Повышение качества электроэнергии на токоприёмнике современного отечественного электровоза переменного тока с коллекторным приводом

Рассматриваются проблемы высокого расхода электроэнергии из тяговой сети современными отечественными электровозами переменного тока с коллекторным приводом и низкого качества электроэнергии на их токоприёмниках. Выяснено, что данные проблемы обусловлены наличием в контактной сети реактивной мощности, потребляемой электровозами практически в равных пропорциях с активной, и значительными искажениями напряжения и тока. Предложен новый способ управления плечами выпрямительно-инверторных преобразователей на базе IGBT-транзисторов, позволяющий повысить коэффициент мощности современного отечественного электровоза переменного тока с коллекторным приводом до 0,99 и снизить коэффициенты гармонических составляющих напряжения и тока на его токоприёмнике до 4 и 10 % соответственно. Предлагаемый способ позволит значительно повысить эффективность вождения поездов с применением технологии «Виртуальная сцепка».

1. Указ Президента Российской Федерации от 18.06.2024 г. № 529 // Президент России : официальный сайт. – http://www.kremlin.ru/acts/bank/50755 (дата обращения: 17.04.2025).

2. Отчеты о функционировании ЕЭС // АО «СО ЕЭС» : официальный сайт. – 2025. – URL: https://www.so-ups.ru/functioning/tech-disc/tech-discups/ (дата обращения: 17.04.2025).

3. Отчеты об устойчивом развитии // ОАО «РЖД» : официальный сайт. – 2025. URL: https://company.rzd.ru/ru/9386/page/103290?id=17643 (дата обращения: 17.04.2025).

4. Технология «Виртуальная сцепка» // ООО «АВП Технология» : официальный сайт. – 2025. – URL: https://avpt.ru/products/virtualnaya-stsepka/ (дата обращения: 17.04.2025).

5. Эксплуатация и обслуживание электронного и микропроцессорного оборудования тягового подвижного состава / под редакцией И. К. Лакина // Труды Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, Красноярск, 24–25 марта 2020 г. – Красноярск : АО «ДЦВ Красноярской ж.д.», 2020. – 360 с.

6. Фролов, Н. О. Электрические железные дороги : методические рекомендации / Н. О. Фролов, Н. Г. Фетисова. – Екатеринбург : Изд-во УрГУПС, 2012. – 93 с.

7. Мамошин, Р. Р. Энергетика системы переменного тока / Р. Р. Мамошин // Железнодорожный транспорт. – 1987. – № 9. – С. 69–70.

8. Тихменев, Б. Н. Электровозы переменного тока с тиристорными преобразователями / Б. Н. Тихменев, В. А. Кучумов. – Москва : Транспорт, 1988. – 311 с.

9. Клинкова, О. А. Внутрисистемный учет электрической энергии и контроль ее качества на электровозах переменного тока : специальность 05.09.03 «Электротехнические комплексы и системы» : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Клинкова Ольга Александровна ; Дальневосточный государственный университет путей сообщения. – Комсомольск-наАмуре, 2008. – 149 с.

10. Показатели качества потребления энергии в коллекторном и асинхронном тяговых приводах электровозов переменного тока / А. А. Зарифьян, А. М. Евстафьев // Известия Петербургского университета путей сообщения. – 2023. – Т. 20, № 4. – С. 987–998. – DOI 10.20295/1815-588X-2023-4-987-998.

11. Экспериментальное исследование энергетической эффективности асинхронного тягового привода электровозов при изменяющейся нагрузке / А. А. Зарифьян, П. Г. Колпахчьян // Бюллетень результатов научных исследований. – 2023. – № 1. – С. 77–92. – DOI 10.20295/2223-9987-2023-1-77-92.

12. Режимы электротяговой сети при эксплуатации электровозов ВЛ-80р и UTY-1 / А. Т. Бурков, М. М. Мирмаитов // Известия Петербургского университета путей сообщения. – 2016. – Т. 13, № 2. – С. 146–160. – ISSN 1815-588X.

