A method for reducing current ripples in traction motors for contact electric locomotives with pulse width modulation
Loading...
Date
2024-06-26
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Scientific and practical journal "Economics and technical engineering"
Abstract
Disadvantages that occur when powering the traction motors of mine contact electric locomotives from a pulse width converter (PWC) due to significant current pulsations are given: significant current and moment pulsations and skidding of the wheel pairs of the electric locomotive in the mode of displacement. An analysis of known methods of reducing current pulsations of traction motors, such as the use of reactors in the armature circuit of motors, increasing the frequency of the pulse converter, determined their insufficient efficiency. On the basis of the conducted analysis, a number of shortcomings of known methods of reducing current pulsations and their non-compliance with existing requirements were revealed. Thus, the use of reactor engines connected in series in the armature circuit leads to significant power losses in them. Increasing the frequency of the pulse-width converter requires an individual selection of the optimal frequency value for each type of electric locomotive and in any case leads to an increase in switching losses in the converter, which in turn leads to a decrease in the quality of electrical energy.
The proposed method of separate power supply of the traction motors of the two-engine drive of the mine electric locomotive from two PWC instead of the existing parallel one. Comparative studies of the proposed method of separate power supply of traction motors with a time shift in the operation of pulse width converters for half the period of the operating frequency with the applied parallel connection were conducted. On the basis of the conducted research, the effectiveness of the proposed method has been proven.
It is shown that the maximum value of traction current ripples occurs at a duty cycle of 0.5 and at a frequency of 300 Hz does not exceed 10%, and taking into account the shift in time in the operation of converters for half the period of their operating frequency, traction current ripples at the indicated frequency will not exceed 5%.
Наведені недоліки, що мають місце під час живлення тягових двигунів шахтних контакт-них електровозів від широтно-імпульсного перетворювача (ШІП) через значні пульсації струму: значні пульсації струму та моменту та буксування колісних пар електровозу в режимі його зрушення з місця. Проведений аналіз відомих методів зниження пульсацій струму тягових двигунів, як то застосування реакторів в якірному колі двигунів, підвищення частоти імпульсного перетворювача визначила їх недостатню ефективність. На підставі проведеного аналізу виявлений ряд недоліків відомих мето-дів зниження пульсацій струму та їх невідповідності існуючим вимогам. Так, застосування послідовно ввімкнених в якірне коло двигунів реакторів призводить до значних втрат потужності в них. Підвищення частоти широтно-імпульсного перетворювача потребує індивідуального вибору оптимального значення частоти для кожного типу електровозу і в будь якому разі веде до збільшення комутаційних втрат в перетворювачі, що в свою чергу веде до зниження якості електричної енергії. Запропонований метод роздільного живлення тягових двигунів дводвигунного приводу шахтного електровозу від двох ШІП замість існуючого паралельного.
Проведені порівняльні дослідження запропонованого методу роздільного живлення тягових двигунів зі зсувом за часом у роботі широтно-імпульсних перетворювачів на половину періоду робочої частоти з застосовуваним паралельним з'єднанням. На підставі проведених досліджень доведена ефективність запропонованого методу. Показано що максимальне значення пульсацій тягового струму має місце при скважності 0,5 і при частоті ШІП 300 Гц не перевищує 10%, а з урахуванням здвигу у часі в роботі перетворювачів на половину періоду їх робочої частоти пульсації тягового струму на вказаній частоті не перевищать 5%.
Description
Keywords
traction motor, pulse width converter, separate power supply, harmonic current components, тяговий двигун, широтно – імпульсний перетворювач, роздільне живлення, гармонійні складові струму.
Citation
Pyrozhenko, A., Modlo Ye., Shupov, V., Zhukov, M.& Shaida, R. (2024). A method for reducing current ripples in traction motors for contact electric locomotives with pulse width modulation.Scientific and practical journal "Economics and technical engineering". Vol. 2 No. 1 (2024), 93–106.