Proceedings of Petersburg Transport University Proceedings of Petersburg Transport University Известия Петербургского университета путей сообщения 1815-588X 2658-6851 92721 10.20295/1815-588X-2024-04-801-813 Проблематика транспортных систем PROBLEMATIC OF TRANSPORT SYSTEM Проблематика транспортных систем Development of a method for supplying current to the arms of a rectifier-inverter converter based on IGBT for electric locomotives of the “Ermak” series Разработка способа подвода тока к плечам выпрямительно- инверторного преобразователя на базе IGBT-транзисторов для электровозов серии «Ермак» Знаенок Вячеслав Николаевич Znaenok Vyacheslav Nikolaevich znaenock@yandex.ru Иркутский государственный университет путей сообщения Россия Irkutsk State Transport University Russian Federation 27 12 2024 27 12 2024 21 4 801 813 25 12 2024 https://atjournal.ru/en/nauka/article/92721/view

Цель: разработать способ подвода тока, обеспечивающий его равномерное распределение по параллельным ветвям плеча выпрямительно-инверторного преобразователя на базе IGBT- транзисторов без применения выравнивающих устройств для электровозов переменного тока с коллекторным тяговым приводом. Методы: построена подключенная через управляемый силовой ключ к источнику питания физическая модель четырех транзисторного плеча ВИП, на которой проводился анализ распределения токов при различных способах его подвода к параллельным ветвям. Результаты: получены и проанализированы диаграммы распределения токов по параллельным ветвям плеча при различных способах подвода тока, исследовано влияние топологии подключения силовых шин плеча на параметры цепи. Разработан способ подвода тока к плечу ВИП, обеспечивающий разброс токов по ветвям не более 5 %. Практическая значимость: результаты могут использоваться при построении ВИП на базе IGBT-транзисторов для электровозов серии «Ермак», что позволит увеличить пропускную и провозную способность тяговых участков Восточного полигона.

Purpose: to develop a method of current supply that ensures its uniform distribution over parallel branches of the arm of a rectifier-inverter converter based on IGBT without using equalizing devices for AC electric locomotives with a collector traction drive. Methods: a physical model of a four-transistor rectifierinverter converter arm connected through a controlled power key to a power source was built, on which an analysis of the current distribution was carried out for various methods of its supply to parallel branches. Results: diagrams of current distribution along parallel branches of the arm with different methods of current supply were obtained and analyzed, the influence of the topology of the arm power buses on the circuit parameters was studied. A method of current supply to the arm of the rectifier-inverter converter was developed, providing a spread of currents along the branches of no more than 5%. Practical significance: the results can be used in the construction of rectifier-inverter converter based on IGBT for the “Ermak” series electric locomotives, which will increase the throughput and carrying capacity of the traction sections of the Eastern Polygon.

 электровоз переменного тока выпрямительно-инверторный преобразователь IGBT-транзисторы параллельное соединение работоспособность выравнивание токов AC electric locomotive rectifier-inverter converter IGBT parallel connection operability current equalization

