Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Тяговые непосредственные преобразователи частоты




С точки зрения количества преобразований энергии в преобразователе различают преобразователи частоты с однократным пре­образованием или непосредственные (НПЧ) и преобразователи частоты с двукратным преобразованием, которые содержат про­межуточное звено постоянного тока и описаны выше. В НПЧ осуществляется непосредственная связь между частотой тока тягового синхронного генератора (СГ) и нагрузкой – асинхронным тяговым двигателем. Для нор­мальной работы системы тяговый синхронный генератор – преобразователь частоты – асинхронный тяговый двигатель необходимо соз­дать контуры для протекания реактивных токов источ­ника питания и нагрузки, т.е. замыкать каким-то об­разом поток реактивной энергии в системе. В НПЧ эта задача решается чередованием работы одних и тех же вентилей в выпрямительном и инверторном режи­мах. Коммутация тиристоров в НПЧ, как правило, осу­ществляется за счет энергии источника питания или на­грузки и называется естественной.

Восемнадцативентильная схема НПЧ (см. рис. 8.10). Имеется много различных вариантов НПЧ, различающихся силовой схемой и программой управления вен­тилями.

Простейшая схема НПЧ,часто называемая восемнадцативентильной, состоит из шести вентилей на фа­зу асинхронного тягового двигателя. Вентили включены на трехфазный источ­ник энергии СГ в две встречные группы. Фазы асинхронного тягового двигателя сое­динены в звезду. Группы вентилей могут быть присое­динены к фазе непосредственно или через уравнитель­ный реактор УР.

Выходная частота НПЧ зада­ется автоматической системой регулирования частоты АСРЧ, управляющие сигналы которой подаются на за­дающий генератор ЗГ. От ЗГсигнал поступает на коль­цевую пересчетную схему КПС, которая вырабатывает сигналы длительностью 180°эл. и подает их последова­тельно на группы тиристоров всех фаз. КПСсодержит расширитель импульсов, который обеспечивает сигнал длительностью 180°эл. Для управления тиристорами од­ной фазы используется свой коммутатор A, К B; К С ), к которому, кроме сигнала выходной частоты f или низ­кой СНЧ, подаются сигналы от датчика высокой час­тоты ДВЧили частоты тягового синхронного генератора.

 

Рис. 8.10. Восемнадцативентильная схема непосредственного преобразователя частоты

 

Пере­численные элементы системы управления достаточно просты и с их участием формируется трапецеидальная кривая выходного напряжения.

В начале ток совпадает по направлению с напряжением, поэтому группа вентилей VSIVS3 работает в выпрямительном режиме и ДВЧ подает уп­равляющие сигналы на всю группу для выпрямитель­ного режима. Переход с вентиля VSI на вентиль VS2, с вентиля VS2 на вентиль VS3 естественный. Для формирования требуемой частоты на тиристоры поступает сигнал по частоте f, кото­рый прекращает подачу выпрямительных импульсов уп­равления на группу тиристоров VSIVS3. Следующего перехода с вентиля VS3 на вентиль VSI не происходит и напряжениепереходит через нуль. Начинается подача инверторных импульсов управления, и, так как ток пока сохраняет прежнее направление, происходит естественная коммутация с вентиля VS3 на вентиль VS1. Перед тем как ток переходит через нуль, с группы вентилей VSI – VS3 снимаются управляющие импульсы и подаются выпрямительные импульсы на группу вентилей VS4 – VS6. Однако, если первая группа не прекратила работы и не успели восстановиться запирающие свойства венти­лей, то будет короткое замыкание фаз СГ. Поэтому в схеме предусмотрен нуль-орган НО(рис. 8.10), на который подаются сигналы от датчика нуля тока ДНТи который через блок задержки БЗпрепятствует отпи­ранию второй группы вентилей на некоторый промежуток времени после нуля тока в первой группе. Нуль-орган является довольно сложным устройством, так как дол­жен быть рассчитан на пропуск максимальных токов, а измерять с весьма большой точностью малые токи. Переход с выпрямительного режима на инверторный в группе вентилей VS4VS6 происходит также по сигналу СНЧ. Сигнал низкой частоты СНЧизменяется плавно в соответствии с сигналом СГ, но величина выходного полупериода напряжения Т 2/2может изменяться дис­кретно на длительность работы одного тиристора Т к = T 1 /3 (T 1 – частота входного напряжения). Поэтому отношение частот СГ и АД при задан­ной программе регулирования должно быть f сг/ f > 3. Дискретность изменения f и повышенная частота f cгявляются основными недостатками НПЧ, показанного на рис. 8.10. Однако даже у этого НПЧ система управ­ления значительно сложнее, чем у преобразователей частоты со звеном постоянного напряжения.

