Научная статья на тему 'Повышение энергетической эффективности локомотивов с накопителями энергии'

Повышение энергетической эффективности локомотивов с накопителями энергии Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
543
140
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
Гибридный привод / накопитель энергии / рекуперативное торможение / степень заряда / гибридная система хранения энергии / глубина разряда / Hybrid vehicle / energy storage system / regenerative braking / state of charge / hybrid energy storage system / depth of discharge.

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Титова Тамила Семеновна, Евстафьев Андрей Михайлович

Цель: Развитие гибридных технологий представляет собой направление, несущее серьезные изменения для железнодорожной промышленности, ее конструкторско-технологической базы. Эти преобразования обеспечивают научно-технические прорывы в гораздо большей степени, чем реализация любых новых проектов в рамках традиционных форм. Методы: Значительный интерес вызывает решение задачи взаимодействия гибридных локомотивов и соответствующей структуры электроснабжения. Кроме того, существуют проблемы обеспечения качества и надежности такого подвижного состава. Важнейшее значение для успешного внедрения гибридных локомотивов с комбинированной силовой установкой приобретают взаимосвязь между тремя наборами технологий, а также качество их обеспечения. Результаты: Первичными проблемами проектов таких локомотивов являются хранение электроэнергии, глубокая модернизация тягового привода и реализация алгоритмов оптимального управления движением в различных режимах. Повышение уровня плотности энергии, хранимой в тяговой аккумуляторной батарее, при снижении массы транспортного средства позволяет обеспечить конкурентные преимущества экологичных гибридных локомотивов в сравнении с традиционными. Стоимость тяговой аккумуляторной батареи постоянно доминирует над соответствующими экономическими параметрами других компонентов тягового привода гибридных локомотивов, поэтому актуальны проекты, имеющие высокий технический уровень при обеспечении уменьшения общей массы транспортного средства. Однако в последнее десятилетие в связи с повышением значимости электронных компонентов в транспортной промышленности наряду с обозначенными выше задачами на первое место выходят проблемы оптимизации управления системами подвижного состава и обеспечения соответствующего уровня качества управления. Рассмотрены вопросы применения накопителей энергии на гибридном локомотиве и их преимущества перед использующимися в настоящее время источниками энергии. Практическая значимость: Показано, что внедрение гибридной системы хранения энергии дает возможность значительно увеличить эффективность и надежность локомотива.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Титова Тамила Семеновна, Евстафьев Андрей Михайлович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ENERGY EFFICIENCY IMPROVEMENT OF LOCOMOTIVES WITH ENERGY STORAGES

Objective: The development of hybrid technologies is an aspect that carries serious changes for the railway industry, its design and technological base. These changes provide the scientifi c and technological breakthroughs to a much greater extent than the implementation of any new projects in traditional forms. Methods: Of great interest is the solution to the problem of hybrid locomotives and related power supply interaction. In addition, there are problems of quality and reliability of the rolling stock. The relationship between the three sets of technology, as well as the problem of support quality of the latter, becomes essential for the successful implementation of hybrid locomotives with a combined power plant. Results: The primary problems of locomotive projects in question are: electric power storage, in-depth modernization of the traction drive, and implementation of an optimal motion control algorithms in different modes. Increasing energy density stored in the traction battery, while reducing vehicle mass, ensures competitive advantages of eco-friendly hybrid locomotives versus traditional. The cost of the traction battery tends to dominate over the relevant economic parameters of other components of the traction drive hybrid locomotives, therefore, projects with a high technological level are relevant, while ensuring lower total weight of the vehicle. However, in the last decade, due to the increasing importance of electronic components in the transportation industry, along with the objectives stated above, problems of management optimization of rolling stock systems and provision of an appropriate level of quality control take center stage. Issues of energy storage application in the hybrid locomotive and their advantages over the currently used energy sources are considered in the article. Practical importance: It is shown that the use of a hybrid energy storage system will signifi cantly increase the effi ciency and reliability of the locomotive.

