Проектирование преобразователя для нужд электрической тяги подвижного состава, страница 5

Рисунок 3.6 – Система управления преобразователем

Для обеспечения жёсткой фиксации периода регулирования по фазам со сдвигом друг относительно друга на 180⁰ эл. в схеме предусмотрено формирование импульсов на тиристоры VS2 и VS3 (в определенный момент они являются «гасящими») первой фазы и VS1 и VS4 второй фазы по переднему и заднему фронтам тактовых импульсов соответственно. При формировании переднего фронта тактового импульса сигнал поступает на формирователь импульсов ФИ, где вырабатывается сигнал оптимальной для наилучшего отпирания тиристоров формы и длительности, откуда он поступает на усилитель мощности УМ и блок задержки. Усилитель необходим для того, чтобы сформировать мощный сигнал, достаточный для отпирания нескольких тиристоров.

В целях обеспечения гальванической развязки низковольтных цепей системы управления и высоковольтных – преобразователя, подача отпирающих импульсов на управляющие электроды тиристоров осуществляется через распределитель импульсов РИ, откуда – на тиристоры  VS2 и VS3 первой фазы.

Применение блока задержки вызвано необходимостью стабилизации времени импульса. Для этого поступивший с формирователя импульс задерживается на период времени Δt=t_сх, в течение которого тиристору VS1 предоставлено время для запирания. По истечении времени задержки усиленный отпирающий импульс через распределитель поступает на управляющий электрод тиристора VS5 цепи ускоренного перезаряда. Если конденсатор С в этот момент сохранил заряд, то с этого момента начинается принудительный его перезаряд по контуру конденсатор С – дроссель L – тиристор VS5 – конденсатор С. К определенному моменту времени процесс перезаряда заканчивается и тиристоры запираются, отключая тяговый двигатель от источника питания. Для поддержания в двигателе средней за период регулирования величины тока в некоторый момент времени отпираются тиристоры VS1, 3. Для определения времени отпирания тиристора в системе управления используется элемент сравнения тока первой фазы ЭСТ1_ф (называемый иногда нуль-органом). На него поступают сигналы от датчика тока фазы  ДТФ₁ и задатчика уставки  тока (контроллера водителя) ЗУТ. В момент равенства нулю разности сигналов с датчика и задатчика с элемента сравнения поступает сигнал на формирователь импульса канала тиристоров, который после усиления через распределитель поступает на тиристоры VS1, 3. Увеличение тока уставки приводит к более раннему появлению импульса управления. Уменьшение тока уставки, либо возрастание тока двигателя приводит к уменьшению периода проводящего состояния тиристоров.

Аналогично устроен блок управления тиристорами второй фазы с той лишь разницей, что сигнал на запуск формирователя второй фазы поступает не по переднему, а по заднему фронту тактового импульса ЗГ.

Система управления преобразователем должна выполнять и защитные функции. Защите подлежат, как элементы собственно преобразователя, так и аппараты силовых цепей подвижного состава. Особое значение на транспорте имеет приоритетность режимов движения: в любых ситуациях режим торможения является приоритетным по отношению к пуску и выбегу. Поэтому при нажатии на педали «Пуск» и «Торможение» должна собираться только схема торможения.

Электрооборудование подвижного состава необходимо защищать от:

– чрезмерных токов перегрузки (I_макс);

– повышения напряжения сверх допустимой величины (U_макс);

– чрезмерного понижения напряжения (U_мин);

– превышения скорости движения (v_констр);

– перегрева (t⁰).

На некоторых видах подвижного состава необходима защита от повышения давления, понижения уровня жидкости и т.д.

Сигналы от датчиков контролируемых величин заводятся в блок защиты, в котором расположены задатчики соответствующих эталонных сигналов: задатчик максимальной величины тока поезда (ЗМТ), задатчик уставки скорости (ЗУС), задатчик уставки напряжения контактной сети (ЗУН), задатчик уставки температуры (ЗУТр). На рисунке они условно вынесены в силовой блок. При отклонении контролируемых величин от эталонных блоком защиты вырабатывается запрет сначала на формирование отпирающих импульсов в каналах тиристоров фаз, а по истечении одного…двух периодов регулирования – на работу ЗГ.

5. Конструктивная проработка силового блока

Рисунок 3.7 – Монтажная схема

Преобразователь располагается в металлическом корпусе. На основании корпуса, через изолирующие прокладки, закреплены 4 радиатора (охладителя). На первом радиаторе закреплены тиристоры VS1, VS2, так как они электрически связаны по схеме. На втором и третьем тиристоры VS3 и VS4, соответственно, поскольку достаточно трудно обеспечить электрическую изоляцию между тиристорами, без ущерба для интенсивного теплоотвода. Учитывая, что тепловыделение элементов VS5, VS6, VD1 не значительно их можно расположить на первом радиаторе, используя изолирующие прокладки из высоко теплопроводного материала, например из слюды.

6.  Заключение

В результате выполнения курсовой работы была произведена разработка преобразователя для нужд электрической тяги подвижного состава.

Согласно исходным данным был выбран троллейбус TROLZA 5275, оснащенный тяговым электродвигателем ДК-213Б.

В качестве принципа регулирования был выбран широтно-импульсный. Преобразователь выполнен на силовых полупроводниковых элементах: тиристоры типа ТБ-200, диод Д161-400, а также, рассчитаны и установлены параметры конденсатора и дросселя тиристорного ключа , .

Параметры входного и выходного фильтров определены как ,  и .

В курсовом проекте представлена система управления и монтажная схема преобразователя.

7. Список использованных источников

1.  Бирюков В. В. Импульсные системы управления транспортными средствами. – Новосибирск: изд-во НГТУ, 2003.

2.  Щуров Н. И. Методические указания к выполнению лабораторных работ. – Новосибирск: изд-во НГТУ, 1983.

3.  Ефремов И. С., Косарев Г. В. Теория и расчет электрооборудования подвижного состава городского электрического транспорта. М.: Высшая школа, 1976.

4.  Щуров Н. И. Теория электрической тяги: учебное пособие. – Новосибирск: изд-во НГТУ, 2004.

5.  Чебовский О. Г. И др. Силовые полупроводниковые приборы: справочник. – М.: Энергия, 1975.

6.  Чебовский О. Г. И др. Силовые полупроводниковые приборы: справочник. – М.: Энергия, 1985.