Во время инверторного режима реактивная мощ­ность асинхронного тягового двигателя передается в СГ. Кроме того, все коммута­ционные процессы уменьшают коэффициент мощности. Поэтому СГ с НПЧ работает с низким коэффициентом мощности. Это обстоятельство увеличивает габариты и массу СГ.

Оптимальная номинальная частота СГ со­ставляет f сг.ном = 100…200 Гц в зависимости от мощности и частоты вращения регулируемого асинхронного тягового двигателя f max = 150…250 Гц. Следовательно, частота СГ для восемнадцативентильного НПЧ должна быть f cr=(3,54…4)(150…250) = 500…1000 Гц.

Система управления тиристорами может быть пост­роена таким образом, чтобы угол включения каждого тиристора изменялся по определенному закону. После перехода напряжения СГ через нуль угол включения должен быть наибольшим, т.е. время включения соот­ветствующего тиристора – наименьшим и среднее за Т кнапряжение было малым. Затем угол включения уменьшается и соответственно среднее напряжениеувеличивается. Тогда вместо трапецеидальной кривой фазного напряжения можно получить фазное напряжение, близкое к синусо­иде. Система управления при этом резко усложняется. Дискретность выходной частоты остается, но вредное влияние может быть снижено, так как амплитуда суб­гармоник уменьшается в несколько раз.

Система управления тиристорами может быть пост­роена таким образом, что управляющие импульсы по­даются одновременно на обе группы тиристоров, но в одну выпрямительные, на другую инверторные. Затем управляющие импульсы выпрямительные и инвертор­ные меняются местами. Так как в общем случае дли­тельность инверторного режима не равна длительности выпрямительного режима, то между группами тиристо­ров возникают уравнительные токи, для их ограниче­ния необходимы уравнительные реакторы. Так как че­рез уравнительные реакторы протекают и рабочие токи, то реактор вызывает дополнительные потери и снижает коэффициент мощности. В схеме с уравнительным ре­актором и описанным управлением отпадает необходи­мость в нуль-органе.

Тридцатишестивентильный НПЧ. В НПЧ (рис. 8.11) с 36 вентилями группы тиристоров включаются с двух концов фазы асинхронного тягового двигателя, так что фазы асинхронного тягового двигателя не сое­динены между собой. Обмотка статора должна иметь 6 выводов. Если подавать управляющие импульсы на группы тири­сторов со сдвигом, то при этом снижается амплитуда пульсаций и уменьшается коммутационный интервал T к, что позволяет уменьшать частоту СГ до f cr ≥ 2,5 f. Кроме того, при этом амплитуда постоянной составляющей и субгармоник снижается вдвое. Схема управления группами возможна как раздельная с нуль-органом, так и одновременная. Схема сложнее по срав­нению с восемнадцативентильной в связи с увеличени­ем вентилей и наличия сдвига между группами.

 

Рис. 8.11 Тридцатишестивентильная схема непосредственного преобразователя частоты

 

Проводятся разработки систем управления с программой подачи управляющих импульсов по среднему значению выходного напряжения и сравнения этого напряжения с заданным. При этом углы управления тиристорами изменяются так, чтобы частота изменялась плавно, а кривая напряжения была симметричной. Такое управление приводит к снижению амплитуды постоянной составляющей, к снижению суб­гармоник и высших гармоник. Предполагается, что при этом можно допустить f сг ≥1,25 f. Однако все эти мероприятия вызывают существенное усложнение системы управле­ния преобразователем.


 





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-10-01; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 1109 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

В моем словаре нет слова «невозможно». © Наполеон Бонапарт
==> читать все изречения...

2253 - | 2203 -


© 2015-2025 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.013 с.