Текст научной работы на тему «Повышение энергетической эффективности локомотивов с накопителями энергии»

УДК 629.3.02-83+629.3.02-83-843 Т. С. Титова, А. М. Евстафьев

ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЛОКОМОТИВОВ С НАКОПИТЕЛЯМИ ЭНЕРГИИ1

Дата поступления: 13.02.2017 Решение о публикации: 10.05.2017

Аннотация

Цель: Развитие гибридных технологий представляет собой направление, несущее серьезные изменения для железнодорожной промышленности, ее конструкторско-технологической базы. Эти преобразования обеспечивают научно-технические прорывы в гораздо большей степени, чем реализация любых новых проектов в рамках традиционных форм. Методы: Значительный интерес вызывает решение задачи взаимодействия гибридных локомотивов и соответствующей структуры электроснабжения. Кроме того, существуют проблемы обеспечения качества и надежности такого подвижного состава. Важнейшее значение для успешного внедрения гибридных локомотивов с комбинированной силовой установкой приобретают взаимосвязь между тремя наборами технологий, а также качество их обеспечения. Результаты: Первичными проблемами проектов таких локомотивов являются хранение электроэнергии, глубокая модернизация тягового привода и реализация алгоритмов оптимального управления движением в различных режимах. Повышение уровня плотности энергии, хранимой в тяговой аккумуляторной батарее, при снижении массы транспортного средства позволяет обеспечить конкурентные преимущества экологичных гибридных локомотивов в сравнении с традиционными. Стоимость тяговой аккумуляторной батареи постоянно доминирует над соответствующими экономическими параметрами других компонентов тягового привода гибридных локомотивов, поэтому актуальны проекты, имеющие высокий технический уровень при обеспечении уменьшения общей массы транспортного средства. Однако в последнее десятилетие в связи с повышением значимости электронных компонентов в транспортной промышленности наряду с обозначенными выше задачами на первое место выходят проблемы оптимизации управления системами подвижного состава и обеспечения соответствующего уровня качества управления. Рассмотрены вопросы применения накопителей энергии на гибридном локомотиве и их преимущества перед использующимися в настоящее время источниками энергии. Практическая значимость: Показано, что внедрение гибридной системы хранения энергии дает возможность значительно увеличить эффективность и надежность локомотива.

Ключевые слова: Гибридный привод, накопитель энергии, рекуперативное торможение, степень заряда, гибридная система хранения энергии, глубина разряда.

Tamila S. Titova, D. Sci., professor, [email protected]; *Andrey M. Evstafev, Cand. Sci., associate professor, [email protected] (Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University) ENERGY EFFICIENCY IMPROVEMENT OF LOCOMOTIVES WITH ENERGY STORAGES

Summary

Objective: The development of hybrid technologies is an aspect that carries serious changes for the railway industry, its design and technological base. These changes provide the scientific and technological

1 Публикация осуществлена в рамках реализации гранта ОАО «РЖД» на развитие научно-педагогических школ в области железнодорожного транспорта.

breakthroughs to a much greater extent than the implementation of any new projects in traditional forms. Methods: Of great interest is the solution to the problem of hybrid locomotives and related power supply interaction. In addition, there are problems of quality and reliability of the rolling stock. The relationship between the three sets of technology, as well as the problem of support quality of the latter, becomes essential for the successful implementation of hybrid locomotives with a combined power plant. Results: The primary problems of locomotive projects in question are: electric power storage, in-depth modernization of the traction drive, and implementation of an optimal motion control algorithms in different modes. Increasing energy density stored in the traction battery, while reducing vehicle mass, ensures competitive advantages of eco-friendly hybrid locomotives versus traditional. The cost of the traction battery tends to dominate over the relevant economic parameters of other components of the traction drive hybrid locomotives, therefore, projects with a high technological level are relevant, while ensuring lower total weight of the vehicle. However, in the last decade, due to the increasing importance of electronic components in the transportation industry, along with the objectives stated above, problems of management optimization of rolling stock systems and provision of an appropriate level of quality control take center stage. Issues of energy storage application in the hybrid locomotive and their advantages over the currently used energy sources are considered in the article. Practical importance: It is shown that the use of a hybrid energy storage system will significantly increase the efficiency and reliability of the locomotive.

Keywords: Hybrid vehicle, energy storage system, regenerative braking, state of charge, hybrid energy storage system, depth of discharge.

Введение

При разработке новых типов тягового подвижного состава в целях снижения удельного расхода энергии на тягу поездов ведущие производители железнодорожного транспорта руководствуются следующими принципами:

1) применение имеющих небольшие массу и габариты асинхронных тяговых двигателей;

2) повышение эффективности рекуперативного торможения;

3) создание облегченных конструкций кузовов и оборудования вагонов;

4) улучшение аэродинамики формы концевых вагонов с кабинами управления для уменьшения аэродинамического сопротивления.

