Аннотация
На сегодняшний день задача разработки энергоэффективных систем электроснабжения и управления электроприводами метрополитена приобретает все большую актуальность в условиях увеличивающихся объемов перевозок и возрастающих требований к надежности и безопасности функционирования транспортной инфраструктуры крупных городов. Статья посвящена разработке энергосберегающей системы электроснабжения метрополитена, которая в сочетании с современными регулируемыми электроприводами подвижных составов обеспечивает управление потоками электроэнергии между контактной, питающей сетями и накопителем энергии в функции нагрузки (тока) контактной сети. Энергосберегающая система электроснабжения позволяет обеспечить существенную экономию (до 50%) электроэнергии, выровнять суточный график нагрузки питающей сети метрополитена за счет использования энергии накопителя для компенсации пиков нагрузки контактной сети. Управляемые активные выпрямители в составе энергосберегающей системы электроснабжения обеспечивают с достаточной точностью стабилизацию напряжения контактной сети, исключение высших гармоник в питающей сети и нулевой сдвиг между основной гармоникой тока и напряжения питающей сети. Накопитель энергии в системе электроснабжения выполнен на основе литий-ионной батареи и снабжен DC/DC-преобразователем с контуром регулирования тока заряда-разряда батареи. Управление потоками энергии осуществляются путем изменения тока заряда-разряда батареи в функции величины и знака тока контактной сети с использованием специальной программы в контроллере. Разработана имитационная модель энергосберегающей системы электроснабжения с регулируемыми асинхронными электроприводами с векторным управлением. Получены осциллограммы, подтверждающие работоспособность системы электроснабжения и высокое качество управления потоками электроэнергии в основных режимах работы подвижных составов метрополитена.
Ключевые слова
энергосберегающая система, управление электроприводом, активный выпрямитель, управляемый накопитель энергии, частотно-регулируемый электропривод, электрические машины переменного тока, тяговая подстанция, электромагнитная совместимость, рекуперация энергии, DC/DC-преобразователь, имитационная модель
1. Электроснабжение метрополитенов. Устройство, эксплуатация и проектирование / Колузаев А.М., Едигарян Л.С., Ермолов Д.Г., Быков Е.И., Кротов JI.Б., Байнволь Г.Е. Mосква: Транспорт, 1977. 431 с.
2. Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций. Mосква: Энергоатомиздат, 1987. 648 с.
3. Вязигина В.Л., Грунин В.К., Горюнова В.Н. Оборудование и электротехнические устройства систем электроснабжения: справочник. Омск: ОмГТУ, 2007. 232 с.
4. Новиков В.А., Савва С.В., Татаринцев Н.И. Электропривод в современных технологиях: учебник для студентов вузов. Москва: Академия, 2014. 400 с.
5. Внедрение энергосберегающих технологий / Д.В. Гаев, А.В. Ершов, Л.А. Баранов, В.А. Гречишников, М.В. Шевлюгин // Мир транспорта. 2010. №3. С. 3-7.
6. Ефимов А.А., Шрейнер Р.Т. Активные преобразователи в регулируемых электроприводах переменного тока. Новоуральск: НГТИ, 2001. 250 с.
7. Гречишников В.А., Шевлюгин М.В. Эксплуатация накопителя энергии на метрополитене // Мир транспорта. 2013. №5. С. 54-58.
8. Прокубовская А.О., Зеленцов В.И., Ипполитов В.В. Имитационная модель тяговой подстанции как элемент энергосберегающего комплекса электроснабжения и управления электроприводом метрополитена // Энергетика и автоматизация металлургической промышленности: исследования и практика. Магнитогорск, 2023. С. 160-164.
9. Петров А.А., Логутенко Н.С. Компенсация реактивной мощности на метрополитене // Наука. Технологии. Инновации. Т. 5. Новосибирск: Новосибирский государственный технический университет, 2016. С. 148-150.
10. Сопов В.И. Моделирование электротранспортных систем Новосибирск: НГТУ, 2004. 43 с.
11. Костюченко Л.П. Имитационное моделирование систем электроснабжения в программе MATLAB: учебное пособие. Красноярск: Красноярск. гос. аграр. ун-т, 2012. 215 с.
12. Герман-Галкин С.Г. Виртуальные лаборатории полупроводниковых систем в среде Matlab-Simulink. СанктПетербург: Лань, 2013. 448 с.
13. Терехин В.Б. Моделирование систем электропривода в Simulink. Томск: ТПУ, 2008. 320 с.
Зюзев А.М., Зеленцов В.И., Ипполитов В.В. Энергосберегающая система электроснабжения электроприводами метрополитена // Электротехнические системы и комплексы. 2024. № 4(65). С. 55-61. https://doi.org/10.18503/2311-8318-2024-4(65)-55-61