Досліджено режими роботи однофазного активного випрямляча струму у випадку широтно-імпульсної модуляції (ШІМ) за прямокутно-ступеневим законом і навантаження у вигляді тягового двигуна постійного струму. Розглянуто однофазну мостову схему випрямляча з розрядним діодом. Розроблено математичну модель випрямляча і визначено основні розрахункові співвідношення для ШІМ за прямокутно-ступеневої форми модуляційного сигналу. На комп'ютерній моделі досліджено електромагнітні процеси за трьох значень частоти модуляції (900, 1200, 1800 Гц). Встановлено особливості впливу глибини і частоти модуляції на коефіцієнт потужності випрямляча та ступінь спотворення синусоїдальності форми кривих напруги та струму в мережі живлення. Двигун постійного струму на сьогодні залишається основним типом тягового двигуна магістральних електровозів змінного струму напругою 25 кВ, 50 Гц в Україні та в ряді інших країн. Для живлення таких двигунів як правило застосовують випрямлячі на діодах або тиристорах. Разом із тим відомо, що перетворювачі на повністю керованих напівпровідникових приладах забезпечують більш високу енергетичну ефективність. Проведені дослідження надали можливість встановити, за яких значень частоти та глибини модуляції забезпечується високий коефіцієнт потужності (більше 0,9) і мінімальні спотворення синусоїдальності форми напруги і струму в мережі живлення. Це надає можливість визначити раціональні підходи до вибору силових схем і алгоритмів управління активними перетворювачами в тяговому електроприводі електровозів. Ефективність підвищення коефіцієнта потужності і зменшення несинусоїдальності напруги та струму полягає, насамперед, в зниженні витрат електроенергії на тягу поїздів. За сукупністю обраних критеріїв порівняння найбільш прийнятним для реалізації в тяговому електроприводі електровоза є активний випрямляч струму з частотою модуляції 1200 Гц. Забезпечення високих енергетичних характеристик в широкому діапазоні тягових навантажень може бути досягнуто в багатозонній схемі такого перетворювача.

Наведено дослідження режимів в однофазній узагальненій системі електропостачання (СЕП) в аспекті підвищення енергетичних показників в системі шляхом компенсації реактивної потужності. Розглянуто 3 тестових варіанта СЕП з різними співвідношеннями комплексних опорів навантаження та лінії електропередачі. Показано недоліки традиційного методу розрахунку параметрів компенсуючого пристрою, які забезпечують часткову компенсацію реактивної потужності, що споживається лише навантаженням. Аналіз режиму часткової компенсації свідчить про те, що зі збільшенням реактивності лінії електропередачі погіршуються енергетичні показники, які вдається отримати в результаті компенсації реактивної потужності. З застосуванням пошукової оптимізації показано, що для повної компенсації потрібне збільшення ємності компенсатора. Метод пошукової оптимізації реалізовано в пакеті програм комп'ютерної математики MathCAD за допомогою вирішального блоку given-find. Для цього використано рівняння математичної моделі системи електропостачання на базі компонентних і топологічних рівнянь. Як додаткові умови використано співвідношення, що визначають повну компенсацію реактивної потужності живильного джерела, а також умови фізичної можливості бути реалізованим структури компенсувального пристрою. Перемінними оптимізації є параметри досліджуваного режиму і параметри компенсуючого пристрою. Наведено фрагменти текстів програм із числовими результатами розв'язань, а також порівняльні таблиці результатів аналізу та оптимізації режимів компенсації реактивної потужності в досліджуваних системах електропостачання для всіх варіантів їх параметрів. Надано кількісні оцінки величини додаткової ємності, яка обчислюється виходячи з умови компенсації нею реактивної потужності в лінії електропередачі. Дослідження показали, що у разі збільшення реактивного опору лінії електропередачі повну компенсацію не можна досягнути з застосуванням поперечної компенсації і цьому явищу надано фізичну трактовку. Вона полягає в тому, що напруга на компенсуюому поперечному конденсаторі зменшується швидше, ніж зростає компенсована ним реактивна потужність лінії електропередач. Показано, що в останньому випадку повна компенсація реактивної потужності все ж може бути досягнута з застосуванням комбінованої поздовжньо-поперечної компенсації.