Эффективное использование кинетической энергии поезда при торможении является одним из действенных способов повышения экономичности. Чтобы добиться как можно более высоких показателей по снижению энергопотребления и вредных выбросов, необходимо наряду с оптимизацией традиционных видов

привода стимулировать инновационные разработки, применяющие возможность накопления кинетической энергии подвижного состава.

Особенно к большой выгоде с точки зрения снижения расхода топливно-энергетических ресурсов и уменьшения объема выбросов СО2 может привести рекуперация энергии торможения на поездах местного и регионального сообщения, а также на промышленном и маневровом тяговом подвижном составе, условия эксплуатации которого отличаются повышенной цикличностью работы. Для этого требуется эффективный перевод кинетической энергии поезда в электрическую при торможении, которую необходимо сохранить для последующего преобразования в кинетическую при очередном ускорении поезда. Одним из достижений в работе по снижению расхода энергии на тягу поездов стало создание опытных образцов подвижного состава с гибридным (комбинированным) тяговым приводом. При этом возникает необходимость в надежном и эффективном накопителе электрической энергии. Основную трудность при разработке

гибридного энергопитания представляет согласованное использование различных источников энергии [1].

Системы хранения энергии

Основным средством для накопления и сохранения вырабатываемой при рекуперативном торможении энергии для питания тяговых электродвигателей при разгоне, а также питания вспомогательных бортовых потребителей во время стоянки в настоящее время являются системы хранения энергии на основе аккумуляторных батарей (BESS) и конденсаторов большой емкости (UESS), получивших название «Ультраконденсаторы» (UC) или «Суперконденсаторы». Эти устройства - одна из последних инноваций в области хранения электрической энергии [2] и считаются перспективной технологией для будущих электрических и гибридных транспортных средств. Действие аккумуляторных батарей и суперконденсаторов основано на электрохимических процессах, однако их относительную энергию (relative energy) и удельную мощность (power density) определяют разные электрохимические механизмы. В течение последних лет исследования в области хранения энергии значительно расширились, получены новые материалы, использование которых позволяет сочетать высокую плотность энергии аккумуляторных батарей с длительным жизненным циклом и значительной скоростью зарядки суперконденсаторов. Суперконденсаторные устройства, известные как конденсаторы с двойным электрическим слоем (EDLCs), хранят заряд путем адсорбции ионов электролита на поверхности электродных материалов, которые включают углеродные частицы или пористый углерод. Никаких окислительно-восстановительных реакций не требуется, поэтому отклик на изменение потенциала без диффузионных ограничений происходит быстро и обеспечивает большую мощность. Но заряд ограничивается поверхностью, и плотность энергии электрохими-

ческих конденсаторов с двойным электрическим слоем меньше, чем в аккумуляторных батареях. В электрохимических конденсаторах окислительно-восстановительная псевдоемкость возникает при интеркаляции (внедрении ионов в принимающий материал). Такая псевдоемкость (pseudocapacitance) представляет собой второй механизм емкостного накопления энергии. Наиболее известны псевдоконденсаторы, использующие обратимые электрохимические процессы на поверхности электродов на основе RuO2 и MnO2. Окислительно-восстановительные процессы обеспечивают хранение заряда большей величины (charge storage). Псевдоемкостные материалы дают возможность достичь плотности энергии (energy density) на уровне аккумуляторных батарей в сочетании с длинным жизненным циклом и значительной плотностью мощности (power density) конденсаторов с двойным электрическим слоем.

В гибридном тяговом приводе аккумуляторная батарея служит для накопления и сохранения вырабатываемой при рекуперативном торможении энергии и питания вспомогательных бортовых потребителей во время стоянки и тяговых двигателей при разгоне. Если емкость батареи недостаточна, она не может в достаточной мере аккумулировать вырабатываемую при торможении энергию, в связи с чем существенное повышение энергетической эффективности системы становится проблематичным. Однако при излишней емкости батареи эффективность системы снижается, поскольку выработка энергии при рекуперативном торможении ограничена. На рис. 1 представлена зависимость между емкостью аккумуляторной батареи и повышением энергетической эффективности системы хранения энергии. При достижении определенного уровня емкости батареи рост эффективности прекращается [3].

