Improving the power quality on the pantograph of a modern domestic alternating current electric locomotive with a collector drive

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The article discusses the problems of high consumption of electricity from the traction network by modern domestic AC electric locomotives with collector drive and low power quality on their pantographs. It was found out that these problems are caused by the presence of reactive power in the contact network, consumed by electric locomotives in almost equal proportions with the active one, and significant distortions of voltage and current. A new method for controlling the arms of rectifier-inverter converters based on IGBT transistors is proposed, which makes it possible to increase the power factor of a modern domestic AC electric locomotive with a collector drive to 0.99 and reduce the coefficients of the harmonic components of voltage and current on its current collector to 4 % and 10 %, respectively. The proposed method will significantly improve the efficiency of driving trains using the "Virtual Coupling" technology.

About the authors

P. V. Grigorenko

Irkutsk State Transport University (ISTU), Chair "Electric Rolling Stock"

Author for correspondence.
Email: grigorenko.pv@mail.ru
Postgraduate Student

O. V. Mel'nichenko

Irkutsk State Transport University (ISTU), Chair "Electric Rolling Stock"

Email: olegmelnval@mail.ru
Doctor of Engineering Sciences, Professor

A. Yu. Portnoy

Irkutsk State Transport University (ISTU), Chair "Physics, Mechanics and Instrument Engineering"

Email: portnoy_alexander@mail.ru
Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Associate Professor

A. S. Samoilova

Irkutsk State Transport University (ISTU), Chair "Electric Rolling Stoc"

