The aim of research is to develop a thermal model of the output converter of an electric locomotive with vector control, taking into account the operating modes of the electric locomotive. The aim was achieved by using energy losses at the moments of switching functions that describe the nature of the change in the curves of currents and power voltages of transistors and converter diodes. The object of research is an autonomous voltage converter, which is part of the traction drive of an electric locomotive with a vector control system. The simulation was carried out for an autonomous voltage converter, the load of which is two traction induction motors operating in the nominal mode. The temperature of transistors and diodes is obtained for the established modes of operation of traction motors. The most important results are the analytical dependence of thermal power losses in the inverter as a function of inverter phase currents and voltages. The significance of the results obtained is to establish the dependence of the temperature of the power devices of the inverter on the actual operating conditions of the electric locomotive. The established dependencies will further determine the spectral power of thermal noise. This will allow, when designing a traction drive control system, to develop an effective system for filtering thermal noise. This will increase the energy performance of the traction drive of the electric locomotive by improving the accuracy of regulation.

Scopul lucrării este de a dezvolta modelul termic al convertizorului de ieșire al locomotivei electrice cu controlul vectorial, ținând cont de modurile operaționale de operare ale locomotivei electrice. Obiectivul a fost atins datorită utilizării în calcul pierderilor de energie în momentele de comutare a funcțiilor care descriu natura schimbării curbelor curenților și a tensiunii tranzistoarelor de energie și a traductorului de diodă. Un invertor de tensiune autonom a fost selectat ca obiect de studiu, care face parte din unitatea de tracțiune a unei locomotive electrice cu un sistem de control vectorial cu caracteristici tehnice de bază bine cunoscute. Modelarea a fost efectuată pentru un invertor autonom de tensiune, a cărui încărcare este două motoare asincrone de tracțiune care funcționează în modul nominal. Temperatura tranzistoarelor și diodelor a fost obținută pentru modurile de operare stabilite ale motoarelor de tracțiune. Cele mai importante rezultate sunt dependența analitică a pierderilor de putere termică în invertor, ca funcții ale curenților de fază și a tensiunilor invertorului. Semnificația rezultatelor constă în stabilirea dependențelor temperaturii dispozitivelor electronice ale invertorului în condițiile de funcționare reale ale locomotivei electrice. Dependențele stabilite vor determina în continuare puterea spectrală a zgomotului termic. Acest lucru va permite, atunci când se elaborează sistemul de control al unei unități de tracțiune, să dezvolte un sistem eficient pentru filtrarea zgomotului termic. Acest lucru va crește indicatorii energetici ai unității de tracțiune a locomotivei electrice prin creșterea preciziei reglării.

Целью работы является разработка тепловой модели автономного инвертора напряжения электровоза с векторным управлением с учетом эксплуатационных режимов работы электровоза. Поставленная цель была достигнута за счет применения при расчете потерь энергии в моменты коммутации функций, описывающих характер изменения кривых токов и напряжения силовых транзисторов и диодов автономного инвертора напряжения. В качестве объекта исследования был выбран автономный инвертор напряжения, входящий в состав тягового привода электровоза с векторной системой управления асинхронными тяговыми двигателями, с известными паспортными характеристиками. Моделирование проводилось для автономного инвертора напряжения, нагрузкой которому служат два тяговых асинхронных двигателя, работающие в номинальном режиме. Температура транзисторов и диодов была получена для установившихся режимов работы тяговых асинхронных двигателей с учетом работы системы охлаждения и взаимного теплового влияния указанных электронных приборов. Наиболее важными результатами являются полученная аналитическая зависимость тепловых потерь мощности в автономном инверторе напряжений, как функции фазных токов и напряжений инвертора, получение аналитической зависимости для определения параметров тепловой модели электронного прибора, как функций коэффициентов аппроксимации кривой теплового сопротивления прибора, учет влияния системы охлаждения, используемой на электровозе, на температуру электронных приборов. Значимость полученных результатов состоит в установлении зависимостей температуры силовых электронных приборов автономного инвертора напряжения от реальных условий эксплуатации электровоза. Установленные зависимости позволят в дальнейшем определить спектральную мощность тепловых шумов в векторной системе управления тяговым приводом электровоза для построения эффективной системы фильтрации тепловых шумов. Это позволит повысить точность регулирования контролируемых параметров тягового привода, что, в свою очередь, позволит повысить энергетические показатели тягового привода электровоза за счет уменьшения потерь в тяговом приводе.