС
1.5. Однофазный мостовой выпрямитель
1.6. Сравнительный анализ схем выпрямления
Контрольные вопросы
Глава 2. УПРАВЛЯЕМЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ
2.1. Работа управляемого выпрямителя с нулевым выводом при активной нагрузке
2.2. Работа управляемого выпрямителя с нулевым выводом при активно-индуктивной нагрузке
2.3. Анализ энергетических показателей управляемого выпрямителя
2.4. Управляемый выпрямитель с нулевым вентилем
2.5. Мостовой выпрямитель с неполным числом управляемых вентилей
2.6. Процесс коммутации в схеме управляемого выпрямителя
Контрольные вопросы
Глава 3. МНОГОЗОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
3.1. Управление выпрямительно-инверторным преобразователем
3.2. Режим выпрямления
3.3. Ограничения на формирование импульсов управления выпрямителя
3.4. Режим инвертирования (рекуперации)
3.5. Ограничения на формирование импульсов управления инвертором
3.6. Повышение энергетической эффективности электровозов переменного тока
Контрольные вопросы
Глава 4. АВТОНОМНЫЕ ИНВЕРТОРЫ
4.1. Автономный инвертор тока
4.2. Параллельный инвертор тока
4.3. Инвертор тока с «отсекающими» диодами
4.4. Трехфазный АИТ с «отсекающими» диодами
4.5. Автономный инвертор напряжения
4.6. Трехфазный автономный инвертор напряжения (АИН)
4.7. Регулирование напряжения инверторов
4.8. Четырехквадрантный преобразователь
4.9. Преобразователи современного подвижного состава
Контрольные вопросы
Глава 5. ВЕДОМЫЕ СЕТЬЮ ИНВЕРТОРЫ
5.1. Процесс инвертирования тока
5.2. Работа мостового ведомого сетью инвертора
Контрольные вопросы
Глава 6. ТРЕХФАЗНЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ
6.1. Трехфазный выпрямитель с нулевым выводом
6.2. Трехфазный мостовой выпрямитель
6.3. Трехфазный мостовой управляемый выпрямитель
6.4. Энергетические характеристики трехфазных выпрямителей
Контрольные вопросы
Рекомендуемая литература
Введение
Локомотивное хозяйство железных дорог России является самым крупным потребителем электроэнергии. Только на тягу поездов ежегодно расходуется до 83 % электроэнергии, потребляемой всем железнодорожным транспортом. Снижение энергоемкости перевозочного процесса и повышение энергетической эффективности электроподвижного состава становятся актуальной задачей. ОАО «РЖД» приняло программу «Энергетическая стратегия железнодорожного транспорта на период до 2010 г. и на перспективу — до 2020 года», целью которой является полное и надежное энергообеспечение перевозочного процесса при минимизации энергетических составляющих себестоимости перевозок.
В локомотивном хозяйстве планируется внедрить технические решения, направленные на повышение энергетической эффективности, в частности бесколлекторный тяговый электропривод с современными полупроводниковыми преобразователями, а также устройства компенсации реактивной мощности. В целях улучшения показателей использования локомотивов предусматривается повышение качества потребляемой энергии, при котором ожидается ее экономия до 3%.
Квалифицированный специалист должен в совершенстве знать процессы преобразования энергии на подвижном составе, осуществляемые с помощью современных электронных устройств. Основой современных технологий является силовая и информационная электроника. С появлением новых, полностью управляемых силовых полупроводниковых приборов расширилась область их применения, самой большой и важной частью которой является электропривод. Кроме того, современная полупроводниковая техника послужила основой для появления принципиально новых устройств, позволяющих значительно улучшить качество потребляемой энергии.
Целью пособия является углубление знаний студента в области развития электронной преобразовательной техники. Полученные знания послужат основой для разработки и внедрения на предприятиях транспорта новых преобразователей, а также устройств, улучшающих качество электропотребления.
