Модернизация силовой цепи электропоезда с применением трёхуровневого автономного инвертора напряжения

ВВЕДЕНИЕ
1.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯХ…………………………………………………………..9
2. ПРИМЕНЕНИЕ ТРЁХУРОВНЕВЫХ ИНВЕРТОВРОВ……………………20
2.1 Электропоезд ЭТ4А…………………………………………………………20
2.1.1. Общие сведения об электропоезде………………………………………21
2.2.2. Преобразователи собственных нужд (ПСН)…………………………….23
2.2.3. Перспективы………………………………………………………………24
2.2.4. Трехуровневый фазный модуль…………………………………………..25
2.2.5. Структура тягового привода……………………………………………...26
2.2.6. Функциональная схема силовых цепей………………………………….26
2.2.7. Асинхронный тяговый двигатель………………………………………...28
2.2. Сапсан………………………………………………………………………..31
2.2.1. Электрооборудование поезда…………………………………………….32
2.2.2. Импульсный регулятор напряжения (BST)……………………………..34
2.2.3. Автономный инвертор напряжения (PWR)……………………………..35
3. РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ТРЁХУРОВНЕВОГО АВТОНОМНОГО ИНВЕРТОРА НАПРЯЖЕНИЯ………………………………………………….45
3.1. MATLAB Simulink………………………………………………………….46
3.2. Библиотека блоков для моделирования тяговых электроприводов……..52
3.2.1. Блок асинхронного двигателя……………………………………………52
3.2.2. Преобразователь…………………………………………………....……..57
3.3. Расчёт потерь в трехуровневом АИН……………………………………...74
4.РАССЧЁТ ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА………………………………81
5.РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО ОХРАНЕ ТРУДА……………………91

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………...107
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ……………………………...108

Весь текст будет доступен после покупки

Одним из главнейших усовершенствований тяговых электрических приводов электрического транспорта считается применение в качестве тяговых двигателей, которые являются асинхронными электродвигателями, имеющими короткозамкнутый ротор.
Такие тяговые приводы имеют в себе тяговый электродвигатель, систему управления, преобразователь параметров электрической энергии, которые производят необходимые тяговые и тормозные характеристики.
Нужные тяговые, а также тормозные характеристики зависят от типа электроподвижного состава, условий технической эксплуатации, ограничивающими требованиями систем энергетического снабжения, дорожно-транспортными аспектами и условиями. Эти тягово-тормозные характеристики – исходные для отработки главных компонентов тягового электропривода.
В данном дипломном проекте рассчитаны рабочие характеристики асинхронных тяговых электродвигателей с применением программного пакета Mathad.

Весь текст будет доступен после покупки

1.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯХ
Автономные инверторы напряжения являются наиболее важной составной частью системы преобразования электрической энергии тягового подвижного и высокоскоростного подвижного состава с асинхронными тяговыми двигателями.
Преобразовательные установки выполняются в виде самостоятельного блока и имеют в своем составе полупроводниковые приборы различных типов, реакторы, конденсаторы, резисторы, релейно-контакторную аппаратуру, а также электронику управления.
Несмотря на достаточно дорогое оборудование силовой электроники достоинства тягового привода с асинхронными двигателями настолько убедительны, что практически весь новый электрический и дизель- электрический подвижной состав изготавливается с этой системой тяги. При этом тяговые преобразователи достигли настолько высокой мощности и надежности, что удовлетворяют самым высоким требованиям к необходимым тяговым усилиям и эксплуатационной готовности.
В связи с дальнейшим развитием преобразовательной техники в направлении её экономичности все большее внимание уделяется упрощению электрических схем конструкций преобразователей. Прогресс здесь может быть достигнут за счет снижения затрат на силовые электрические цепи, упрощение техники управления полупроводниковыми приборами и уменьшение числа полупроводниковых вентилей при заданной мощности тягового двигателя. В этом случае предполагается наличие в качестве электронных ключей высокотехнологичных силовых полупроводниковых приборов.


В настоящее время для тяговых преобразователей находят исключительное применение в качестве управляемых электронных ключей IGBT-транзисторы-биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT-insulated date bipolar transistor) и GTO-тиристоры (GTO-date turn off). Эти полупроводниковые приборы обладают различным потенциалом развития.
В то время, как IGBT-транзисторы обеспечивают возможность снижения затрат на силовые электрические цепи и упрощение техники управления полупроводниковыми приборами, то обладающие высоким блокирующим напряжением и малыми потерями HD-GTO-тиристоры (HD-hard drive) позволяют также снизить затраты на силовые электрические цепи и уменьшить число полупроводниковых приборов при заданной мощности тягового привода.
Применение IGBT устраняет необходимость в мощных снабберных (разгрузочных) цепях и специальных реакторах, снижающих величину di/dt. Благодаря этому существенно упрощается электрическая силовая схема, уменьшается число ее элементов и, следовательно, стоимость, масса и габариты преобразовательной установки. Кроме того, при использовании электрически изолированных транзисторов IGBT значительно облегчается монтаж, поскольку их можно устанавливать непосредственно (без изоляторов) на радиаторы-теплообменники системы охлаждения. Это сокращает затраты времени на замену компонентов, а стандартизация плат и крепежа удешевляет конструкцию и способствует продлению срока службы.
С уменьшением рассеивающих энергию снабберных цепей и благодаря свойственным IGBT малым коммутационным потерям снижаются общие потери в преобразователе, следовательно, повышается его экономичность.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Бурков, А.Т. Электронная техника и преобразователи: Учебник для вузов железнодорожного транспорта / А.Т. Бурков. - М.: Транспорт, 2001. – 464 с.
2. Воскобович, В.Ю. Электроэнергетические установки и силовая электроника транспортных средств / В.Ю. Воскобович, Т.Н. Королёва, В.А. Павлова. - СПб.: Элмор, 2001. – 384 с.
3. Герман – Галкин, С.Г. Виртуальные лаборатории полупроводниковых систем в среде Matlab-Simulink / С.Г. Герман – Галкин. – СПб.: Издательство "Лань", 2013 – 448 с.
4. Герман – Галкин, С.Г. Matlab-Simulink: Проектирование мехатронных систем / С.Г. Герман – Галкин. – СПб.: Корона Век, 2008 – 368 с.
5. Гнеушев, О. Силовые конденсаторы для тяговых электроприводов / О. Гнеушев // Силовая электроника. – 2011. - №3. – С. 14-16.
6. Дьяконов,В.П. Matlab-Simulinkв электроэнергетике. Справочник / В.П. Дьяконов, А.А. Пеньков. – М.: Горячая линия – Телеком, 2009 – 816 с.
7. Ермуратский, В.В. Справочник по электрическим конденсаторам / П.В. Ермуратский. – Кишинёв: Штиинца, 1982. – 308 с.
8. Зарифьян, А.А. Асинхронный тяговый привод локомотивов / А.А. Зарифьян. – М.: ФГБОУ "Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте", 2013. – 411 с.
9. Захаров, А. Расчёт выходного фильтра ШИМ – инвертора на заданный коэффициент гармоник напряжения на нагрузке / А. Захаров // Силовая электроника. – 2005. - №1. – С. 46 - 49.

Весь текст будет доступен после покупки