Повышение технических характеристик электрической передачи переменного тока, страница 17

     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.