На ЭПС переменного тока с асинхронными или синхронными тяговыми двигателями и тепловозах с передачей переменного тока чаще всего применяют двухзвенные преобразовательные структуры, во входном звене которых устанавливают выпрямитель, а в выходном — автономный инвертор тока или напряжения. При этом в промежуточном звене устанавливают фильтр (Ф), структура которого зависит от типа
Преобразовательные структуры тяговых электроприводов
ТД – тяговый двигатель; ИРПН – импульсный регулятор постоянного напряжения; АИН – автономный инвертор напряжения; АИТ – автономный инвертор тока; ШИР – широтно-импульсное регулирование; НПЧ – непосредственный преобразователь частоты; НВ – неуправляемый выпрямитель; УВ – управляемый выпрямитель; ЕК – естественная коммутация; ПК – принудительная коммутация; ТР – трансформатор; РПН – регулятор переменного напряжения; СГ – синхронный генератор.
Рис.4.1.2.
инвертора. В том случае, когда на тепловозе используют главный генератор повышенной частоты (например, 400 - 600 Гц), в качестве ВК наиболее целесообразно использовать непосредственный преобразователь частоты. На ЭПС постоянно-переменного тока в качестве ВК используют автономный инвертор напряжения с широтноимпульсной модуляцией или с широтно-импульсным регулированием, либо двухзвенные преобразовательные структуры, во входном звене которых устанавливают импульсный преобразователь постоянного напряжения, а в выходном звене — автономный инвертор тока или напряжения.
Для обеспечения электромагнитной совместимости ТСП с питающей сетью и нагрузкой используют различные фильтрующие устройства. Входные фильтры, устанавливаемые на ТПС, предназначены для уменьшения мешающего влияния ТСП на питающую сеть, устройства СЦБ и радиосвязи, устройства автоматического регулирования скорости (АРС) и автоматической Локомотивной сигнализации (АЛС), использующие рельсовые цепи. Выходные фильтры предназначены для улучшения формы тока, питающего тяговые двигатели и другие аппараты подвижного состава. При двухзвенных преобразовательных структурах устанавливают дополнительный фильтр в промежуточном звене, тогда выходной фильтр в некоторых случаях может отсутствовать.
Устройство регулирования и управления (УРУ) осуществляет включение и выключение вентилей ВК в соответствии с заданным алгоритмом управления. Для реализации замкнутых систем автоматического управления используют обратные связи, воздействующие на УРУ. Наличие узлов ВК и УРУ обязательно, поскольку без них невозможно преобразование и регулирование потока энергии; остальные узлы при определенных условиях в преобразователь не входят. Например, на ЭПС постоянного тока не нужен трансформатор, а на ЭПС однофазно-постоянного тока, как правило, не устанавливают входной фильтр.
При проектировании ТСП следует учесть, что от одного преобразователя могут получать питание как один, так и несколько тяговых двигателей или других исполнительных механизмов. В этом случае должна быть соответствующим образом выбрана мощность, структура и алгоритм управления ТСП.
Для проектирования ТСП должны быть заданы: назначение проектируемого подвижного состава; назначение и характер работы ТСП; тип и основные характеристики нагрузки ТСП (тяговых двигателей или других потребителей электроэнергии, подключаемых к контактной сети (или локомотивному источнику электроэнергии) через преобразователь); номинальное напряжение нагрузки; номинальная мощность нагрузки; диапазон регулирования тока нагрузки; диапазон регулирования уровня и частоты напряжения на нагрузке (для тяговых двигателей, исполнительных механизмов и других потребителей электроэнергии переменного тока), схема соединения элементов нагрузки; род тока в контактной сети (или тип главного генератора тепловоза); номинальное напряжение контактной сети (или генератора) и диапазон его изменения; индуктивность и активное сопротивление 1 км контактной сети и протяженность фидерной зоны (для тепловозов — реактанцы главного генератора); допустимые пульсации тока на входе и выходе ТСП, (для электроприводов с тяговыми двигателями переменного тока — коэффициент искажения формы напряжения или тока); алгоритм управления режимами работы ТСП.
В процессе расчета и проектирования ТСП определяют: среднее и действующее значения токов через элементы силовой цепи; максимальные значения напряжения, прикладываемого к элементам силовой цепи; типы элементов, комплектующих силовые цепи ТСП; параметры делителей напряжения и тока, обеспечивающих нормальное функционирование ТСП при групповом соединении силовых полупроводниковых приборов; установленную мощность элементов силовой цепи; параметры входных, выходных и промежуточных фильтров ТСП (если таковые имеются); внешнюю и регулировочную характеристики ТСП; энергетические показатели ТСП (к энергетическим показателям ТСП относят его к. п. д. и коэффициент мощности (на входных зажимах ТСП для выпрямителей, на выходных зажимах ТОП — для автономных инверторов, на входных и выходных зажимах ТСП — для преобразователей переменного напряжения одной частоты в переменное напряжение другой частоты); необходимую мощность вентиляции и систему вентиляции или охлаждения ТСП; параметры цепей защиты элементов силовой цепи ТСП от токов коротких замыканий, недопустимых перегрузок и перенапряжений.
На основании полученных данных разрабатывают принципиальную и монтажную схему силовых цепей ТСП со спецификацией. По заданному (или разработанному) алгоритму управления режимами работы ТСП разрабатывают функциональную и структурную схему устройства регулирования и управления, после чего приступают к его расчету и проектированию. Кроме упомянутых исходных данных при расчете и проектировании УУР необходимо дополнительно знать тип тиристоров силовой цепи ВК, параметры цепи управления тиристоров силовой цепи ВК, схему соединения тиристоров в вентильном плече ВК, определенные в результате расчета вентильного комплекта, а также точность поддержания требуемого режима работы тягового электропривода и законы изменения регулируемых выходных величин.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.