ПЗ новое (1218705), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

Силовую схему ВИП можно представить в виде трех параллельно соединенных однофазных мостовых схем со смежными тиристорными плечами. Такая компонов­ка позволяет плавно регулировать напряжение на тя­говых двигателях за счет открытия соответствующих тиристорных плеч преобразователя.

При обеспечении работы в выпрямительном и инверторном режимах используют четыре типа управля­ющих импульсов [4, 17]:

1) – подаваемые в начале полупериода, фаза ко­торых соответствует минимальному углу открытия ти­ристоров;

2) – регулируемые по фазе от до ;

3) – нерегулируемые задержанные по фазе, ис­пользуемые в режиме тяги;

4) – импульсы, по­даваемые на тиристоры ВИП в режиме рекуперации.

1.4 Режим инвертирования (рекуперации)

Чтобы перейти из режима тяги в режим рекуперации, необходимо перевести тяговые двигатели в генераторный режим работы. Для этого собирают схему независимого возбуждения двигателей. Обмотки возбуждения подключают к отдельной выпрямительной установке возбуждения (ВУВ). Направление тока в обмотках выбирают таким, чтобы эдс якоря имела полярность, указанную в скобках на рисунке1.5. В режиме рекуперации ток протекает в цепи преобразователя за счет эдс двигателя, работающего в генераторном режиме (в дальнейшем он обозначен буквой Г).

Рисунок1.6 – Схемы замещения преобразователя на четвертой зоне регулирования

При рекуперации конфигурация схемы ВИП остается неизменной, поэтому ток , протекающий в цепи генератора, совпадает с проводящим направлением тиристоров ВИП. Для выполнения этого условия направление тока в цепи генератора должно остаться неизменным. При этом направление генераторной эдс электрической машины совпадает с протекающим через нее током , что является признаком источника электрической энергии.

Приемником энергии становится вторичная обмотка трансформатора. Для приемника энергии необходимо, чтобы напряжение и ток, протекающий через обмотку трансформатора, имели противоположные направления. Из этого следует, что вентили ВИП необходимо открывать в последовательности, обеспечивающей протекание тока через отмотки трансформатора при преимущественно отрицательном вторичном напряжении.

При таких условиях обеспечивается передача электрической энергии от генератора Г постоянного тока в сеть переменного тока контактной сети. В рекуперативном режиме ВИП работает как зависимый инвертор, выходное напряжение которого определяется параметрами напряжения вторичной обмотки трансформатора.

Схемы замещения и диаграммы напряжения инвертора приведены на рисунках1.7–1.11 /1/.

В инверторном режиме работы различают два вида коммутации: сетевую  и фазную _р коммутации. Сетевая коммутация  происходит в конце полупериода после подачи импульсов управления , фазная коммутация _р наступает при поступлении на тиристоры импульсов управления _р в середине полупериода. Фаза импульсов управления, определяемая углом  (рисунок 1.5), отсчитывается влево от точек прохождения напряжения трансформатора через нулевые значения (, 2...). Угол управления  называется углом опережения открытия тиристоров.

Рисунок1.7 – Диаграммы напряжения инвертора

После подачи импульсов управления  начинается коммутация тока, которой соответствует угол коммутации . На высших зонах регулирования коммутация происходит одновременно в большом и малом контурах (интервалы ₇ – ₈ и ₃ – ₄ на рисунке1.7, б, в, г и на рисунках1.9–1.11). После окончания коммутации в течение оставшегося до конца полупериода времени, соответствующего углу  (рисунок1.7), к проводившему ранее ток тиристорному плечу прикладывается обратное напряжение. Угол запаса  должен быть больше времени, необходимого для перехода ранее проводившего ток тиристора в закрытое состояние и восстановления его запирающих свойств. На современном подвижном составе угол запаса инвертора  составляет 15–22 электрических градусов.

Рисунок1.8 – Схемы замещения инвертора на первой зоне регулирования

Рисунок1.9 – Схемы замещения инвертора на второй зоне регулирования

Рисунок1.10 – Схемы замещения инвертора на третьей зоне регулирования

Рисунок1.11 – Схемы замещения инвертора на четвертой зоне регулирования

Напряжение формируется под действием напряжения вторичной обмотки трансформатора и измеряется на входе инвертора между точками подключения электрической машины. В установившемся режиме работы ВИП среднее значение напряжения инвертора уравновешивается генераторной эдс двигателя.

Рассмотрим процессы, происходящие в преобразователе при рекуперации электрической энергии.

Работа преобразователя на четвертой зоне регулирования проиллюстрированы на рисунках 1.11 и 1.7, г. Процесс инвертирования, подобно режиму тяги, состоит из отдельных интервалов времени, показанных на кривой напряжения (рисунок1.7). Как отмечалось, условием рекуперации энергии является противоположная полярность напряжений вторичной обмотки трансформатора и эдс генератора Г. На интервале (рисунок1.11) ток в цепи инвертора протекает через тиристорные плечи под действием напряжения генератора Г. Направление тока противоположно напряжению вторичных обмоток трансформатора, что указывает на признак потребления электрической энергии.