Рекомендуемая литература
1. ГОСТ 13109—97. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. — М.: Издательство стандартов, 1998. — 32 с.
2. Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники: электрические цепи: учебник. — М.: Гардарики, 2000. — 638 с.
3. Забродин Ю.С. Промышленная электроника. — М.: Высшая школа, 1982. — 358 с.
4. Кулинич Ю.М. Устройство и работа выпрямительно-инверторного преобразователя // Локомотив. — 2000. — № 1. — С. 14—18.
5. Кулинич Ю.М. Работа БУВИП-030 в режиме рекуперации // Локомотив. — 2000. — № 6. — С. 21—23.
6. Кулинич Ю.М. Современная силовая электроника: учеб. пособие. — Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2006. — 95 с.
7. Литовченко В.В., Баранцев О.Б., Чекмарев А.Е. Современные силовые управляемые полупроводниковые приборы //Локомотив. — 1998. - № 10. - С. 24-28.
8. Литовченко В.В. 4д8-четырехквадрантный преобразователь электровозов переменного тока // Известия вузов. Электромеханика. - 2000. - № 3. - С. 64-73.
9. Мамошин P.P. Энергетика системы переменного тока // Железнодорожный транспорт. — 1987. — № 9. — С. 69—70.
10. Розанов Ю.К. Основы силовой электроники. — М.: Энергоатомиздат, 1992. — 296 с.
11. Преобразовательные устройства электропоездов с асинхронными тяговыми двигателями /A.M. Солодунов и др. — Рига: Зинатие, 1991. — 352 с.
12. Руденко B.C., Сенько В.И., Чиженко И.М. Основы преобразовательной техники: учеб. для вузов. — 2-е изд. — М.: Высшая школа, 1980. — 424 с.
13. Разевиг В.Д. Система сквозного проектирования электронных устройств DesignLab 8.0. — М.: Солон, 1999. — 691 с.
14. Семенов Б.Ю. Силовая электроника: от простого к сложному. — М.: СОЛОН-Пресс, 2005. — 416 с.
15. Тихменев Б.К, Трахтман Л.М. Подвижной состав электрифицированных железных дорог: учеб. для вузов ж.-д. транспорта. — 4-е изд. — М.: Транспорт, 1980. — 471 с.
16. Чебовский О.Г., Моисеев Л.Г., Недошивин Р.П. Силовые полупроводниковые приборы. — 2-е изд. — М.: Энергоатомиздат, 1985. - 400 с.
17. Электровоз ВЛ85: руководство по эксплуатации / Б.А. Тушканов и др. — М.: Транспорт, 1992. — 480 с.
18. А.С. № 1468791. Устройство для управления компенсированным выпрямительно-инверторным преобразователем электроподвижного состава. Авторы изобретения В.А. Кучумов, В.А. Татарников, Н.Н. Широченко, З.Г. Бибинеишвили. Опубл. в БИ. № 12, 1989, МКИ B60L 9/12.
19. А.С. № 2212086. Устройство для компенсации реактивной мощности. Авторы изобретения Ю.М. Кулинич, А.Н. Савоськин. Опубл. 9.10.2010, МКИ 7
20. Копанев А.С, Хрипков П.А., Волков В.М. Испытания системы компенсации реактивной мощности на электровозе ЗЭС5К. — Новочеркасск: Вестник Всероссийского научно-исследовательского и проектно-конструкторского института электровозостроения, 2010. - С.14 -36.
21. А.С. № 2467893. Устройство для компенсации реактивной мощности электроподвижного состава. Авторы изобретения Ю.М. Кулинич, В.К.Духовников. Опубл. 27.11.2012, Бюл. № 33, МКИ 7B60L 9/00.
22. Тайгелъкеттер И., Ширенгер Д. Мощный преобразователь на IGBT-транзисторах для применения на железнодорожном подвижном составе. — Мюнхен: Изд-во Siemens AG, 2000. — 5 с.
Скачать учебное пособие Электронная преобразовательная техника. Москва, ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2015
|
