Разработка выходного модуля, содержащего трехуровневый автономный инвертор напряжения и тяговый асинхронный электродвигатель

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………..... 1
1. СУЩЕСТВУЮЩИЕ СТРУКТУРЫ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СО-СТАВА……………………………………………………………….……..
2
2. ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕ-ЛЕЙ НА ТЯГОВОМ ПОДВИЖНОМ СОСТАВЕ ……………………………………………………………….
9
2.1. Электровоз ЭП – 20………………………………………………....
2.1.1. Конфигурация на переменном то-ке……………………………….. 9
14
2.2. Тяговый преобразователь (ТП) …………………...............................
2.3 Асинхронный тяговый двигатель АТД–1000……………………... 15
19
3. РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ТРЕХУРОВНЕВОГО АВТОНОМНОГО ИНВЕРТОРА НАПРЯЖЕНИЯ
3.1 MATLAB Simulink……………………………………………………….
3.2 Библиотека блоков для моделирования тяговых электроприводов
3.2.1 Блок асинхронного двигате-ля…………………………………………
3.2.2 Преобразователь………………………………………………………
3.2.3 Блок измерения переменных электрической машины Machines Measurement Demux………………………………………………………….
3.3 РАСЧЁТ ПОТЕРЬ В ТРЕХУРОВНЕВОМ АИН………………………
4. РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ЭЛЕКТРО-БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ ПО УСТАНОВКЕ ТРЕХУРОВНЕ-ВОГО АВТОНОМНОГО ИНВЕРТОРА НАПРЯЖЕ-НИЯ…………………………..
5. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВНЕДРЕНИЯ ВЫХОДНОГО МОДУЛЯ СОДЕРЖАЩЕГО ТРЕХУРОВНЕВЫЙ АВ-ТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР НАПРЯЖЕНИЯ И ТЯГОВЫЙ АСИН-ХРОННЫЙ ДВИГА-ТЕЛЬ…………………………………………………………………...
ЗАКЛЮЧЕ-НИЕ……………………………………………............................... 77
СПИСОК накопления ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ …………………………….. 78

Весь текст будет доступен после покупки

С развитием парка тягового электроподвижного состава (ТПС), в связи с необходимостью его обновления, стали использовать вместо электроприводов с коллекторными тяговыми электродвигателями постоянного (пульсирующего) тока стали применять электроприводы с бесколлекторными (асинхронными, синхронными и индукторными) тяговыми двигателями переменного тока.
Целью данного дипломного проекта является разработка выходного модуля, содержащего в себе трехуровневый автономный инвертор напряжения Электроподвижной состав которых снабжен асинхронным двигателем переменного тока с подключенным к нему статическим преобразователем электрической энергии.
В данной работе, такой преобразователь выполним многозвенным, при-чём во входном звене преобразователя в зависимости от вида источника электроэнергии установим импульсный преобразователь постоянного напряжения. В любом случае в выходном звене преобразовательной системы рассмотрим трехуровневый автономный инвертор напряжения (АИН).

