Повышение эффективности режима рекуперативного торможения электровоза переменного тока

Целью исследования является обеспечение статической устойчивости режима рекуперативного торможения электровоза переменного тока, расширение его области тормозных характеристик и повышение возврата тока в контактную сеть за счет исключения балластного резистора из якорной цепи тягового электрического двигателя (ТЭД). В диссертационной работе разработан алгоритм управления выпрямительно-инверторным преобразователем (ВИП) на базе IGBT-транзисторов, который в зависимости от тока ТЭД обеспечивает подбор и регулировку угла отпирания транзисторов с целью обеспечения положительного наклона внешней характеристики ВИП в режиме инвертора и статической устойчивости системы «генератор-инвертор» без применения блока балластных резисторов (ББР) в якорной цепи ТЭД. Проведен расчет внешних характеристик генератора и инвертора на базе IGBT-транзисторов при наличии и исключении ББР из якорной цепи ТЭД, который показал, что система имеет статическую устойчивость при исключении ББР и реализации предлагаемого алгоритма управления транзисторным ВИП на всех 4-х зонах регулирования напряжения ВИП. Исключение ББР позволит расширить область тормозных характеристик электровоза с 3,5 до полной 4-ой зоны регулирования напряжения ВИП. За счет исключения ББР повышается коэффициент электрической цепи электровоза переменного тока, работающего в режиме рекуперативного торможения в среднем на 8,9 % для 4-ой зоны регулирования ВИП, 11,8 % для 3-ей зоны, 19,2 % для 2-ой зоны и 54,7 % для 1-ой зоны регулирования напряжения. Проведено математическое моделирование в среде Matlab/Simulink для системы «тяговая подстанция-контактная сеть-электровоз», а также экспериментальные исследования на испытательной станции сервисного локомотивного депо «Боготол-Сибирский» в рамках которого получены диаграммы кривых электромагнитных процессов, подтверждающие работоспособность разработанного алгоритма управления транзисторным ВИП при исключении ББР.