Структура импульсных преобразователей электропривода

Силовая часть системы импульсного регулирования на­пряжения двигателей постоянного тока обычно содер­жит следующие основные элементы (рис. 1): источник постоянного тока И, входной фильтр Ф, импульсный регулятор, выходной фильтр Фо и двигатель Дв.

Рис.1

Источник питания. На электротранспортных средствах постоянного то­ка (магистральных и промышленных электровозах, при­городных электропоездах, вагонах метрополитена, трам­ваях, троллейбусах, электрокарах, погрузчиках, электро­мобилях и др.) источником питания обычно является контактная сеть или аккумуляторная батарея.

Входной фильтр.В качестве входного фильтра Ф в настоящее время часто применяют Г-образный индуктивно-емкостный фильтр, состоящий из последовательно включенного дросселя и параллельного конденсатора. Вместо кон­денсатора могут быть использованы также и другие устройства, способные накопить электрическую энергию, например аккумуляторные батареи. Находят при­менение также многозвенные индуктивно-емкостные фильтры более сложной конфигурации, состоящие из нескольких дрос­селей и конденсаторов.

Выходной фильтр. Выходной фильтрФ₀ обычно содержит сглаживаю­щую индуктивность для уменьшения пульсаций тока тяговых двигателей. Для уменьшения пульсаций напря­жения на нагрузке могут быть применены также выход­ные конденсаторы С₀. К выходному фильтру можно от­нести также диоды (вентили) ДО (рис. 1), которые либо шунтируют нагрузку (в импульсных преобразова­телях с пониженным выходным напряжением), либо предотвращают разряд конденсатора выходного филь­тра (в преобразователях с повышенным выходным на­пряжением) и, таким образом, обеспечивают непрерыв­ность тока в нагрузке, т. е. уменьшают его пульсации.

Входной и выходной фильтры являются органически­ми составляющими вентильного электропривода и поэтому под на­званием «импульсный преобразователь» (ИП) целесооб­разно понимать не только прерыватель П, но и входной и выходной фильтры (рис. 1).

Импульсный регулятор. Активным звеном рассматриваемого вентильного электропривода является регулятор напряжения на двигателях.

Импульсные преобразователе могут быть классифицированы по коэффициенту преобразования равного отношению выходного напряжения к входному.

Кпр = Uвых / Uвх

При значении коэффициента Кпр <1 реализуются импульсные регуляторы понижающего типа. При значении коэффициента Кпр>1 реализуются импульсные регуляторы повышающего типа. В свою очередь все импульсные регуляторы различаются по фазности регулирования. Так, например, на рис. 2, показана схема импульсного преобразователя с пони­женным выходным напря­жением с одно и многофазным импульсным регулятором.

Рис.2

При этом несколько па­раллельных групп регуляторовмогут быть подключены к обще­му выходному фильтру Ф₀ или каж­дая группа может иметь отдельный выходной фильтр.

Определенные преимущества имеют системы в которых каждая параллельная цепь синхронизировать та­ким образом, что пульсации тока, потребляемого, от источника питания, значи­тельно уменьшаются за счет увеличения суммарной частоты импульсного регулирования. Это достигается тем, что момент отпирания и запирания

параллельных прерывателей ( сдвинуты друг относительно друга на время

t = Т/т,

где Т — период импульсного цикла одного прерывателя, а т — число параллельных цепей импульсного регулятора. Рис3.

Рис.3

Наряду с классификацией по коэффициенту преобразования и фазности импульсные регуляторы могут быть классифицированы по алгоритму управления и числу управляющих операций в каждом периоде регулирования. Последнее разделение мы рассмотрим при анализе силовых схем.