Об утверждении приоритетных направлений развития науки, технологий и техники в Российской Федерации и перечня критических технологий Российской Федерации: указ Президента РФ от 07.07.2011 № 899. Ob utverzhdenii prioritetnyh napravleniy razvitiya nauki, tehnologiy i tehniki v Rossiyskoy Federacii i perechnya kriticheskih tehnologiy Rossiyskoy Federacii: ukaz Prezidenta RF ot 07.07.2011 № 899. Знаенок В. Н., Линьков А. О. Повышение энергетических показателей электровозов переменного тока в тяжеловесном движении // Молодая наука Сибири. 2021. № 2(12). С 1–7. Znaenok V. N., Lin'kov A. O. Povyshenie energeticheskih pokazateley elektrovozov peremennogo toka v tyazhelovesnom dvizhenii // Molodaya nauka Sibiri. 2021. № 2(12). S 1–7. Самойлова А. С., Мельниченко О. В. Повышение энергоэффективности работы современного отечественного электровоза переменного тока в режиме рекуперативного торможения // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2023. № 1(77). С. 136–143. DOI: 10.26731/1813- 9108.2023.1(77).136-143. Samoylova A. S., Mel'nichenko O. V. Povyshenie energoeffektivnosti raboty sovremennogo otechestvennogo elektrovoza peremennogo toka v rezhime rekuperativnogo tormozheniya // Sovremennye tehnologii. Sistemnyy analiz. Modelirovanie. 2023. № 1(77). S. 136–143. DOI: 10.26731/1813- 9108.2023.1(77).136-143. Макашева С. И., Пинчуков П. С., Мельниченко О. В. Оценка потерь напряжения в тяговой сети при работе электровозов с выпрямительно-инверторными преобразователями на базе тиристоров и IGBT-транзисторов // Известия Транссиба. 2022. № 3(51). С. 112–125. Makasheva S. I., Pinchukov P. S., Mel'nichenko O. V. Ocenka poter' napryazheniya v tyagovoy seti pri rabote elektrovozov s vypryamitel'no-invertornymi preobrazovatelyami na baze tiristorov i IGBT-tranzistorov // Izvestiya Transsiba. 2022. № 3(51). S. 112–125. Разработка способа разнесенного управления транзисторными тяговыми преобразователями электровоза на первой зоне регулирования выпрямленного напряжения / П. В. Григоренко [и др.] // Известия Петербургского университета путей сообщения. 2024. Т. 21, вып. 1. С. 252–264. DOI: 10.20295/1815-588X-2024-01-252-264 Razrabotka sposoba raznesennogo upravleniya tranzistornymi tyagovymi preobrazovatelyami elektrovoza na pervoy zone regulirovaniya vypryamlennogo napryazheniya / P. V. Grigorenko [i dr.] // Izvestiya Peterburgskogo universiteta putey soobscheniya. 2024. T. 21, vyp. 1. S. 252–264. DOI: 10.20295/1815-588X-2024-01-252-264 Дубровский З. М., Лорман Л. М. Электровозы ВЛ60к и ВЛ60п/к: руководство по эксплуатации. М.: Транспорт, 1993. 400 с. Dubrovskiy Z. M., Lorman L. M. Elektrovozy VL60k i VL60p/k: rukovodstvo po ekspluatacii. M.: Transport, 1993. 400 s. Магистральные электровозы переменного тока ВЛ60 и ВЛ80 / Б. А. Тушканов [и др.]. М.: Транспорт, 1964. 556 с. Magistral'nye elektrovozy peremennogo toka VL60 i VL80 / B. A. Tushkanov [i dr.]. M.: Transport, 1964. 556 s. Капустин Л. Д., Копанев А. С., Лозановский А. Л. Особенности устройства и эксплуатации электровоза ВЛ80р. М.: Транспорт, 1979. 175 с. Kapustin L. D., Kopanev A. S., Lozanovskiy A. L. Osobennosti ustroystva i ekspluatacii elektrovoza VL80r. M.: Transport, 1979. 175 s. Бурдасов Б. К., Толстых В. А, Янбиков В. Я. Тиристорный преобразователь для электровозов ВЛ85 // Вестник ВНИИЖТ. 1988. № 1. С. 20–23. Burdasov B. K., Tolstyh V. A, Yanbikov V. Ya. Tiristornyy preobrazovatel' dlya elektrovozov VL85 // Vestnik VNIIZhT. 1988. № 1. S. 20–23. Электровоз ВЛ85: руководство по эксплуатации / Б. А. Тушканов [и др.] М.: Транспорт, 1992. 480 с. Elektrovoz VL85: rukovodstvo po ekspluatacii / B. A. Tushkanov [i dr.] M.: Transport, 1992. 480 s. Тихменев Б. Н. Электровозы переменного тока со статическими преобразователями. М.: ТрансЖелДорИздат, 1958. 264 с. Tihmenev B. N. Elektrovozy peremennogo toka so staticheskimi preobrazovatelyami. M.: TransZhelDorIzdat, 1958. 264 s. Мощные управляемые выпрямители для электроприводов постоянного тока / Э. М. Аптер [и др.]. М.: Энергия, 1975. 208 с. Moschnye upravlyaemye vypryamiteli dlya elektroprivodov postoyannogo toka / E. M. Apter [i dr.]. M.: Energiya, 1975. 208 s. Электровоз магистральный 2ЭС5К (3ЭС5К): руководство по эксплуатации. Книга 5. Описание и работа. Электронное оборудование. Преобразователи. ИДМБ.661142.009.РЭ5. Новочеркасск: ВЭлНИИ, 2005. 125 с. Elektrovoz magistral'nyy 2ES5K (3ES5K): rukovodstvo po ekspluatacii. Kniga 5. Opisanie i rabota. Elektronnoe oborudovanie. Preobrazovateli. IDMB.661142.009.RE5. Novocherkassk: VElNII, 2005. 125 s. Режимы работы магистральных электровозов / О. А. Некрасов [и др.]. М.: Транспорт, 1983. 231 с. Rezhimy raboty magistral'nyh elektrovozov / O. A. Nekrasov [i dr.]. M.: Transport, 1983. 231 s. Семенов Б. Ю. Силовая электроника: от простого к сложному. 2-е изд. М.: СОЛОН-Пресс, 2015. 416 с. Semenov B. Yu. Silovaya elektronika: ot prostogo k slozhnomu. 2-e izd. M.: SOLON-Press, 2015. 416 s. Калантаров П. Л., Цейтлин Л. А. Расчет индуктивностей. Ленинград: Энергоатомиздат, 1986 487 с. Kalantarov P. L., Ceytlin L. A. Raschet induktivnostey. Leningrad: Energoatomizdat, 1986 487 s.