Чтобы контролировать напряжение и ток аккумуляторной батареи или конденсатора во время переходных процессов при ускорении или замедлении подвижного состава с гибрид-

Оптимальное значение

Емкость аккумуляторной батареи

Рис. 1. Зависимость энергетической эффективности гибридного тягового привода от емкости аккумуляторной батареи

ным приводом, необходимо иметь их математические и компьютерные модели, в которых учтены постоянные времени, обусловленные электрохимическими реакциями в аккумуляторных батареях, а также ограничениями на скорость заряда и разряда в ультраконденсаторах [4, 5].

Для аккумуляторной батареи основными характеристиками являются ее электрическая емкость, напряжение, величины максимального тока разряда и заряда, эквивалентное последовательное сопротивление (БЗЯ).

Емкость аккумуляторной батареи описывается формулой Пейкерта

C = Ik ■ t

^ p раз S

где k - константа Пейкерта

k=i; ■ с,

к = 1 для идеальной батареи, для свинцовых аккумуляторных батарей к может варьироваться в пределах от 1,05 до 2; /раз - ток разряда (в А ■ ч).

Количество запасенной батареей энергии выражается в ватт-часах и численно равно напряжению на выводах батареи в цикле разряда, умноженному на ее емкость:

W = U ■ C = |!раз -ЦразdТ.

Здесь U - напряжение аккумуляторной батареи в цикле разряда (В); С - емкость аккумуляторной батареи (в А ■ ч).

Таким образом, энергия, хранящаяся в аккумуляторе, является не постоянной величиной, а функция двух переменных - напряжения и емкости, которые сильно зависят от температуры и степени заряда аккумуляторной батареи. Степень заряда (state of charge, SOC), т. е. мера возможности батареи отдавать электрическую энергию, - один из важнейших параметров системы хранения энергии. Так, если батарея заряжается током /зар, то за период T = t —t0 полученный батареей заряд будет равен

Q(t ) = J^xA

При полном цикле заряда заряд батареи

'2

Q100% = jI3ap(x)dx'

где t2 - время окончания полного цикла заряда.

Тогда степень заряда батареи составит

Q )

SOC = —^ -100%.

Qi

l00%

Разряд аккумуляторной батареи характеризуется глубиной разряда (depth of discharge, DOD)

0

0

Q1öö% -J ,/раз(т)^Х DOD -- ö р u--1öö%,

Qi

löö%

где /раз - ток разряда аккумуляторной бата-

Uxx - Eö +

F

\

1 - SOC

J

Напряжение на выводах батареи будет составлять

UT - Uxx -1в. R

;нутр

реи; t - текущее время в цикле разряда аккумуляторной батареи.

Аккумуляторные батареи критичны к глубокому разряду и не должны подвергаться ему, так как это может привести к необратимым повреждениям. Обычно рекомендуется поддерживать степень заряда батареи в пределах 20-95 %. Энергетическая эффективность аккумуляторной батареи определяется как коэффициент, показывающий, какая часть энергии, полученная при заряде аккумуляторной батареи, может быть отдана в нагрузку при разряде, и зависит от величины разрядного тока. Типовое его значение лежит в пределах 55-95 %.

Простейшая модель, которая позволяет исследовать и описать процессы, происходящие в аккумуляторной батарее, приведена на рис. 2. Она включает электродвижущую силу (ЭДС) батареи с напряжением на разомкнутых выводах Uxx и эквивалентного последовательного сопротивления R, которое зависит от степени заряда и температуры аккумуляторной батареи:

fR • T Л , ( SOC Л • ln

Для описания динамических процессов, протекающих в аккумуляторной батарее при изменяющихся параметрах в циклах заряд -разряд, можно использовать модель, приведенную на рис. 3. В ней учтена разница в величине внутреннего сопротивления батареи в зависимости от направления тока в циклах заряд - разряд и которая изменяется автоматически переключением двух идеальных диодов, включенных встречно-параллельно в цепь внутренних сопротивлений.

Зависимость напряжения холостого хода от глубины разряда для кислотной батареи описывается формулой

ихх = (2,15 - БОБХ (2,15 ^ 2,0)).

В зависимости от потребляемой мощности ток аккумуляторной батареи будет

Ib -

Uxx-U -4.R.Preq 2 R

где

здесь Е0 - ЭДС аккумуляторной батареи; Я -идеальная газовая постоянная; Т - абсолютная температура; F - постоянная Фарадея.

R -

(SOC,T) при Ib > ö, P > ö,

Rp (SOC,T ).