На интервале напряжение инвертора формируется под действием напряжения всех трех секций обмоток трансформатора. При полярности напряжения вторичной обмотки трансформатора, показанной штриховой линией, напряжение инвертора противоположно напряжению в выпрямительном режиме. Поэтому кривая изображена в области преимущественно отрицательных значений напряжения.

В момент времени , после подачи импульса управления , на тиристоры плеча начинается коммутация тока с тиристоров на . Коммутация , которой соответствует интервал , происходит под действием напряжения секции II вторичной обмотки трансформатора. После окончания коммутации на интервале напряжение инвертора определяется уже напряжением секций I и III трансформатора. На этом интервале напряжение обмоток трансформатора также противоположно по знаку напряжению генератора Г.

В конце полупериода ( ) с опережением на угол  подаются одновременно импульсы управления на тиристорные плечи и . При этом, в отличие от режима тяги, инверторная коммутация (интервал 7–8) происходит параллельно в большом (с тиристоров на ) и в малом (с на ) контурах коммутации. Из рисунка1.11 видно, что на этом интервале времени все вторичные обмотки трансформатора зашунтированы коммутируемыми тиристорами, поэтому напряжение (рисунок1.7, г) на входе инвертора равно нулю.

После окончания коммутации  (от до конца полупериода ) полярность напряжения трансформатора и ток инвертора совпадают. Продолжительность этого участка кривой равно углу запаса инвертора , т. е. 15–22 электрических градусов. После смены полярности напряжения трансформатора при напряжения трансформатора и генератора вновь имеют противоположные направления, этому соответствует схема замещения преобразователя на интервале .

В первом полупериоде (полярность напряжения трансформатора показана сплошной стрелкой) процессы в схеме ВИП протекают аналогично рассмотренным. Поэтому форма напряжения инвертора на участке 0 –  повторяет кривую напряжения на рассмотренном интервале времени  – 2. Фазная коммутация происходит на участке после подачи импульса управления на тиристоры плеча . Инверторная коммутация , которой соответствует участок , наступает после подачи импульсов управления  одновременно на тиристорные плечи и . После ее окончания ток проводят тиристоры плеч , (интервал ). Далее процессы в схеме инвертора повторяются.

1.4.1 Ограничения на формирование импульсов управления

Между интервалами работы преобразователя, зависящими от моментов подачи управляющих импульсов, должны быть установлены определенные соотношения. Так, продолжительность интервалов –  и – 2, определяемая углом запаса  инвертора, должна быть больше времени, необходимого для закрытия и восстановления управляющих свойств ранее проводивших ток тиристоров. В противном случае в начале следующего полупериода при смене полярности напряжения вторичной обмотки трансформатора эти тиристоры окажутся в проводящем состоянии и создадут контур тока, в котором полярность эдс генератора и напряжение вторичной обмотки трансформатора совпадают. Такой режим работы преобразователя является аварийным и называется опрокидыванием инвертора. Он сопровождается протеканием в цепи инвертора тока короткого замыкания. Таким образом, импульсы управления  должны подаваться так, чтобы после окончания коммутации  (интервалы и ) до конца полупериода тиристоры ВИП восстановили свои управляющие свойства.

Работа преобразователя на второй и третьей зонах рекуперации принципиально не отличается от работы на четвертой зоне. В соответствии с алгоритмом работы преобразователя на рисунках1.9, 1.10 представлены мгновенные схемы замещения преобразователя на отдельных интервалах его работы, кривые напряжения инвертора для этих зон регулирования показаны на рисунке1.7, б, в.

Алгоритм работы преобразователя на первой зоне регулирования несколько отличается от работы ВИП на высших (2-4) зонах регулирования. Схемы замещения преобразователя и диаграммы напряжения инвертора для этой зоны регулирования приведены на рисунках1.7, а и 1.8.

На первой зоне регулирования напряжение инвертора определяется напряжением только секции I трансформатора. Инвертирование осуществляется за счет подачи соответствующих импульсов управления на тиристоры плеч в соответствии с алгоритмом работы преобразователя (рисунок1.5).

На интервале времени при полярности напряжения трансформатора, показанной штриховой линией (рисунок 1.6), ток рекуперации замыкается под действием эдс генератора через вентили и секцию I трансформатора. При > 90 эл. град большую часть интервала ( – ) (рисунок 1.7, а) направления напряжений генератора и трансформатора противоположны, что свидетельствует о передаче электрической энергии от генератора Г к трансформатору. В момент времени при отрицательной полярности напряжения подаются импульсы управления на тиристорныеплечи и происходит коммутация тока на интервале .

Во время коммутации напряжение на входе инвертора равно нулю, поскольку вторичная обмотка трансформатора оказалась закороченной коммутируемыми вентилями. В цепи индуктивности генератора и сглаживающего реактора не происходит накопления магнитной энергии для поддержания тока на последующих интервалах работы преобразователя.

Характеристики

Список файлов ВКР