Повышение эффективности режима рекуперативного торможения электровозов переменного тока за счет исключения балластного сопротивления из его силовой цепи

Одной из задач ОАО «РЖД» «Стратегии научно-технического развития холдинга «РЖД» на период до 2025 года и на перспективу до 2030» является снижение удельного расхода электрической энергии электроподвижным составом и повышение его энергетической эффективности. Работающие сегодня на железных дорогах России отечественные электровозы переменного тока имеют неудовлетворительные энергетические показатели как в режиме тяги, так и в режиме рекуперации электрической энергии. В режиме рекуперации наблюдается значительное потребление реактивной электроэнергии электровозом из контактной сети, и, как следствие, крайне низкий коэффициент мощности, не превышающий значения 65 % на высшей зоне регулирования напряжения. Наличие блоков балластных резисторов в силовой цепи, которое напрямую связано с принятым законом управления выпрямительно-инверторными преобразователями, не только ограничивает область тормозных характеристик электровоза, но и значительно снижает величину отдаваемой электроэнергии в контактную сеть. В данной статье авторами рассмотрен современный подход к решению вопроса энергетической эффективности электровоза в режиме рекуперации, а именно: применение выпрямительно-инверторного преобразователя на базе IGBT-транзисторов и разработка способа реализации рекуперативного торможения без блоков балластных резисторов с обеспечением высокой надежности режима. С целью аналитического доказательства работоспособности данного способа представлены внешние характеристики инвертора на базе IGBT-транзисторов, положительный наклон которых свидетельствует о возможности реализации режима рекуперации без балластного сопротивления. Разработанный способ позволит добиться экономии денежных средств с одного электровоза серии «2ЭС5К» около 880 тыс. руб. в год.