Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

– существует доступные и совершенные средства математической обработки значений ведомых величин;

– образован развитый математический аппарат идентификации объекта исследования по эмпирическим данным.

Можно сказать, что на данный момент существует все предпосылки для разработки методов определения технического состояния ВИП, которые будут основаны на использовании результатов исследования разных процессов, происходящих в преобразователе.

Главной задачей, решение которой позволит повысить надежность ВИП, является повышение качества контроля на состоянием ВИП после ремонта и в процессе эксплуатации. Приведенная в данном параграфе информация о направлениях развития средств и методов технического диагностирования преобразователей, дает предпосылки к созданию новой системы диагностирования тиристорных преобразователей в процессе эксплуатации электровоза, которая позволит не допускать глобальных поломок, в процессе эксплуатации.

1.4 Постановка цели и задач исследования

Анализ работ посвященных диагностики исправности состояния ВИП электровозов переменного тока, показал, что одним из перспективных направлений является автоматизация процесса определения исправности плеч преобразователя.

Целью данной ВКР является разработка универсальной автоматизированной системы диагностики, которая позволит определить вышившее из троя плечо, как в рабочем состоянии, так и в стендовом режиме.

В настоящей работе предлагается новый алгоритм определения неисправного плеча, основанный на вычислении площадей под кривой выпрямленного напряжения преобразователя с учетом дополнительного диагностического признака, выраженного минимумом на этой кривой. Такой подход позволит без сбоев определить неисправное плечо на всем диапазоне угла регулирования с учетом колебаний в кривой выпрямленного напряжения.

Автоматизированная система должна включать в себя: аппаратную часть, отвечающую за съем кривой сигнала с выхода ВИП; выпрямительно-инверторный преобразователь; ЭВМ; программный модуль, реализующий алгоритм, определения неисправного плеча.

Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач:

– изучить электромагнитные процессы, протекающие в выпрямители электровоза, как в исправном состоянии, так и при обрывах различных плеч;

– разработать математическую модель, с целью анализа электромагнитных процессов и выявления диагностических признаков;

– предложить и обосновать новый алгоритм определения неисправного плеча;

– программно реализовать предложенный алгоритм;

– предложить структуру автоматизированной системы диагностики;

– выполнить технико-экономическое обоснование.

Таким образом, ВКР направлена на улучшение процесса диагностирования неисправного состояния плеч выпрямительно-инверторного преобразователя электровоза.

2 Математическое моделирование

электромагнитных процессов для

автоматизированной системы диагностики

силовых преобразователей электровозов

переменного тока

2.1 Выпрямительно-инверторный преобразователь. Принцип работы

Выпрямительно-инверторный преобразователь (ВИП) – предназначен в режиме тяги для выпрямления однофазного переменного тока частотой 50 Гц в постоянный и плавного регулирования напряжения, в режиме рекуперативного торможения для преобразования постоянного тока в однофазный переменный ток частотой 50 Гц и плавного регулирования ЭДС инвертора. ВИП электровоза имеет следующие технические характеристики [49,50].

Таблица 2.1 – Комплектация ВИП

В комплект, предназначенный для установки на электровоз, входят четыре выпрямительно-инверторных блока с системой формирования импульсов и блок конденсаторов [13].

Силовая часть ВИП имеет восемь плеч (рисунок 2.1). ВИП комплектуется тиристорами Т2-320-323-02 иТ2-320-333-02, плечи 1, 2, 5, 6, 7, 8 – тиристорами 15-го класса, а плечи 3, 4 – 14-го. Каждое плечо состоит из семи параллельных ветвей. Плечо 5, 6 имеют по два, а плечи 1, 2, 3, 4, 7, 8 – по три последовательно соединенных тиристора.

Для обеспечения равномерного распределения напряжения по последовательно соединенным тиристорам используют шунтирующие резисторы, а для снятия внутренних коммутационных перенапряжений параллельно шунтирующим резисторам подключают цепочки RC. Равномерное распределение тока по параллельным ветвям тиристоров достигается благодаря применению индуктивных делителей, а также подбором последовательно соединенных тиристоров по суммарному падению напряжения при двух значениях тока: предельном и 0,25 от предельного.

