 |
Плавное регулирование выпрямленного напряжения
|
|
|
|
Иногда этот вид регулирования называют зонно-фазовым или амплитудно-фазовым.
При регулировании выпрямленного напряжения изменением угла регулирования α резко уменьшается коэффициент мощности. Поэтому для плавного регулирования напряжения на ЭПС применяют комбинированный способ регулирования. При этом способе осуществляют ступенчатое изменение напряжения, подаваемого на выпрямитель от трансформатора, а в пределах каждой ступени плавно изменяют выпрямленное напряжение тиристорами.
Возможно несколько методов плавного регулирования напряжения, подаваемого на тяговые двигатели: регулирование с вентильным переходом и бесконтактное регулирование.
1.2.1. Плавное регулирование с вентильным переходом
При этом методе напряжение, подаваемое на преобразователь, изменяется путем подключения его к различным выводам вторичной обмотки трансформатора переключателями 1, 2, 3 и 4, а тиристоры служат для плавного регулирования напряжения между ступенями и обеспечивают вентильный переход, то есть размыкание контактов переключателей без разрыва тока. Для этой цели два плеча преобразователя, собранного по мостовой схеме, расщеплены и снабжены тиристорами VS1-VS4 (рис. 6).
Регулирование напряжения начинается с включения переключателя 1 при закрытых тиристорах VS1 и VS3. Напряжение на нагрузке (двигателе) равно 0. Постепенно, открывая тиристоры VS1 и VS3, увеличивают среднее выпрямленное напряжение Ud1 на нагрузке, подавая на нее все большую и большую часть напряжения Uс с первой секции трансформатора. Форма выпрямленного напряжения в процессе такого регулирования при некотором значении угла α1 приведена на рис. 7, а в виде заштрихованных площадей. После полного открытия тиристоров VS1 и VS3 выпрямленное напряжение достигает значения Ud1max = 0,637 Uс max, соответствующего углу регулирования α1 = 0. Затем включают переключатель 2 (рис. 6) и начинают постепенно открывать тиристоры VS2 и VS4. В моменты, когда открыты тиристоры VS2 и VS4, на выпрямительный мост подается напряжение 2 Uс, снимаемое с первых двух секций вторичной обмотки трансформатора, а когда они закрыты – напряжение Uс, снимаемое только с первой секции. При этом к напряжению Ud1max добавляется часть напряжения Uс второй секции трансформатора, определяемая углом α2 открытия тиристоров VS2 и VS4. Выпрямленное напряжение на нагрузке имеет в этом случае форму, показанную в виде заштрихованных площадей на рис. 7, б. Так как по мере уменьшения угла α2 увеличивается заштрихованная площадь, то соответственно растет и среднее напряжение Ud2. При полном открытии тиристоров VS2 и VS4 выпрямленное напряжение Ud2max = 2·0,637 Uс max и весь ток проходит через переключатель 2. Далее закрываются тиристоры VS1 и VS3, размыкается переключатель 1 и замыкается переключатель 3, после чего регулирование производится постепенным уменьшением угла регулирования α2 тиристоров VS1 и VS3. В моменты, когда открыты тиристоры VS1 и VS2, на выпрямительный мост подается напряжение 3 Uс, снимаемое с первых трех секций трансформатора, а когда они закрыты – напряжение 2 Uс, снимаемое с первых двух секций. Форма выпрямленного напряжения при этом имеет вид, показанный в виде заштрихованных площадей на рис. 7, в. Среднее выпрямленное напряжение Ud3 > Ud2 и возрастает по мере уменьшения угла α3.
|
|
|
Рис. 6. Схема плавного регулирования выпрямленного напряжения
с помощью вентильного перехода
а
б
в
Рис. 7. Кривые изменения выпрямленных напряжений отдельных секций в процессе регулирования
1.2.2. Плавное бесконтактное регулирование
|
|
|
Для плавного бесконтактного регулирования выпрямленного напряжения к секциям вторичной обмотки трансформатора подключают ряд последовательно соединенных выпрямительных мостов UZ1, UZ2 и UZ3 (рис. 8), у которых в двух плечах включены диоды, а в двух других плечах – тиристоры.
Для повышения напряжения на тяговой машине вначале постепенно открывают тиристоры VS2 и VS3 моста UZ1 путем плавного изменения их угла регулирования α1. Выпрямленное напряжение Ud1 при этом изменяется так, как показано на рис. 7, а. Ток нагрузки проходит от положительного вывода моста UZ1 через диоды VD1’ и VD4’ моста UZ2 и вентили VD1’’ и VD4’’ моста UZ3. После полного открытия тиристоров VS2 и VS3 моста UZ1 дальнейшее повышение напряжения на тяговой машине осуществляется изменением угла регулирования α2 тиристоров VS2’ и VS3’ моста UZ2 (рис. 7, б). Затем таким же образом постепенно открываются тиристоры VS2’’ и VS3’’ моста UZ3, что приводит к дальнейшему повышению выпрямленного напряжения (рис. 7, в). При таком способе регулирования напряжения отпадает необходимость в какой-либо переключающей аппаратуре, что облегчает конструкцию и повышает надежность работы преобразовательной установки.
Рис. 8. Схема плавного бесконтактного регулирования
выпрямленного напряжения
2. Инвертирование тока. Назначение и классификация
инверторов
Инвертированием называется процесс преобразования электрической энергии постоянного тока в электрическую энергию переменного тока с помощью статических управляемых преобразователей.
Инвертирование имеет место:
– при передаче электрической энергии постоянным током на сверхдальние расстояния (рис. 9);
– в устройствах электроснабжения железных дорог постоянного тока при рекуперативном торможении ЭПС. В этом случае кинетическая энергия движущегося поезда, преобразованная тяговыми двигателями ЭПС в электроэнергию постоянного тока, передается через контактную сеть на тяговые подстанции для инвертирования и возврата в питающую систему переменного тока;
– на электрических железных дорогах переменного тока инвертирование осуществляется преобразователями, установленными на ЭПС;
– в преобразователях частоты с промежуточным звеном постоянного тока;
|
|
|
– на современном электроподвижном составе с трехфазными асинхронными тяговыми двигателями.
Рис. 9. Блок-схема передачи электроэнергии на постоянном токе
Если инвертор потребляет реактивную мощность из сети переменного напряжения, к которой подключен, то он называется ведомым или зависимым. Такой инвертор включен в общую сеть параллельно с мощными источниками электроэнергии переменного тока (генераторами электростанций и трансформаторами). Уровень напряжения и частота на выходе инвертора определяются параметрами энергии сети.
Если инвертор для коммутации тока потребляет реактивную мощность от конденсаторов, подключенных к вентильным обмоткам трансформатора, то он называется независимым или автономным. Выходные параметры автономного инвертора (форма, амплитуда и частота выходного напряжения) определяются схемой преобразователя, системой управления и режимом его работы.
Инверторы, также как и выпрямители, классифицируют по мощности, напряжению, числу фаз первичной обмотки трансформатора, схеме инвертирования, числу пульсаций в кривой постоянного напряжения, возможности регулирования выходного напряжения и т.д. (см. классификацию выпрямителей).
|
|
|
