Файл: Статические преобразователи электрической энергии. 10 Особенности работы тяговых преобразователей на локомотивах.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.03.2024
Просмотров: 42
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Работа схемы сводится к следующему. При низком уровне напряжения Uно на входе инвертора DD1 на его выходе устанавливается высокий уровень напряжения, в результате чего светодиод и фототранзистор оптрона DA1 находятся в закрытом состоянии. Делитель напряжения R5–R4 подает на затвор силового транзистора VT1 напряжение положительной полярности, которое удерживает его в открытом состоянии. В этих условиях импульсы управления силовым тиристором VS1 не формируются. Если на входе инвертора DD1 устанавливается высокий уровень напряжения, то на его выходе будет низкий уровень. При этом светодиод оптрона DA1 открывается положительным напряжением Uп1, и его излучение в свою очередь открывает фототранзистор оптрона DA1. В результате шунтируется переход затвор – сток силового транзистора VT1 и последний закрывается, подавая импульс управления от Uп2 через резистор R6 на управляющий электрод силового тиристора VS1.
Рис. 10 29. Схема формирователя импульсов системы УСТА
(унифицированная система тепловозной автоматики)
Описанная схема формирователя импульсов обеспечивает полную гальваническую развязку цепей управления и нагрузки преобразователя, а также помехозащищенность схемы в закрытом состоянии. Это обусловлено тем, что светодиод оптрона имеет собственный порог срабатывания.
Коммутация тиристоров преобразователей напряжения.
Для принудительного запирания тиристора, включенного в цепь постоянного тока, приходится применять специальные меры. Выключить тиристор можно, уменьшая прямой ток ниже значения тока удержания, но в этом случае время запирания тиристора будет относительно большим. Чтобы закрыть тиристор в течение минимального времени, к нему нужно приложить обратное напряжение. Тиристор запирается с помощью искусственной (принудительной) коммутации, которая осуществляется кратковременным пропусканием через него тока в обратном направлении. В результате чего его анодный ток уменьшается до значения тока выключения. Обратный ток и напряжение могут быть получены от специального источника постоянного тока, но в большинстве случаев этим источником является предварительно заряженный конденсатор, называемый КОММУТИРУЮЩИМ. Если для выключения силовых тиристоров используются специальные коммутирующие тиристоры, то коммутация называется ИСКУССТВЕННОЙ. В этом случае для выключения силовых тиристоров на коммутирующие тиристоры подают управляющие импульсы. В тех случаях, когда снижение тока силового тиристора происходит в результате колебательного процесса в контуре коммутации без применения коммутирующих тиристоров, говорят о
ЕСТЕСТВЕННОЙ коммутации.
По скорости замедления тока разряда конденсатора различают системы с мгновенной и замедленной коммутацией. В системах с замедленной коммутацией производные тока ограничиваются индуктивностью коммутирующих реакторов.
При искусственной коммутации к тиристорам предъявляют ряд требований:
- иметь минимальные значения времени включения (менее 10 мкс) и выключения (менее 25 мкс);
- иметь по возможности близкие электрические параметры;
- выдерживать значительные скорости нарастания тока (более ЮОА/мкс) и напряжения (более 100 В/мкс).
Для этой цели лучше всего подходят тиристоры ТЧ (высокочастотные) и ТБ (быстродействующие). Коммутирующие конденсаторы также должны обеспечивать при разряде высокую скорость нарастания тока, большую амплитуду и надежно работать при высокой температуре.
Применяя искусственную коммутацию, можно создавать бесконтактные выключатели и переключатели постоянного тока, автономные инверторы, преобразователи частоты в устройствах импульсного регулирования напряжения. В схеме рис. 10.30, а запирание тиристора VS1 обусловлено резонансным характером нагрузки в его цепи. При отпирании тиристора VS1 рабочий ток, проходящий через него, заряжает конденсатор С с полярностью, указанной на схеме в скобках. Затем рабочий ток в колебательном контуре, образованном реактором L и конденсатором С, спадает до нуля. Конденсатор перезаряжается (полярность указана без скобок), его ток изменяет свое направление, тиристор VS1 запирается. Время, в течение которого тиристор VS1 находится в открытом состоянии, равно половине периода собственных колебаний резонансного контура: t = π√LC. Нагрузка Rн может быть включена как параллельно конденсатору С, так и последовательно с резонансным контуром LC. В схеме на рис. 10.30, б запирание тиристора VS1 также происходит из-за резонансного изменения направления проходящего через него тока, но это осуществляется с помощью вспомогательного LC-контура. До включения тиристора VS1 конденсатор С заряжается (полярность указана в скобках). Когда тиристор VS1 открывается, он шунтирует контур LC, конденсатор С перезаряжается через реактор L и его полярность изменяется на обратную (эта полярность указана без скобок). Во время этого процесса через тиристор VS1 протекают два тока – ток нагрузки и ток перезаряда конденсатора. Вначале эти два тока совпадают по направлению, затем ток разряда конденсатора начинает протекать через тиристор VS1 в направлении, противоположном току нагрузки. Когда суммарный ток падает до нуля и затем изменяет свое направление, тиристор VS1 закрывается. Для увеличения продолжительности открытого состояния тиристора VS1 при искусственной коммутации в таких схемах иногда используют реакторы или автотрансформаторы с нелинейной индуктивностью (с
насыщающимися сердечниками, имеющими прямоугольную петлю гистерезиса).