U

Ф

1Z3

R (SOC,T)

внутрv 7 '

Î

U

I

Рис. 2. Схема замещения аккумуляторной батареи с одним внутренним сопротивлением

Емкость конденсатора С позволяет учесть динамические процессы при компьютерном моделировании батареи с помощью программ математического моделирования.

В настоящее время разработано много различных по количеству элементов и сложности моделей ультраконденсаторов [6].

Накопленный в конденсаторе электрический заряд равен

Я = С •и,

ab

R,

U

Рис. 3. Схема замещения аккумуляторной батареи для описания динамических процессов, протекающих в аккумуляторной батарее в циклах заряд-разряд

а энергия составляет

W =

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

C ■U1 2

здесь Q - электрический заряд конденсатора (Кл); C - емкость конденсатора (Ф); U - напряжение заряженного конденсатора (В); W -энергия заряженного конденсатора (Дж).

Степень заряда конденсатора SOC может быть вычислена по следующей формуле:

SOC =

с ■ (и - Umin) _ U - U

C (Umax Umin) Umax Umin

в которой U и U - максимально и мини-

1 max min

мально допустимые напряжения на ультра-

конденсаторе; П. - текущее значение напряжения на ультраконденсаторе.

Модель ультраконденсатора, представленная на рис. 4, достаточно точная для использования в модели электропривода, но ее разработка и исследование стоят дорого и требуют больших затрат времени.

В этой модели емкость С является функцией температуры, напряжения и времени эксплуатации, а эквивалентное последовательное сопротивление Б8Я - функцией температуры, времени и частоты тока нагрузки,

и = П - С ■ ББЯ -Ь^, с с сИ

где ис - напряжение на конденсаторе; гс -ток конденсатора; Ь - индуктивность; Б8Я -

C

ESR

О-ь

L

R

C

НЬ

R

U

i • ESR

L — dt

U

Рис. 4. Схема замещения ультраконденсатора

эквивалентное последовательное сопротивление.

В некоторых случаях можно пренебречь малозначительными факторами, которые оказывают небольшое влияние на анализируемые процессы. В случае деления мощности и анализа потока энергии в тяговых приводах, где постоянные времени имеют большие величины (в секундах), можно исключить из модели почти все элементы, за исключением емкости и внутреннего сопротивления. Параметры С и ESR ультраконденсатора зависят от температуры, напряжения и количества циклов заряд - разряд.

Простейшая модель системы хранения энергии на основе ультраконденсатора UESS приведена на рис. 5. В ней емкость ультраконденсатора С включена последовательно с внутренним эквивалентным последовательным сопротивлением ESR и параллельно с сопротивлением EPR (equivalent parallel resistance), которое позволяет учесть внутренние потери энергии.

C

Rr

ESR

-c

Рис. 5. Простейшая модель системы хранения энергии на основе ультраконденсатора иЕББ

Точное моделирование ультраконденсатора в диапазоне рабочих частот возможно с помощью многозвенной модели (рис. 6).

Наилучшие результаты построения систем накопления энергии для гибридных транспортных средств дает комбинация батарейной BESS и конденсаторной UESS систем, как видно из диаграммы, приведенной на рис. 7. При оптимальном соотношении батарейная и конденсаторная системы накопления и хранения энергии дополняют друг друга, улучшая показатели плотности энергии и мощности на единицу веса, что является одним из важнейших показателей для любых транспортных средств. Такая, комбинированная, система хранения энергии получила название гибридной (hybrid energy storage system -HESS) [7].

Упрощенная модель гибридной системы хранения энергии HESS приведена на рис. 8. В ней потери в ультраконденсаторе представлены одним сопротивлением R , внутреннее эквивалентное последовательное сопротивление аккумуляторной батареи - сопротивлениями Rm при заряде и Rdc при разряде батареи. Параметры аккумуляторной батареи имеют нелинейный характер, зависят от температуры и степени заряда батареи.

Управление гибридным тяговым приводом

Для эффективного функционирования гибридного тягового привода необходимо решить задачу оптимизации использования

L

R

R

R

Рис. 6. Многозвенная модель ультраконденсатора

c

<'х

ё !

ю то юоо itf Плотность мощности, Вт/кг

Рис. 7. Сравнение характеристик батарейной BESS и конденсаторной UESS систем хранения энергии

Рис. 8. Упрощенная модель гибридной системы хранения энергии HESS

энергии, вырабатываемой в режиме рекуперативного торможения.