Email: a.s.samoilova@mail.ru
Postgraduate Student

References

  1. Указ Президента Российской Федерации от 18.06.2024 г. № 529 // Президент России: официальный сайт. – 2025. – URL: http://www.kremlin.ru/acts/bank/50755
  2. (дата обращения: 17.04.2025).
  3. Отчеты о функционировании ЕЭС // АО «СО ЕЭС»: официальный сайт. – 2025. – URL: https://www.so-ups.ru/functioning/tech-disc/tech-disc-ups/
  4. (дата обращения: 17.04.2025).
  5. Отчеты об устойчивом развитии // ОАО «РЖД»: официальный сайт. – 2025. – URL: https://company.rzd.ru/ru/9386/page/103290?id=17643
  6. (дата обращения: 17.04.2025).
  7. Технология «Виртуальная сцепка» // ООО «АВП Технология»: официальный сайт. – 2025. – URL: https://avpt.ru/products/virtualnaya-stsepka/
  8. (дата обращения: 17.04.2025).
  9. Эксплуатация и обслуживание электронного и микропроцессорного оборудования тягового подвижного состава / под ред. И. К. Лакина // Труды Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, Красноярск, 24–25 марта 2020 г. – Красноярск: АО «ДЦВ Красноярской ж. д.», 2020. – 360 с.
  10. Фролов Н. О. Электрические железные дороги: методические рекомендации / Н. О. Фролов, Н. Г. Фетисова. – Екатеринбург: Изд-во УрГУПС, 2012. – 93 с.
  11. Мамошин Р. Р. Энергетика системы переменного тока / Р. Р. Мамошин // Железнодорожный транспорт. – 1987. – № 9. – С. 69–70.
  12. Тихменев Б. Н. Электровозы переменного тока с тиристорными преобразователями / Б. Н. Тихменев, В. А. Кучумов. – Москва: Транспорт, 1988. – 311 с.
  13. Клинкова О. А. Внутрисистемный учет электрической энергии и контроль ее качества на электровозах переменного тока: специальность 05.09.03 «Электротехнические комплексы и системы»: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Клинкова Ольга Александровна ; Дальневосточный государственный университет путей сообщения. – Комсомольск-на-Амуре, 2008. – 149 с.
  14. Показатели качества потребления энергии в коллекторном и асинхронном тяговых приводах электровозов переменного тока / А. А. Зарифьян, А. М. Евстафьев // Известия Петербургского университета путей сообщения. – 2023. – Т. 20, № 4. – С. 987–998. – doi: 10.20295/1815-588X-2023-4-987-998.
  15. Экспериментальное исследование энергетической эффективности асинхронного тягового привода электровозов при изменяющейся нагрузке / А. А. Зарифьян, П. Г. Колпахчьян // Бюллетень результатов научных исследований. – 2023. – № 1. – С. 77–92. – doi: 10.20295/2223-9987-2023-1-77-92.
  16. Режимы электротяговой сети при эксплуатации электровозов ВЛ-80р и UTY-1 / А. Т. Бурков, М. М. Мирмаитов // Известия Петербургского университета путей сообщения. – 2016. – Т. 13, № 2. – С. 146–160. – ISSN 1815-588X.
  17. Разработка нового энергосберегающего алгоритма управления ВИП электровоза на IGBT модулях / Д. А. Яговкин, О. В. Мельниченко, А. Ю. Портной // Вестник института тяги и подвижного состава. – 2013. – № 9. – С. 17–24. – ISBN 978-5-262-00710-3.
  18. Новый выпрямительно-инверторный преобразователь для тягового подвижного состава переменного тока с повышенными энергетическими характеристиками в режиме тяги / Д. А. Яговкин, О. В. Мельниченко, А. Ю. Портной, С. Г. Шрамко // Наука и техника транспорта. – 2014. – № 3. – С. 46–51. – ISSN 2074-9325.
  19. Структура математической модели выпрямительно-инверторного преобразователя на IGBT-транзисторах для электровоза переменного тока в режиме тяги / Д. А. Яговкин, А. Ю. Портной, О. В. Мельниченко [и др.] // Электропривод на транспорте и в промышленности: труды II Всероссийской научно-практической конференции, Хабаровск, 20–21 сентября 2018 г. – Хабаровск: Дальневосточный государственный университет путей сообщения, 2018. – С. 121–129. – ISBN 978-5-262-00831-5.
  20. Яговкин Д. А. Совершенствование выпрямительно-инверторного преобразователя электровоза переменного тока и принципа его управления в режиме тяги: 05.22.07 «Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация»: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Яговкин Дмитрий Андреевич ; Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I. – Иркутск, 2016. – 162 с.
  21. Экспериментальный стенд для исследования процессов работы тиристорного и транзисторного выпрямительно-инверторных преобразователей электровоза переменного тока в режиме тяги на высших зонах регулирования / Д. А. Яговкин, О. В. Мельниченко, А. Ю. Портной, С. Г. Шрамко // Вестник ИрГТУ. – 2014. – № 11 (94). – С. 251–259. – ISSN 1814-3520.
  22. Выпрямительно-инверторный преобразователь электровоза на базе IGBT-транзисторов как способ повышения пропускной способности участков железной дороги / В. Н. Знаенок, А. О. Линьков, О. В. Мельниченко // Известия Транссиба. – 2021. – № 1 (45). – С. 66–75. – ISSN 2220-4245.
  23. Мельниченко О. В. Повышение энергетической эффективности тяговых электроприводов электровозов переменного тока: 05.09.03 «Электротехнические комплексы и системы»: диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Мельниченко Олег Валерьевич ; Дальневосточный государственный университет путей сообщения. – Хабаровск, 2015. – 392 с.
  24. Разработка способа разнесенного управления транзисторными тяговыми преобразователями электровоза на первой зоне регулирования выпрямленного напряжения / П. В. Григоренко, О. В. Мельниченко, А. Ю. Портной, А. С. Самойлова // Известия Петербургского университета путей сообщения. – 2024. – Т. 21, № 1. – С. 252–264. – doi: 10.20295/1815-588X-2024-01-252-264.
  25. Григоренко П. В. Увеличение пропускной способности железных дорог при повышении коэффициента мощности электровозов и качества электроэнергии тяговой сети / П. В. Григоренко, О. В. Мельниченко, А. С. Самойлова // Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке. – 2024. – Т. 1. – С. 91–96. – ISBN 978-5-262-00975-6.
  26. Григоренко П. В. Повышение энергоэффективности электровозов переменного тока для увеличения пропускной способности железных дорог Восточного полигона / П. В. Григоренко, А. С. Самойлова // Молодежная наука: Труды XXVIII Всероссийской студенческой научно-практической конференции, Красноярск, 25 апреля 2024 г. – Красноярск: ФГБОУ ВО ИрГУПС, 2024. – С. 100–105. – ISBN 978-5-907865-01-3.
  27. Повышение качества электроэнергии на токоприемнике электровоза переменного тока с транзисторными выпрямительно-инверторными преобразователями в режиме тяги / П. В. Григоренко, О. В. Мельниченко, А. Ю. Портной, А. С. Самойлова // Вестник Уральского государственного университета путей сообщения. – 2024. – № 4 (64). – С. 42–54. – doi: 10.20291/2079-0392-2024-4-42-54.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Grigorenko P.V., Mel'nichenko O.V., Portnoy A.Y., Samoilova A.S.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».