Рассмотренные способы коммутации широко используются в автономных инверторах и регуляторах, служащих для частотно-импульсного регулирования напряжения. На схеме рис. 10.30, в тиристор VS1 запирается параллельно подключенными конденсатором С и тиристором VS2. Переключение тиристоров производится устройством управления, импульсы которого подаются поочередно на управляющие электроды тиристоров VS1 и VS2. Когда тиристор VS1 открыт, через резистор Rн2 и конденсатор С протекает ток заряда и на конденсаторе устанавливается полярность, указанная в скобках. При отпирании тиристора VS2 конденсатор С разряжается на тиристор VS1 в направлении, противоположном протеканию тока нагрузки, и тиристор VS1 запирается. После закрытия тиристора VS1 конденсатор С начинает заряжаться через резистор Rнl и приобретает противоположную полярность. При повторном открытии тиристора VS1 происходит перезаряд конденсатора С. Он разряжается на тиристор VS2, вследствие чего этот тиристор запирается. Этот способ коммутации тиристоров широко применяется в автономных инверторах. На схеме рис. 10.30, г запирание силового тиристора VS1, включенного в цепь нагрузки Rн, осуществляется коммутирующим конденсатором С или LC-контуром, подключаемым к тиристору VS1 коммутирующим тиристором VS2 малой мощности. Перезаряд коммутирующего конденсатора С происходит через цепочку, содержащую индуктивность L и диод VD1. Предварительно открытием коммутирующего тиристора VS2 конденсатор С заряжается через нагрузочный резистор Rн и приобретает полярность, указанную в скобках. Затем открывается силовой тиристор VS1 и происходит перезаряд конденсатора через резонансный контур, образованный конденсатором Си индуктивностью L. Если бы в этот контур не был включен диод VD1, то происходил бы непрерывный процесс заряда и разряда конденсатора, и ток в контуре изменял бы свое значение и направление с резонансной частотой. Однако диод VD1 не позволяет этому току изменять свое направление. Поэтому происходит лишь однократный перезаряд конденсатора С, и он приобретает полярность, указанную на схеме без скобок. При повторном включении коммутирующего тиристора VS2 конденсатор С разряжается на силовой тиристор VS1, и он закрывается. При этом конденсатор С снова перезаряжается через нагрузочный резистор Rн и приобретает первоначальную полярность, т.е. оказывается подготовленным для нового цикла работы. Этот способ коммутации широко применяется в регуляторах, которые служат для широтно-импульсного регулирования напряжения.
Рис. 10.30. Схемы коммутации тиристоров. а – естественная коммутация; б – с помощью дополнительного LC-контура;
в – с помощью коммутирующего конденсатора С, г – с помощью коммутирующего тиристора VS2;
д – с помощью дополнительного источника напряжения GB
В схеме рис. 10.30, д силовой тиристор VS1 запирается импульсами тока, которые подаются от внешнего источника напряжения. В простейшем случае в качестве ключа, подключающего к тиристору VS1 источник обратного напряжения GB, может служить транзистор VT1. Можно также подавать импульс обратного тока от внешнего импульсного генератора через трансформатор тока, включенный последовательно с нагрузкой.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бурков А. Т. Электронная техника и преобразователи: Учебник для вузов ж. -д. транспорта. – М.: Транспорт, 1999- – 464 с.
2. Быстрицкий Х.Я., Дубровский 3. М., Ребрик Б. Н. Устройство и работа электровозов переменного тока. – М.: Транспорт, 1973. – 464 с.
3. Вольдек А. И. Электрические машины. – Л.: Энергия, 1978. – 832 с.
4. Дайлидко А, А. Электрические машины тягового подвижного состава: Учебник для техникумов и колледжей ж.-д. транспорта. – М.: Желдор-издат, 2002. – 404 с.
5. Дубровский 3. М, Попов Е. И., Тушканов Б. А. Грузовые электровозы переменного тока. – М.: Транспорт, 1998. – 350 с.
6. Захарченко Д.Д., Ротанов M.JI. Тяговые электрические машины. – М.: Транспорт, 1991. – 344 с.
7. Калинин В. Н. Электровозы и электропоезда. – М.: Транспорт, 1991. – 480 с.
8. Пиотровский Л. М. Электрические машины. –Л.: Энергия, 1972. – 382 с.
9. Тепловоз 2ТЭ116. – М.: Транспорт, 1996. – 336 с.
10. Электрические машины, электрическое оборудования тепловозов: Справочник. – М.: Транспорт, 1981. – 265 с. 11. Электровоз ВЛ80. – М.: Транспорт, 1982. – 624 с.