Файл: Бирзниекс, Л. В. Импульсные преобразователи постоянного тока.pdf

Такой способ размещения принят с целью снижения влияния помех,

попадающих в цепи управления при переходных процессах в силовой схеме.

Для контактно-аккумуляторного поезда ЭР-2А6 разработан тири­ сторный импульсный преобразователь ТИП -1200/3 для внутривагон-

Рпс. 10-11. Общий вид коммутирующих конденсато­ ров преобразователя ТИП-1200/ЗГ1.

Рис. 10-12. Блок управления преобразователя ТИП-1200/ЗП.

ной установки. Это обусловлено тем, что подвагонное пространство поезда в значительной степени занято -аккумуляторной батареей и размещение там импульсного преобразователя затруднено. Разрабо­ тан вариант установки силового блока преобразователя в шкафу

235

между тамбуром и салоном. При этом число мест для снденмя не сокращается. Тиристорный импульсный преобразователь ТИП-1200/3 имеет в основном такие же электрические параметры, как преобра­ зователь ТИП-1200/ЗП в подвагонном исполнении (см. табл. 10-1). Комплект оборудования преобразователя ТИП-1200/3 состоит из двух силовых блоков, блока управления, дросселей перезаряда, дросселя входного фильтра, коммутирующих конденсаторов и конденсаторов фильтра.

Силовой блок конструктивно выполнен в виде стойки с двусто­ ронним обслуживанием (рис. 10-13). Вентиляционный канал блока оканчивается фланцем, к которому после установки преобразователя

Рис. 10-13. Преобразователь ТИП-1200/3 при виутривагонном исполнении.

1 — блок с полупроводниковыми приборами; 2 — блок управ­ ления; 3 — панель с клеммами; 4 — дроссель насыщения.

в вагоне присоединяется канал обдува тяговых двигателей. К верх­

нему фланцу силового блока через мягкий переход присоединяется

вентилятор.

В. нижней части силового блока расположены две панели с клем­ мами для подключения преобразователя к силовой схеме вагона. Сбоку находятся дроссели насыщения и импульсные трансформаторы системы управления.

236

10-3. ТИРИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТИПД -1500/3

ДЛЯ БЕЗРЕОСТАТНОГО П УС КА И ИМ ПУЛЬСНО ГО ТОРМОЖ ЕНИЯ ЭЛЕКТРО ПО ЕЗДА ТИПА ЭР-22

а) Силовая схема моторного вагона

Для электропоездов типа ЭР-22 с четырьмя последовательно вклю­

ченными тяговыми двигателями на напряжение 750 В с пусковым то­ ком около 500 А в 1969 г. разработан тиристорный преобразователь ТИПД-1500/3 (1 500 кВт, 3 000 В, 500 А) в подвагонном исполнении [Л. 39, 41, 42]. Упрощенная силовая схема опытного моторного вагона показана на рис. 10-14. Тиристорный импульсный преобразователь

Обе фазы прерывателя работают с одинаковой частотой. Момен­ ты отпирания и запирания главных тиристоров одной цепи сдвинуты по отношению к моментам отпирания и запирания главных тиристо­ ров другой цепи на половину периода. Таким образом, при коэффи­ циенте заполнения импульсного цикла одного прерывателя у > 0,5 имеются промежутки времени, в течение которых главные тиристоры обеих групп находятся в проводящем состоянии. Это допустимо бла­ годаря наличию разделяющих дросселей Р Д р І и РДр2.

Для регулирования поля возбуждения тяговых двигателей этого поезда предложено несколько вариантов. Наиболее простым из них является релейно-контакторное ослабление поля при помощи шунти­ рующего резистора с 2—3 ступениями. При таком методе регулиро­ вания тиристорные прерыватели продолжают работать и путем изме­ нения выходного напряжения поддерживают заданную уставку тока якоря.

б) Технические параметры и конструкция преобразователя ТИПД-1500/3 (1 500 кВт, 3 кВ)

Основные технические данные преобразователя даны в табл. 10-1. В комплект преобразователя входят силовой блок, блок управления, дроссели перезаряда, дроссель входного фильтра и коммутирующие конденсаторы.

Конструкция силового блока аналогична конструкции тиристор­ ного блока преобразователя ТИП-1200/ЗП (рис. 10-9). Дроссель пе­ резаряда представляет собой катушку без сердечника с индуктивно­ стью 350 мкГ. Дроссель и конденсаторы входного фильтра такие же, как для преобразователя ТИП-1200/ЗП. Разделяющий дроссель вы­

Сердечник выполнен из стали ЭЗЗО и имеет сечение 182 см2. Общая масса комплекта первой опытной установки преобразователя ТИПД-1500/3 составляет около 2 000 кг, однако при усовершенство­ вании конструкции отдельных элементов масса преобразователя мо-