Весь текст будет доступен после покупки

Однако, трехуровневый инвертор также требует более сложной схемотехники и дополнительных затрат на оборудование и настройку системы. Поэтому перед принятием решения о выборе типа и схемного решения преобразователя частоты и числа фаз необходимо провести тщательный анализ требований к системе и оценить экономическую целесообразность данного решения.
Статические преобразовательные установки преобразовывают один вид электрической энергии в другой. Сама установка имеет малые габариты, малый вес, минимальные потери при преобразовании электрической энергии. Именно поэтому данная установка выбрана частью системы преобразования электрической энергии тягового электропоезда с асинхронным двигателем.
Преобразовательные установки поставляются в качестве отдельного модуля и включают в себя конденсаторы, резисторы, полупроводниковые приборы различных типов, реакторы, релейно-контакторную аппаратуру, а также автоматическую систему управления.
В целом, выбор между одноуровневым и трехуровневым инвертором за-висит от конкретных требований к системе и ее эксплуатационных характеристик. Если необходимо повысить качество работы и эффективность АТД–1000, то трехуровневый инвертор может быть предпочтительнее. Однако, если более простая система управления и контроля является приоритетом, то одноуровневый инвертор может быть более подходящим решением.
Таким образом с течением времени тематика данной работы продолжает являться актуальной и позволяет добиться лучших результатов, чем у предшественников при использовании современных составляющих для данного моду-ля, максимально упрощенных цепей управления и взаимозаменяемости деталей для максимально быстрого ремонта. Также применяется в ряде случаев полу-чается использовать минимум полупроводниковых вентилей при имеющейся мощности тягового асинхронного двигателя. В этом случае предполагается наличие в качестве электронных ключей высокотехнологичных силовых полу-проводниковых 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.
Задачей HD–GTO–тиристоров (HD–hard drive) является снижение затрат на силовые электрические цепи и уменьшить количество использующихся полупроводниковых приборов. Они обладают высоким блокирующим напряжениями и малым сопротивлением.
IGBT–транзисторы значительно уменьшают расходы на силовые электрические цепи и позволяют упростить управление полупроводниковыми при-борами. Благодаря этим транзисторам значительно упрощается схема управления и ряд деталей таких как, например, мощные снабберные (разгрузочные) цепи и специальные реакторы. После замены элементов на транзисторы сам модуль имеет меньший вес, массу и габариты. Кроме того, при использовании электрически изолированных транзисторов IGBT значительно облегчается монтаж, поскольку их можно устанавливать непосредственно (без изоляторов) на радиаторы–теплообменники системы охлаждения.
Введение IGBT транзисторов перевернуло рынок отрасли, и они вытеснили более габаритных конкурентов с рынка, но при этом дальнейшие разработки по улучшению качества данных модулей или чего–то более революционного зашло в тупик, материалы для транзисторов распространены и при этом стоят дешевле аналогов. IGBT выпускаются на 4,5 кВ и проводят испытания 6,5 кВ, которые еще более упростят силовые электрические схемы электро-подвижного состава постоянного тока (750В) (рисунок 1.1). Возможно улучшение переключения и прямых вольт–амперных характеристик.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Бабков, Ю.В. Тяговый преобразователь для двухсистемных электровозов с асинхронными электродвигателями / Ю.В. Бабков, Ю.И. Клименко, Ю.Г. Колоколкин, К.С. Перфильев, Я.В. Чупин // Вестник ВЭлНИИ. – 2011. – №1(61). – С. 82 – 97.
2. Бережной А.Л. Особенности силовой схемы пассажирского электровоза двойного питания ЭП 20 / А.Л. Бережной, А.С. Попов, К.П. Солтус, С.А. Усвицкий // Вестник ВЭлНИИ. – 2010. – №1(59). – С. 48 – 62.
3. Бурков, А.Т. Электронная техника и преобразователи: Учебник для вузов железнодорожного транспорта / А.Т. Бурков. – М.: Транспорт, 2001. – 464 с.
4. Воскобович, В.Ю. Электроэнергетические установки и силовая электроника транспортных средств / В.Ю. Воскобович, Т.Н. Королёва, В.А. Павлова. – СПб.: Элмор, 2001. – 384 с.
5. Герман – Галкин, С.Г. Виртуальные лаборатории полупроводниковых систем в среде Matlab–Simulink / С.Г. Герман – Галкин. – СПб.: Издательство "Лань", 2013 – 448 с.
6. Дьяконов, В.П. Matlab–Simulink в электроэнергетике. Справочник / В.П. Дьяконов, А.А. Пеньков. – М.: Горячая линия – Телеком, 2009 – 816 с.
7. Зарифьян, А.А. Асинхронный тяговый привод локомотивов / А.А. Зарифьян. – М.: ФГБОУ "Учебно–методический центр по образованию на железнодорожном транспорте", 2013. – 411 с.
8. Захаров, В.И. Тяговые электродвигатели электровозов / В.И. Захаров, В.И. Бочаров, Л.Ф. Коломейцев и др. – Новочеркасск: Наутилус, 1998. – 672 с.
9. Захаров, В.И. Параметры, характеристики и конструктивные особенности асинхронного тягового двигателя АТД–1000 электровоза ЭП 20 / В.И. Захаров // Вестник ВЭлНИИ. – 2009. – №2(58). – С. 55 – 66.

Весь текст будет доступен после покупки