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

В сентябре 1966 г . Министерство электротехнической промышленности, Отделение ВНМЭМ по научно-технической информации, стандартизации и нормализации в электротех­ нике совместно с Московским правлением НТО энергетичес­ кой промышленности проводит научно-техническую конферен­

цию- "Состояние и перспективы развития производства и внедре­ ния силовых полупроводниковых вентилей и преобразователь­ ных устройств на их основе".

Настоящий доклад рассылается Отделением ВНМЭМ для ознакомления с материалами конференции.

Предложения и рекомендации по докладу просим на­ правлять в Оргкомитет конференции: Москва, Е-37, п/я 3016.

А. Копанев, А.Лозановский. Л.Скиба

Всесоюзный научно-исследова­ тельский и проектно-конструк­ торский институт электровозо­

строения

УДК 621.314.632.4-5:621.314.572

:621.333.41

Воаыохность применения рекуперативного торножения подвижного состава является одним из важных преимуществ эдектрическо'й тяги. Электрическое торможение дает воз­ можность в сравнении с пневматическим увеличить среднюю скорость движения на спусках при одновременной иовниенин безопасности движения» обеспечить значительную экономию тормозных колодок и уменьшить износ бандажей электрово­ зов и вагонов. При рекуперативном торможении энергия, затрачиваемая на торможение, возвращается в сеть.

По результатам совместных разработок Всесоюзного научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (ВНСМДТ), Всесоюзного научно-исследовательско­ го и проектно-конструкторского института электровозострое­ ния (ВЭлЯИИ) и Новочеркасском электровозостроительного завода изготовлена опытная партия электровозов МбОр с игнитронными выпрямителями, оборудованных системой реку­ перативного торможения, Успешная эксплуатация их на Се­ веро-Кавказской ж.д. показала, что проблема рекуператив­ ного торможения на электровозах с игнитронными вшрямитедямн принципиально и практически решена [1-2] .

Промышленный выпуск и внедрение кремниевых управ­ ляемых вентилей (тиристоров) открывает большие возможности для рекуперативного торможения на электровозах переменно­

го тока. Вопросы, связанные с прииенениеы тиристоров на электроподвижном составе переменного тока для рекупера­ тивного торможения , еще не исследованы и не освещены в литературе.

В докладе приводятся результаты экспериментальных исследований работы преобразователей на тиристорах, про­ водимых в ВЭлНИИ с участием Мордовского научно-исследо­ вательского электротехнического института (МНИЗИ) и ВНИИЖТ.

Работы проводились в два этапа:

исследование инверторного режима тиристорного пре­ образователя на физической модели силовой цепи электрово­ за ВЛбОр и исследование работы выпрямительно-инверторно­ го преобразователя мощностью 245 квт на тиристорах ВНДУ- -100-3, ВНДУ-150-4,5.

Задачей исследований было измерение коэффициента мощности; мощности, возвращаемой в сеть; коэф­ фициента пульсаций выпрямленного тока; сравнение пока­ зателей преобразователя на кремниевых управляемых венти­ лях с аналогичными показателями преобразователя на иг­ нитронах; определение минимальных углов запаса в схеме инвертора; определение внешних характеристик инвертора; исследование параллельной и последовательной работы ти­ ристоров; исследование схем управления и защиты; анализ существувдих систем авторегулирования инверторного ре­ жима, выбор системы авторегулирования.

ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ В ИНВЕРТОРНОМ РЕНИМЕ НА МОДЕЛИ СИЛОВОЙ ЦЕПИ ЭЛЕК­

ТРОВОЗА ВЛбОр

Физическая модель силовой цепи электровоза ВЛбОр создана по разработанной в ВЭлНИИ методике моделирова­ ния [3J . В основу положено равенство масштабов потокосцеплевий, подобие основных кривых намагничивания и пе­ тель гистерезисного цикла в относительных единицах и ра­ венство постоянных времени электрических цепей.

При моделировании тягового двигателя обеспечивалось подобие характеристик холостого хода и нагрузочных, кривых затухания потока оригинала и модели. Масштабы мо-

4

дитель подключен на секции силового трансформатора моде­ ли. Тяговый или рекуперативный режим на модели задается при помощи контакторов КП1-КП4.

Модель оборудована системой автоматического регули­ рования угла зажигания инвертора на постоянство угла за­ паса вентилей. Автоматическое регулирование инверторного режима электровоза с постоянным углом запаса обеспечивает меньшую пульсацию тока якоря и высокие экономические по­ казатели, позволяет использовать рекуперативное торможе­ ние в широком диапазоне скоростей, допустимых на укло­ нах.

Основой для создания системы автоматического регули­ рования угла зажигания инвертора модели послужила разра­ ботанная совместно ВЭлНИИ и ВНИИ2Т система АРТБ-бЗ для электровоза ВЛбОр.

Система АРТБ-63 обеспечивает регулирование угла за­ жигания вентилей инвертора на постоянство угла запаса в соответствии с условием

При создании модели потребовалось решить вопросы обеспечения параллельной работы тиристоров ВКУ-20. Для одновременного переключения кремниевых управляемых вен­ тилей применено возбуждение каждой входной цепи от изо­ лированной вторичной обмотки выходного импульсного трансформатора системы авторегулирования. Равномерное распределение токов по параллельным ветвям тиристоров обеспечивается при помощи индуктивных делителей тока ДТ1 и ДТ2. При заданном сечении и материале магнитопровода число витков половины обмотки делителя определялось по формуле [V] .

Во избежание перенапряжений, связанных о выключением вентилей, последовательно соединенные тиристоры шунтиру­ ются R -С цепочками (R = 90 ом, С=2 мкф). Деление пос­ тоянного напряжения между последовательно соединенными вентилями осуществляется при помощи активных сопротивле­

Сравнение характеристик оригинала и модели. На рис.2 приведены расчетные внешние характеристики инвертора электровоза ВЛбОр при угле запаса 30 эх.град, (инвертор на игнитронах) и угле запаса 10 эл.град. (инвертор на ти­ ристорах) для 25 позиций группового переключателя электро­

воза* За базисное напряжение принято нонянальное напряжение двигателя НБ-41211 (1450 в ) .

Рис.2 . Внешние характеристики инвертора и зависимость

Ег’ ЯЬ)

Внешние характеристики инвертора рассчитывались но

у- индуктивное сопротивление трансформатора (ом);