237

ЭкВ

Лее простыми из них являются способы регулирования с постоянным периодом импульсного цикла, с постоян­ ной продолжительностью проводящего состояния преры­ вателя и с постоянной паузой, а также их комбинации. Целесообразность применения того или иного способа регулирования (с точки зрения обеспечения минималь­ ных пульсаций токов и напряжений на входе и выходе преобразователя) в значительной степени зависит от величины показателя к, который равен отношению мини­ мально возможной продолжительности проводящего состояния прерывателя к минимально допустимому пе­ риоду импульсного цикла. Величина этого показателя зависит, в основном, от параметров применяемых тири­ сторов и схемы прерывателя. Как показывает проведен­ ный анализ, в большинстве случаев минимальные пуль­ сации токов и напряжений и, следовательно, наимень­ шие габариты и массы сглаживающих элементов может обеспечить способ регулирования, при котором поддер­ живается постоянная величина пульсаций тока нагруз­ ки. Во многих практических случаях, когда показатель к меньше минимального коэффициента заполнения, наи­ меньшие пульсации токов и напряжений может дать также способ регулирования при постоянной частоте. Определенные достоинства имеет также двухэтапный (комбинированный) способ регулирования, согласно которому в начале регулирования поддерживается по­ стоянной минимальная продолжительность проводящего состояния прерывателя и период уменьшается до допу­ стимой величины по условиям нагрева элементов пре­ рывателя, а на втором этапе регулирования поддержи­ вается постоянным период импульсного цикла и увели­ чивается продолжительность проводящего состояния прерывателя.

Как показывают расчеты, в ряде случаев для эффек­ тивного сглаживания пульсаций тока нагрузки целесо­ образно применить выходной индуктивно-емкостный фильтр. Это особенно относится к установкам, где вход­ ное напряжение преобразователя выше номинального напряжения на нагрузке и индуктивность цепи нагрузки недостаточна для уменьшения пульсаций тока до допу­ стимой величины.

Такие условия работы преобразователя могут иметь место, если необходимо осуществить стабилизацию на­ пряжения нагрузки.

240

Стабилизация напряжения на нагрузке может быть реализована также при помощи импульсных преобразо­ вателей с пониженным и повышенным выходным напря­ жением.

В этом случае номинальное напряжение на нагрузке равно номинальному напряжению источника питания и колебания последнего вверх (вниз) от номинального значения компенсируются уменьшением (увеличением) коэффициента заполнения импульсного цикла преоб­ разователя.

Для динамического торможения двигателей постоян­ ного тока последовательного возбуждения может быть рекомендована схема импульсного реостатного тормо­

возбуждение генерирующей машины при помощи одного прерывателя.

Для торможения двигателей, которые имеют ограни­ ченную коммутационную способность при глубоком ослаблении поля возбуждения, может быть рекомендо­ ван трехэтапный способ импульсного торможения, согласно которому на первом этапе (при высокой ско­ рости вращения) поддерживается неизменное среднее значение тока основного тормозного резистора (ток якоря при этом плавно возрастает), на втором этапе торможение продолжается при неизменном токе якоря, а на третьем этапе торможение заканчивается при умень­ шающихся токах якоря и возбуждения и при постоян­ ной максимальной величине коэффициента ослабления поля.

Подобные схемы с дополнительными тормозными резисторами и упомянутый способ трехэтапного тормо­ жения могут быть применены также для импульсного рекуперативного торможения двигателей последователь­ ного возбуждения. Однако при этом в некоторых случа­ ях возникают затруднения в обеспечении устойчивости процесса самовозбуждения в начале торможения. По­ этому, как показано в гл. 10, в ряде случаев целесооб­ разно применять независимое возбуждение, особенно если необходимый для этого преобразователь постоян­ ного тока может быть использован также для питания других нагрузок, например вспомогательных машин транспортной единицы.

В качестве рациональных схем тиристорных прерыНателей можно рекомендовать одно- и двухфазные схе­ мы рис. 9-1,а, б и 9-5, где дроссель перезаряда ограни­ чивает также скорость нарастания тока тиристоров и мгновенные значения напряжения на нагрузке не превы­ шают величину входного напряжения.

В рекомендуемых однофазных схемах (рис. 9-1,а и б) обратное напряжение на тиристорах равно нулю, и по­ этому условия их работы значительно облегчены.

Основные выражения и зависимости, а также диа­ граммы токов и напряжений, найденные в результате аналитических исследований (гл. 2—9), проверены экс­ периментально на лабораторных макетах. При этом раз­ личие между расчетными и экспериментальными дан­ ными в большинстве .практически целесообразных слу­ чаев не превышает ±10—15%. Это подтверждает пра­ вильность найденных выражений и показывает, что предложенные в гл. 2—9 методы расчета могут быть использованы для приближенного определения параме­ тров и характеристик импульсных преобразователей.

Проведенные опытно-конструкторские работы по со­ зданию тиристорных систем импульсного регулирования для электроподвижного состава постоянного тока, а так­ же создание и испытание первых транспортных единиц с импульсным регулированием, подтверждают их рабо­ тоспособность и показывают, что эти устройства могут быть созданы в приемлемых для электрического транс­ порта габаритах.

Выполненные технико-экономические расчеты по оценке экономической эффективности этих систем пока­ зывают целесообразность их применения.

Разработанные тиристорные импульсные преобразо­ ватели позволяют сэкономить часть электроэнергии, которая в настоящее время расходуется в пусковых реостатах, и открывают новые возможности для даль­ нейшего развития тягового привода постоянного тока и его -системы электроснабжения. При помощи импульс­ ных преобразователей могут быть созданы системы ста­ билизации напряжения на тяговых двигателях, что мо­ жет дать определенное увеличение средней технической скорости подвижного состава. На основе импульсных преобразователей могут быть созданы также быстродей­ ствующие -системы, меняющие уставку пускового (тор­ мозного) тока в зависимости от условий сцепления, т. е.

242