Розрахунок параметрів структури гібридного фільтру для електромеханічного рухомого складу постійного струму

Abstract

Мета роботи: Забезпечення високого рівня електромагнітної сумісності (ЕМС) рухомого складу постійного струму з тяговою мережею та системами сигналізації шляхом синтезу оптимальної структури гібридного вхідного фільтра та розробки ефективних алгоритмів активного демпфування резонансних коливань, а також обґрунтування структури, принципів функціонування та методів пригнічення коливань гібридного фільтра тягового електроприводу для забезпечення вимог електромагнітної сумісності рухомого складу постійного струму із залізничною інфраструктурою та лініями зв'язку. Для досягнення поставленої мети необхідно виконати такі завдання: Здійснити гармонічний аналіз струмів, що генеруються сучасними імпульсними тяговими перетворювачами рухомого складу в контактну мережу постійного струму. Проаналізувати спектральний склад гармонійних завад, що генеруються сучасними частотно-регульованими тяговими приводами в контактну мережу постійного струму. Розробити математичні моделі взаємодії вхідного пасивного LC-фільтра з індуктивністю тягової підстанції та контактної мережі, виявивши умови виникнення низькочастотних резонансних коливань. Визначити критерії вибору елементів пасивної частини фільтра з урахуванням обмежень на масу, габарити та теплові режими бортового обладнання. Синтезувати структуру гібридного фільтра, що поєднує пасивні елементи (для фільтрації високочастотних комутаційних завад) та активний силовий фільтр (для придушення низькочастотних гармонік та стабілізації напруги). Розробити структурну схему активної частини гібридного фільтра (силового електронного компенсатора) та визначити принципи її інтеграції з пасивним колом. Розрахувати масо-габаритні та електромагнітні параметри компонентів гібридного фільтра. Дослідити фізику виникнення резонансних явищ у вхідному колі локомотива та проаналізувати ефективність різних способів демпфування коливань (пасивних, активних та алгоритмічних). Дослідити та порівняти методи демпфування коливань LC-фільтра (пасивне демпфування за допомогою RC-ланцюгів та активне демпфування шляхом введення зворотних зв'язків у систему керування перетворювачем), довівши енергетичну перевагу алгоритмів "віртуального резистора". Сформулювати рекомендації щодо побудови комплексної системи забезпечення електромагнітної сумісності для перспективних зразків рухомого складу.