книги / Исследование выпрямительно-инверторных преобразователей на тиристорах для электровозов переменного тока с рекуперативным торможением

Коэффициент мощности электровоза с рекуперативным торможением изменяется в зависимости от нагрузки электро­

Коэффициент искажения определяется графо-аналитическим методом. При нормальных нагрузках получены значения коэф­

во втором случае объясняются повышенным влиянием тока на­ магничивания модели силового трансформатора.

Точность этого метода определения коэффициента мощ­ ности модели невелика, так как базируется на гармоничес­ ком анализе первичного тока. Поэтому окончательно был выб­ ран метод расчета коэффициента мощности модели по показа­ ниям амперметра, вольтметра и ваттметра

12

Рассчитанные по этой формуле кривые коэффициента мощности модели приведены на рис.4. Снижение угла запаса с 32 до II эл.град увеличивает коэффициент мощности модели с 0,5 до 0,625.

Для сравнения на том же рисунке приведены значения коэффициента мощности и коэффициента сдвига модели при $ = 44 ад.град.

13

Из кривых рис.4 и 5 следует, что коэффициент мощности зависит от величины угла запаса вентилей инвертора.- На электрово­ зах с игнитронными выпрямителями, исходя из условий надежной деонизации игнитронов , угол запаса выбран 30 эл.град. При уменьшении S с 32 до Ю- l l эл.град коэффициент мощности электровоза увеличивается с 0,5-0,62 до 0,63 -0,73 . При угле запаса Ю эл.град и 1я = 1 инвертор работает с углом коммутации 23 эл.град. В этом случае рекуперирующий

Рис.5. Зависимости коэффициента мощно­ сти инвертора

электровоз будет иметь максимальный коэффициент мощности 0,72 -0,73, т .е . практически приближающийся к коэффициен­ ту мощности в режиме тяги.

Таким образом, для улучшения энергетических харак­ теристик электровозов с рекуперативным торможением необ­ ходимо применять управляемые кремниевые вентили.

В рекуперативном режиме потребление реактивной мощ­ ности возрастает. Появление потоков реактивной мощности обусловлено искусственным сдвигом между током и напряже­ нием в первичной цепи. Применение тиристоров снижает угол запаса, а следовательно, уменьшает потребление реактивной мощности из сети. Поэтому применение тиристоров улучшит энергетические характеристики сети, уменьпив потребление реактивной мощности при рекуперативном торможении.

14

Коэффициент п.удьсадии выпрямленного тока якоря оп­ ределяется по осциллограммам

29 позиции серийного электровоза ВЛбОр. С увеличением уг­

15

тилями; всего в преобразовательной установке использовано 48 тиристоров.

Прямое и обратное напряжения между последовательно соединенными вентилями в статических режимах равномерно распределяются при помощи активных сопротивлений

R = 910 ом.

Для равномерного распределения тока по параллель­ ным ветвям установлены индуктивные делители тока, соеди* ценные по схеме "замкнутая цепочка".

Преобразователь оборудован системой автоматическо­ го регулирования инвертора на постоянство угла погаса­ ния типа АРТБ-64, установленной на электровозах ВЛбОр выпуска 1965 г .

Для управления большим количеством параллельно и последовательно включенных вентилей система АРТБ-6А до­ полнена специальным выходным усилителем, разработавши МНИЭИ и позволяющим управлять одновременно двадцатью четырь­ мя тиристорами.

Схема выходного усилителя импульсов является усовер­ шенствованной схемой |У ].

Для одновременного управления вентилями применен импульсный трансформатор с несколькими изолированными вторичными обмотками. Последовательно в цепь включен диод, ограничивающий отрицательное входное напряжение и переменное сопротивление для регулирования амплитуды уп­ равляющего импульса. Каждая из вторичных обмоток выдает импульс напряжения амплитудой до 30 в и длительностью 100-200 мксек.

Крутизна переднего фронта составляет 2 в/нкоек.

Принципиальная схема испытаний выпрямитедьноинверторного преобразователя

Испытания преобразователя на кремниевых управляемых вентилях проводились на специальном испытательном стенде.

Принципиальная схема испытаний полупроводникового преобразователя в инверторном режиме представлена на ри с.7.

17

Защита силового электрооборудования при опрокидыва­ нии инвертора производится автоматом АБ-4, установленным в цепи выпрямленного тока.

Преобразователь подключался к выводам 0^-0 сило­ вого трансформатора 0ЦР-5600/25, и групповым переключа­

телем 5КГ-60/2 устанавливались ступени напряжения 200,а20,460в

В выпрямительном режиме преобразователь управлялся при помощи фазосмещающего устройства возбудителя блока АРТБ-64.

Импульсы напряжения фазосмещающего устройства воз­ будителя АРТБ-64 использовались для управления промежу­ точным усилителем блока инвертора, что позволило исполь­ зовать выходные усилители импульсов в различных режимах работы преобразователя.

Результаты исследований выпрямительно-ин­ верторного преобразователя в стационарных:

режимах

При исследовании преобразователя в инверторном режиме для сохранения подобия электромагнитных стационарных про­ цессов в схеме испытаний и оригинале (электровоз ВЛбОр)

параметры силовой схемы-преобразователя выбирались таки­ ми, чтобы обеспечивалось равенство углов коммутации; коэффициентов пульсации выпрямленного тока; коэффициентов мощности.

Обеспечивался также одинаковый гармонический состав выпрямленного тока и сходимость внешних характеристик ин­ вертора.

С- номинальное напряжение генератора постоянного тока, имитирующего тяговый двигатель в генера­ торном режиме (460 в);

19

При данных масштабах моделирования ступени напряже­ ния 460 в силового трансформатора соответствует 25 по­ зиция группового переключателя электровоза ВЛбОр.

Электромагнитные процессы в схеме испытаний инвер­ торного преобразователя при напряжении 320 в и угле за ­ паса 14,5 эл.град иллюстрируются осциллограммой (рис.8), которая подтверждает идентичность процессов в схеме ис­ пытаний преобразователя и электровоза ВЛбОр.

Экспериментально исследовались также последовательнопараллельные режимы работы тиристоров. Исследования про­

1. Исследовалась возможность обеспечения равномер­ ного распределения тока по параллельным ветвям подбором вентилей, относящихся к разным группам так, чтобы соблю­ далось равенство сумм классификационных прямых падений на­ пряжения параллельных ветвей.

2. Исследовалась возможность обеспечения равномерно­ го распределения тока по параллельным ветвям комплектова-

20