13. Разработка нового энергосберегающего алгоритма управления ВИП электровоза на IGBT модулях Д. А. Яговкин, О. В. Мельниченко, А. Ю. Портной // Вестник института тяги и подвижногосостава. – 2013. – №. 9. – С. 17–24. – ISBN 9785-262-00710-3.

14. Новый выпрямительно-инверторный преобразователь для тягового подвижного состава переменного тока с повышенными энергетическими характеристиками в режиме тяги / Д. А. Яговкин, О. В. Мельниченко, А. Ю. Портной, С. Г. Шрамко // Наука и техника транспорта. – 2014. – № 3. – С. 46-51. – ISSN 2074-9325.

15. Структура математической модели выпрямительно-инверторного преобразователя на IGBTтранзисторах для электровоза переменного тока в режиме тяги / Д. А. Яговкин, А. Ю. Портной, О. В. Мельниченко [и др.] // Электропривод на транспорте и в промышленности: труды II Всероссийской научно-практической конференции, Хабаровск, 20–21 сентября 2018 года. – Хабаровск : Дальневосточный государственный университет путей сообщения, 2018. – С. 121–129. – ISBN 978-5-262-00831-5.

16. Яговкин, Д. А. Совершенствование выпрямительно-инверторного преобразователя электровоза переменного тока и принципа его управления в режиме тяги 05.22.07 «Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация» : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Яговкин Дмитрий Андреевич; Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I. – Иркутск, 2016. – 162 с.

17. Экспериментальный стенд для исследования процессов работы тиристорного и транзисторного выпрямительно-инверторных преобразователей электровоза переменного тока в режиме тяги на высших зонах регулирования / Д. А. Яговкин, О. В. Мельниченко, А. Ю. Портной, С. Г. Шрамко //Вестник ИрГТУ. – 2014. – № 11 (94). – С. 251–259. ISSN 1814-3520.

18. Выпрямительно-инверторный преобразователь электровоза на базе IGBT-транзисторов как способ повышения пропускной способности участков же железной дороги / В. Н. Знаенок, А. О.Линьков, О. В. Мельниченко // Известия Транссиба. – 2021. – №. 1 (45). – С. 66–75. – ISSN 2220-4245.

19. Мельниченко, О. В. Повышение энергетической эффективности тяговых электроприводов электровозов переменного тока : 05.09.03 «Электротехнические комплексы и системы» : диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Мельниченко Олег Валерьевич ; Дальневосточный государственный университет путей сообщения. – Хабаровск, 2015. – 392 с.

20. Разработка способа разнесенного управления транзисторными тяговыми преобразователями электровоза на первой зоне регулирования выпрямленного напряжения / П. В. Григоренко, О. В. Мельниченко, А. Ю. Портной, А. С. Самойлова // Известия Петербургского университета путей сообщения. – 2024. – Т. 21, № 1. – С. 252–264. – DOI 10.20295/1815-588X-2024-01-252-264.

21. Григоренко, П. В. Увеличение пропускной способности железных дорог при повышении коэффициента мощности электровозов и качества электроэнергии тяговой сети / П. В. Григоренко, О. В. Мельниченко, А. С. Самойлова // Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке. – 2024. – Т. 1. – С. 91–96. – ISBN 978-5-262-00975-6.

22. Григоренко, П. В. Повышение энергоэффективности электровозов переменного тока для увеличения пропускной способности железных дорог Восточного полигона / П. В. Григоренко, А. С. Самойлова // Молодежная наука : Труды XXVIII Всероссийской студенческой научно-практической конференции, Красноярск, 25 апреля 2024 года. – Красноярск : ФГБОУ ВО ИрГУПС, 2024. – С. 100–105. – ISBN 978-5-907865-01-3.

23. Повышение качества электроэнергии на токоприемнике электровоза переменного тока с транзисторными выпрямительно-инверторными преобразователями в режиме тяги / П. В. Григоренко, О. В. Мельниченко, А. Ю. Портной, А. С. Самойлова // Вестник Уральского государственного университета путей сообщения. – 2024. – № 4 (64). – С. 42–54. – DOI 10.20291/2079-0392-2024-4-42-54.