DOI: https://doi.org/10.15802/etr.v0i5.24303

The analysis of power circuits using a high-power transformer for the feeding of induction traction motors of electric rolling stock

М. Г. Вісін, Д. О. Забарило

Abstract


The perspective direction in the field of railway transport is the development and implementation of multisystem electric rolling stock which used asynchronous traction drive. Traction drive is the main power conversion system for rolling stock and includes transformers, converters and motor. Traction Transformer is the most cumbersome part of the drive and has great weight and volume. Therefore, reducing its weight and dimension parameters can obtain a more compact and economical drive in general.

One way to significantly reduce weight and size parameters of traction transformer is increasing its operating frequency. To achieve this it is necessary to develop special circuits for feeding high-frequency transformer. Existing circuit engineering solutions do not allow greatly simplified scheme and, in some cases, have low efficiency. It is therefore necessary to develop a circuit of power circuits electric rolling stock which will have high efficiency, easy realization in terms of circuitry and reliable in operation.

In this work analyzed the existing circuits of multisystem electric rolling stock which use high-frequency transformer and developed a new version of the circuit.

Authors proposed a new version of the circuit of dual-system electric rolling stock with asynchronous traction drive will reduce the weight and size of transformer parameter, increase efficiency of electric rolling stock in direct current power supply 3 kV and increase reliability in emergency modes. Besides in the proposed circuit is missing sampling pulse energy from power network that increases the level of electromagnetic compatibility of electric rolling stock with automation devices.

Keywords


high-frequency transformer; electric rolling stock; power circuit; three-phase transformer; self-excited voltage inverter; traction induction motor

References


Ротанов Н. А. Электроподвижной состав с тяговыми асинхронными двигателями / Н. А. Ротанов, А. С. Курбасов, Ю. Г. Быков, В. В. Литовченко. – М.: Транспорт, 1991. – 336 с.

Литовченко В. В. Современные многосистемные электровозы / В. В. Литовченко, О. Б. Баранцев // Локомотив. – 2000. - №9. – С. 45-46.

Готтлиб И. М. Источники питания. Инверторы, конверторы, линейные и импульсные стабилизаторы / И. М. Готтлиб. – М.: Посмаркет, 2002. – 544 с.

Мэк Р. Импульсные источники питания, теоретические основы проектирования и руководство по практическому применению / Р. Мэк. – Издательский дом «Додэка-ХХІ», 2008. – 272 с.

M. Kunz. Тяговые преобразователи уменьшенной массы / Железные дороги мира. – 2000. - №8 С. 31 – 34.

Victor M. Преобразование энергии на электроподвижном составе переменного тока с помощью трансформатора повышенной частоты / M. Victor // Железные дороги мира. – 2006. - №6 – С. 49-53.

Дубинец Л. В. Структурна схема перспективного електровоза подвійного живлення / Л. В. Дубинец, М. Г. Чілікін, А. М. Муха // Збірник наукових праць Дніпродзержинського державного технічного університету (технічні науки): [тематичний випуск «Проблеми автоматизованого електропривода. Тео-рія й практика»]. – Дніпродзержинськ: ДДТУ. – 2007. – С. 356-357.

Муха А. М. Розвиток наукових основ створення тягових електропередач багатосистемних електровозів / А. М. Муха // Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук. Спеціальність 05. 22.09 – Електротранспорт. Дніпропетровськ – 2011. – 36 с.

Орлов Ю. А. Особенности схем и конструкций базового электровоза нового поколения / Ю. А. Орлов, В. П. Янов // Транспорт Российской Федерации. – 2008. - №1 (14). – С. 60-64.

Тихомиров Г. М. Расчет трансформаторов: учеб. пособие для вузов / Г. М. Тихомиров. М.: Энергоатомиздат, 1986. – 528 с.

REFERENCES

Rotanov N. A. Kurbasov A. S., Bykov Yu. G., Li-tovchenko V. V. Elektropodvizhnoy sostav s tyagovymi asinkhronnymi dvigatelyami [Electric rolling stock with traction induction motors]. Moscow, Transport Publ., 1991. 336 p.

Litovchenko V. V., Barantsev O. B. Sovremennye mnogosistemnye elektrovozy [Modern multi-system electric locomotives]. Lokomotiv – Locomotive, 2000, issue 9, pp. 45-46.

Gottlib I. M. Istochniki pitaniya. Invertory, konvertory, lineynye i impulsnye stabilizatory [Power sources. Inverters, converters linear and switching regulators]. Moscow, Posmarket Publ., 2002. 544 p.

Mek R. Impulsnye istochniki pitaniya, teoreticheskie osnovy proektirovaniya i rukovodstvo po prakticheskomu primeneniyu [Switching power supply, theory designing and guide for practical use]. Izdatelskiy dom «Dodeka-XXІ» Publ., 2008. 272 p.

M. Kunz. Tyagovye preobrazovateli umenshennoy massy [Reduced weight traction convert-ers]. Zheleznye dorogi mira - Railways of the World, 2000. - issue 9, pp. 31 – 34.

Victor M. Preobrazovanie energii na el-ektropodvizhnom sostave peremennogo toka s pomoshchyu transformatora povyshennoy chastity [En-ergy transformation for electric rolling AC with high frequency transformer]. Zheleznye dorogi mira - Railways of the World, 2006. - issue 6, pp. 49 – 53.

Dubynets L. V., Chilikin M. H, Mukha A. M. Strukturna skhema perspektyvnoho elektrovoza podvi-inoho zhyvlennia [Structural circuit for the prospective dual power supply electric locomotive]. Zbirnyk nau-kovykh prats Dniprodzerzhynskoho derzhavnoho tekhnichnoho universytetu (tekhnichni nauky): [te-matychnyi vypusk «Problemy avtomatyzovanoho el-ektropryvoda. Teoriia y praktyka»] -

Dniprodzerzhynsk: DDTU. – 2007. – S. 356-357.

Mukha A. M. Rozvytok naukovykh osnov stvorennia tiahovykh elektroperedach bahatosystemnykh elektrovoziv [The development of scientific bases of creation tractive electric drive for multisystem electric locomotive]. Avtoreferat dysertatsii na zdobuttia naukovoho stupenia doktora tekhnichnykh nauk. Spetsialnist 05. 22.09 – Elektrotransport - Abstract of the thesis for obtaining of academic degree of Doctor of Technical Sciences. Speciality 05.22.09 - Electric transport, Dnipropetrovsk, 2011. 36 p.

Orlov Yu. A., Yanov V. P. Osobennosti skhem i konstruktsiy bazovogo elektrovoza novogo pokoleniya [Specifics of circuits and construction of basic electric locomotive of new generation]. Transport Rossiyskoy Federatsii - Transport of the Russian Federation, 2008, issue 1 (14), pp. 12-14.

Tikhomirov G. M. Raschet transformatorov: ucheb. posobie dlya vuzov [Calculation of transformers: a manual for high schools study guide]. Energoatomiz-dat Publ., 1986. 528 p.


GOST Style Citations