Учитывая продолжительность жизненного цикла аккумуляторных батарей, следует поддерживать уровень их заряда в диапазоне 20-60 %. Поэтому управление зарядом должно осуществляться таким образом, чтобы показатель SOC был максимальным при разгоне гибридного тягового подвижного состава. Подзарядка аккумулятора до заданного уровня напряжения происходит при выбеге и в режиме рекуперативного торможения так, чтобы к следующей остановке уровень заряда батареи вновь достиг заданного значения (рис. 9).

На рис. 9 представлены три зоны, соответствующие различным режимам движения гибридного подвижного состава с накопителем энергии. Система управления должна обеспечивать состояния заряда аккумуляторной батареи SOC, приближенной к зоне А, соответствующей нормальному тяговому режиму. Если во время движения происходит снижение уровня заряда аккумуляторной батареи ниже установленного (зона В), система управления должна стремиться вернуть показатель SOC в зону А.

Поскольку запас энергии, накапливаемой при рекуперативном торможении, зависит от скорости начала торможения, уровень заряда при движении в режиме выбега необходимо регулировать в соответствии со скоростью движения и состоянием аккумуляторной батареи.

Для контроля состояния и функционирования оборудования гибридного тягового привода нужно иметь информацию о текущих значениях фактической скорости движения, напряжения основного источника напряжения и аккумуляторной батареи, тока в тяговом инверторе, параметров режима зарядки (разрядки) аккумуляторной батареи и температуры ее элементов.

Преобразователь аккумуляторной батареи осуществляет ее зарядку или разрядку, получая сигналы от тягового инвертора и устройства управления. Контрольные действия в отношении аккумуляторной батареи заключаются в поддержании постоянного на-

Рис. 9. Управление состоянием заряда аккумуляторной батареи SOC в зависимости от режима движения гибридного подвижного состава

пряжения в шине, соединяющей преобразователь аккумуляторной батареи, инвертор и устройство управления. Если напряжение в шине превышает заданное значение, преобразователь переводит аккумуляторную батарею в режим зарядки, если это напряжение ниже установленного, - в режим разрядки. Для этих режимов заранее определены пороговые значения - SOC CEO для зарядки аккумуляторной батареи и SOC CSO для ее разрядки. В зависимости от скорости движения преобразователь аккумуляторной батареи корректирует параметры СЕО и CSO для обеспечения максимального накопления энергии электрического торможения в зависимости от скорости движения. Соответственно SOC должна быть ниже на стоянке (или при небольшой скорости движения). Во избежание возникновения резонанса из-за колебаний сигнала SOC величину CSO устанавливают меньше, чем СЕО, на 10-15 %.

Для управления гибридным тяговым приводом в экстренных ситуациях контролер управления инвертором должен выполнять следующие функции:

1) если получен сигнал «Аккумуляторная батарея перезаряжена», инвертор прекра-

щает прием энергии электрического торможения;

2) если получен сигнал «Аккумуляторная батарея разряжена», режим работы инвертора снижается, и энергия поступает только от основного источника;

3) если напряжение на входе инвертора понижается, он уменьшает свою выходную мощность с целью поддержания напряжения постоянного тока на заданном уровне.

Заключение

Гибридный тяговый привод широко применяется для модернизированных и новых локомотивов. Он способен оптимально согласовываться с различными классами мощности тягового подвижного состава. Планируя использование гибридного тягового привода, необходимо начинать подготовку с анализа будущего характера работы локомотива, профиля линий, условий в местах эксплуатации, а также поставленных целей. Тщательность и точность при проведении анализа являются решающими факторами, призванными обе-

спечить экономический успех гибридного тягового привода [8-15].

Библиографический список

1. Гибридные системы тягового привода компании Voith // Железные дороги мира. - 2011. - № 3. -С. 36-38.

2. Simon P. Where Do Batteries End and Superca-pacitors Begin? / P. Simon, Yu. Gogotsi, B. Dunn // U. S. Department of energy, Office of science. - 2014. -Vol. 343. - P. 1210. - URL: http://science.energy.gov/ bes/efrc/publications (дата обращения: 20.12.2016).

3. Подвижной состав компании JR East с гибридным тяговым приводом // Железные дороги мира. - 2011. - № 1. - С. 26-31.

4. Повышение энергоэффективности локомотивов // Железные дороги мира. - 2010. - № 10. -С.40-45.

