Теоретические аспекты и проблемы расчета токов короткого замыкания системы электроснабжения тягового электропривода активного полуприцепа

Автор: Дубовик Д.В., Голубчик Т.В., Дьяков А.С., Закиров Р.А.

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение @vestnik-susu-engineering

Рубрика: Расчет и конструирование

Статья в выпуске: 4 т.23, 2023 года.

Бесплатный доступ

В статье проанализированы и описаны теоретические аспекты и проблемы, возникающие при расчете токов короткого замыкания системы электроснабжения тягового электропривода переменного тока (в составе энергосистемы имеются полупроводниковый выпрямитель и тяговый инвертор), размещенного на шасси полуприцепа (активного полуприцепа), входящего в состав «Арктического автопоезда». Обозначенные выше вопросы проработаны, но тем не менее выводы требуют уточнений посредством дополнительной экспериментальной проверки. Активный полуприцеп предназначен для транспортировки многофункционального модуля медицинского и хозяйственно-бытового назначения при температурах окружающего воздуха от минус 50 до плюс 40 °С по дорогам с твердым покрытием, по грунтовым дорогам различного состояния, по местности с грунтами со слабой несущей способностью и снежной целине. Тяговый электропривод в составе активного полуприцепа предназначен для создания дополнительных тяговых усилий при тяжелых условиях движения транспортного средства с целью преодоления препятствий, бездорожья и возвышенностей. Данный полуприцеп создается в рамках проекта по разработке унифицированного семейства транспортных средств «Арктический автобус» и «Арктический автопоезд с транспортируемым функциональным модулем» для организации безопасной перевозки пассажиров и мобильных пунктов социальной сферы в районах Крайнего Севера в условиях низких температур (до минус 50 °С) и для обеспечения связанности территорий Арктической зоны Российской Федерации. В связи с этим традиционные методы расчета токов короткого замыкания, а также типовые принципы выбора аппаратов защиты, проверки их уставок, уставок предохранителей, стойкости кабельных линий и шин к токам короткого замыкания не могут быть применены к системе электроснабжения тягового электропривода активного полуприцепа, что обуславливает актуальность и необходимость дальнейших исследований в этой области, поэтому в данной статье предлагаются расчеты, которые, на наш взгляд, могут быть использованы при разработке методики расчета токов короткого замыкания системы электроснабжения тягового электропривода с использованием обратимых и необратимых полупроводниковых преобразователей со звеном постоянного тока.

Еще

Ток короткого замыкания, электропривод, дизель-генераторная установка, повышающий трансформатор, выпрямитель, тяговый инвертор, тяговый электродвигатель

Короткий адрес: https://sciup.org/147242635

IDR: 147242635   |   DOI: 10.14529/engin230401

Список литературы Теоретические аспекты и проблемы расчета токов короткого замыкания системы электроснабжения тягового электропривода активного полуприцепа