Рисунок 2.1 – Упрощенная схема ВИП

Силовая схема ВИП имеет четыре зоны регулирования выпрямительного напряжения. Очередность открытия плеч ВИП в выпрямительном (тяги) и инверторном (рекуперации) режимах определяется алгоритмом работы системы управления преобразователями электровоза (БУВИП) (таблица 2.2).

Таблица 2.2 – Алгоритм управления выпрямителем электровоза

БУВИП формирует и в соответствии с заданным алгоритмом распределяет по плечам всех четырех ВИПов изменяемые по фазе управляющие импульсы, запускающие систему формирования импульсов (СФИ ВИП), которая в свою очередь формируют и распределяет по тиристорам управляющие импульсы требуемых параметров с заданной фазой и в заданной алгоритмом последовательности.

В тяговом режиме в зоне I (работает секция II вторичной обмотки трансформатора) регулирование выпрямленного напряжения производится открытием тиристоров плеч 3, 5 в момент (рисунок 2.2), а плеч 4 и 6 – в момент, соответствующий регулируемому углу . Здесь угол – наименьший допустимый угол открытия тиристоров в начале каждого полупериода напряжения, равный (фаза управляющего импульса). При искаженной форме напряжения в контактной сети значение корректируется системой управления ВИП путем задержки выдачи сигнала до тех пор, пока анодное напряжение на тиристорах не достигнет значения, достаточного для уверенного открытия всех тиристоров ВИП.

Рисунок 2.2 – Диаграммы выпрямленного напряжения

При включении ВИП в работу в полупериод, когда ЭДС тягового трансформатора направлена справа налево (рисунок 2.2), тиристоры плеча 3 открываются в момент , а тиристоры плеча 6 – в момент . Длительность управляющего импульса, поданного в момент , не перекрывает разницы в фазах и , и к моменту подачи на тиристоры плеча 6 тиристоры плеча 3 закроются, контур для прохождения тока не образуется. Чтобы избежать такого явления в следующий полупериод, когда ЭДС тягового трансформатора направлена слева направо, на тиристоры плеча 5 сигнал управления подается дважды: первый – в момент , а второй [14,15].

Нормальная работы схемы в зоне I начинается с момента подачи управляющих импульсов в одновременно на тиристоры плеч 4 и 5, и выпрямленное напряжение прикладывается к нагрузке после завершения коммутации тока с плеча 6 на плечо 4, т.е в момент , где – время коммутации (рисунок 2.2).

В последующий полупериод при подаче на тиристоры плеча 3 управляющих импульсов в они открываются, после чего происходит коммутация тока с тиристоров плеча 5 на тиристоры плеча 3. Энергия, запасенная в цепи выпрямленного тока за время коммутации ( до открытия плеча 6), разряжается по нулевому контуру: тиристоры плеч 4, 3 сглаживающий реактор, тяговый двигатель. При открытии тиристоров плеча 6 в происходит коммутация тока с тиристоров плеча 4 на тиристоры плеча 6, и далее так нагрузки проводят тиристоры 3 и 6.

В следующий полупериод в момент открываются тиристоры плеча 5, закрываются тиристоры плеча 3 и возникает нулевой контур для разряда энергии по цепи: тиристоры плеча 5 и 6 сглаживающий реактор, тяговый двигатель. Таким образом, происходит чередование использования тиристоров в качестве нулевых вентилей; один полупериод – плечи 3, 4, второй 5, 6, что позволяет не усиливать по току эти плечи преобразователя, работающие в зоне I регулирования. Регулирование фазы управляющих импульсов производится в диапазоне от до .

В зоне II выпрямленное напряжение увеличивается от до а регулирование осуществляется за счет изменения фазы открытия тиристоров плеч 1, 2 в диапазоне от до . При этом плечи 5, 6 открываются в момент , а плечи 3, 4 – в момент , т.е. управляющий импульс задерживается на время коммутации в контуре плеч 1, 2, 5, 6.

Характеристики

Список файлов ВКР