5. Энергоэффективность гибридного тягового привода // Железные дороги мира. - 2011. - № 5. -С.39-44.

6. Szumanowski A. Hybrid electric power train engineering and technology : modeling, control, and simulation / A. Szumanowski. - Hershey (USA) : IGI Global, 2013. - 422 р.

7. Mi Ch. Hybrid Electric Vehicles: Principles and Applications with Practical Perspectives / Ch. Mi, M. A. Masrur, D. Wenzhong Gao. - Chennai (India) : John Wiley & Sons Ltd, 2011. - 448 р.

8. Гибридный маневровый локомотив // Железные дороги мира. - 2010. - № 9. - С. 26-29.

9. Козловский В. Н. Моделирование систем электромобилей и автомобилей с комбинированной установкой в процессах проектирования и производства / В. Н. Козловский, В. И. Строганов. - М. : МАДИ, 2014. - 264 с.

10. Магистральный локомотив ALP-45DP с комбинированным тяговым приводом // Железные дороги мира. - 2011. - № 5. - С. 31-38.

11. Снижение вредных выбросов при тепловозной тяге // Железные дороги мира. - 2011. - № 5. -С.59-62.

12. Проекты гибридных локомотивов // Железные дороги мира. - 2015. - № 4. - С. 56-60.

13. Гибридный привод моторного вагона на базе дизеля // Железные дороги мира. - 2015. - № 4. -С. 61-64.

14. Моделирование гибридной конфигурации дизель-поездов // Железные дороги мира. - 2015. -№ 6. - С. 52-56.

15. Компоненты гибридного локомотива АЬР-45БР // Железные дороги мира. - 2013. - № 3. -С. 49-50.

References

1. Voith's hybrid systems of traction drive. World Railways, 2011, no. 3, pp. 36-38. (In Russian)

2. Simon P., Gogotsi Yu. & Dunn B. Where Do Batteries End and Supercapacitors Begin? U. S. Department of energy, Office of science, 2014, vol. 343, pp. 1210. - URL: http://science.energy.gov/bes/efrc/ publications/ (accessed: 20.12.2016).

3. JR East's rolling stock with hybrid traction drive. World Railways, 2011, no. 1, pp. 26-31. (In Russian)

4. Locomotive energy efficiency improvement. World Railways, 2010, no. 10, pp. 40-45. (In Russian)

5. Energy efficiency of hybrid traction drive. World Railways, 2011, no. 5, pp. 39-44. (In Russian)

6. Szumanowski A. Hybrid electric power train engineering and technology: modeling, control, and simulation. Hershey (USA), IGI Global Publ., 2013, 422 p.

6. Szumanowski A. Hybrid electric power train engineering and technology: modeling, control, and simulation. New York et al. Publ. in the United States of America by Engineering Science Reference (an imprint of IGI Global), 2013, 422 p.

7. Mi Ch., Masrur M. A. & Wenzhong Gao D. Hybrid electric vehicles: principles and applications with practical perspectives. Chennai (India), John Wiley & Sons Ltd Publ., 2011, 448 p.

8. Hybrid yard locomotive. World Railways, 2010, no. 9, pp. 26-29. (In Russian)

9. Stroganov V. & Kozlovsky V. Modelling systems of electromobiles and automobiles with combined plant in engineering and manufacture processes. Moscow, MADI Publ., 2014, 264 p. (In Russian)

10. ALP-45DP main-line locomotive with combined traction drive. World Railways, 2011, no. 5, pp. 31-38. (In Russian)

11. The reduction of polluting emissions with diesel traction. World Railways, 2011, no. 5. pp. 59-62. (In Russian)

12. Projects of hybrid locomotives. World Railways, 2015, no. 4, pp. 56-60. (In Russian)

13. Hybrid drive of a motor car on the basis of a diesel engine. World Railways, 2015, no. 4, pp. 61-64. (In Russian)

14. Modeling of hybrid configuration of diesel trains. World Railways, 2015, no. 6, pp. 52-56. (In Russian)

15. Components of ALP-45DP hybrid locomotive. World Railways, 2013, no. 3, pp. 49-50. (In Russian)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

ТИТОВА Тамила Семеновна - доктор техн. наук, профессор, проректор по научной работе, titova@ pgups.ru; *ЕВСТАФЬЕВ Андрей Михайлович - канд. техн. наук, доцент, заведующий кафедрой, [email protected] (Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.