  • Беляев А.В. Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сети 0,4 кВ. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отдние, 1988. 176 с.
  • Беляева Е.Н. Как рассчитать ток короткого замыкания. М.: Энергоатомиздат, 1983. 136 с.
  • Борисов П.А., Томасов В.С. Расчет и моделирование выпрямителей: учебное пособие по курсу «Элементы систем автоматики». СПб.: СПб ГУ ИТМО, 2009. Ч. I. 169 c.
  • Герасимов А.И., Кузьмин С.В. Электроснабжение предприятий: учеб. пособие. Красноярск, ГУЦМиЗ, 2005, 150 с.
  • Григорьев А.В., Васильев А.Ю., Кулагин Ю.А. Теоретические вопросы расчета токов короткого замыкания в судовых электроэнергетических системах с распределением электроэнергии на постоянном токе // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова. 2017. Т. 9, № 5. С. 1095–1103.
  • Справочник по проектированию электроснабжения / под ред. Ю.Г. Барыбина и др. М.: Энергоатомиздат, 1990. 576 с.
  • ГОСТ 28249-93 Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ. М.: Стандартинформ, 2006. 45 с.
  • ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды. М.: Стандартинформ, 2010. 8 с.
  • ГОСТ 15543.1-89 Изделия электротехнические. Общие требования в части стойкости к климатическим внешним воздействующим факторам. М.: ИПК Изд-во стандартов. 2004. 7 с.
  • ГОСТ 29176-91 Короткие замыкания в электроустановках. Методика расчета в электроустановках постоянного тока. М.: ИПК Изд-во стандартов. 2004. 36 с.
  • ГОСТ Р 50783-95 Электроагрегаты и передвижные электростанции с двигателями внутреннего сгорания. М.: ИПК Изд-во стандартов. 1995. 25 с.
  • ТУ 16.К71-370-2007 Провода с кремнийорганической изоляцией и оболочкой повышен-ной пожаробезопасности для подвижного состава рельсового транспорта.
  • Pellegrino G., Armando E., Guglielmi P. Direct Flux Field-Oriented Control of IPM Drives With Variable DC Link in the Field-Weakening Region // IEEE Trans. Ind. 2009. Vol. 45, no. 5. P. 1619–1627.
  • Kwak S., Moon U.C., Park J.C. Predictive-Control-Based Direct Power Control With an Adap-tive Parameter Identification Technique for Improved AFE Performance // IEEE Transactions on Power Electronics. 2014. Vol. 29, no. 11. P. 6178–6187.
  • Dannehl J., Wessels C. and Fuchs F.W. Limitations of Voltage-Oriented PI Current Control of Grid-Connected PWM Rectifiers With LCL Filters // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2009. Vol. 56, no. 2. Р. 380–388.
  • Malinowski M., Jasinski M., Kazmierkowski M.P. Simple direct power control of three-phase PWM rectifier using space-vector modulation (DPC-SVM) // IEEE Transactions on Industrial Electron-ics. 2004. Vol. 51, no. 2. P. 447–454.
  • Predictive Duty Cycle Control of Three-Phase Active-Front-End Rectifiers / Z. Song, Y. Tian, W. Chen et al. // IEEE Transactions on Power Electronics. 2016. Vol. 31, no. 1. Р. 698–710.
  • Rodriguez J. Predictive Current Control of a Voltage Source Inverter // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2007. Vol. 54, no. 1. P. 495–503.
  • Model-Based Predictive Direct Control Strategies for Electrical Drives: An Experimental Eval-uation of PTC and PCC Methods / F. Wang, S. Li, X. Mei et al. // IEEE Transactions on Industrial In-formatics. 2015. Vol. 11, no. 3. P. 671–681.
  • Stando D., Kaźmierkowski M.P., Chudzik P. Sensorless predictive torque control of induction motor drive operating in wide speed range – Simulation study // 6th Int. Power Electronics and Motion Control Conf. and Exposition. 2014. P. 521–526.
  • Advanced Control Methods of DC/AC and AC/DC Power Converters – Look-Up Table and Predictive Algorithms / A. Godlewska, R. Grodzki, P. Falkowski et al. // Advanced Control of Electrical Drives and Power Electronic Converters. 2017. Р. 221–302. DOI: 10.1007/978-3-319-45735-2_10
  • Scoltock J., Geyer T., Madawala U. Model Predictive Direct Current Control for a grid-connected converter: LCL-filter versus L-filter // IEEE Int. Conf. on Industrial Technology (ICIT). 2013. P. 576–581.
  • Krein P.T., Balog R.S., Mirjafari M. Minimum energy and capacitance requirements for single-phase inverters and rectifiers using a ripple port // IEEE Trans. Power Electron. 2012. Vol. 27. P. 4690–4698.
  • Wang H., Chung H.S.H., Liu W. Use of a series voltage compensator for reduction of the dc-link capacitance in a capacitor-supported system // IEEE Trans. Power Electron. 2014. Vol. 29, no. 3. P. 1163–1175.
Еще
Статья научная