|
| |
|
Главная Журналы и дроссель насыщения L1 [291. Схема работает следующим обра- зом. Вначале отпирается тиристор Т4, и конденсатор С, перезаряжаясь, подготавливается к коммутации силового тиристора TL Затем включается тиристор Т2 и запирается 7/, а ток двигателя начинает протекать по цепи коммутирующего конденсатора. Тиристор ТЗ служит для ускоренного перезаряда конденсатора после восстановления запирающих свойств силового тиристора Т1. При достижении напряжения на коммутирующем конденсаторе, равного напряжению аккумуляторной батареи, дальнейший его дозаряд происходит за счет энергии, накопленной в индуктивности нагрузки, и заканчивается в момент включения обратного тиристора 75, после чего тиристор 72 выключается, а ток двигателя продолжает протекать по цепи обратного тиристора до следующего включения Т1. Дроссели насышения включаются в цепи тиристоров для снижения коммутационных потерь в них. Напряжение коммутирующего конденсатора после дозаряда определяется выражением v.. = Е 7 доз 2шsв с (3.22) где £п ~ ЭДС источника питания; (Утдо:* - напряжение ти-рмсгорпого дозаряда, которое задается из условия коммутации максимального тока нагрузки; W, S w В - число витков, площадь сечеиия сердечника и индукция дросселя насыщения в це-1Ш обратного тиристора 75. К недостаткам рассмотренной схемы можно отнести относительно большое число тиристоров и завышеш1ые коммутационные потери, так как напряжение дозаряда остается постоянным во всем диапазоне регулирования. При этом следует отметить, что повышать уровень коммутирующего напряжения заменой обратного диода тиристором можно практически в любом преобразователе, у которого вторичный перезаряд осуществляется по цепи нагрузки. 2. Преобразователи с повышенной коммутационной способностью Рассмотренные выше схемы с дозарядом коммутирующего конденсатора значительно различаются по сложности, числу элементов и массогабаритным показателям. Так, схемы с автотрансформаторами и трансформаторами требуют изготовления индуктивных элементов с ферромагнитными сердечниками и несколькими обмотками, одна из которых включена в силовую цепь. Зачастую и при дроссельном дозаряде последний включается в якорную цепь. На наш взгляд, такое решение   Рис, €6. далеко не всегда является целесообразным в низковольтном электротранспорте, так как увеличиваются потери в якорной цепи, причем и в том случае, когда скважность управляющих импульсов Y = tJT = 1, т. е. двигатель постоянно подключен к аккумуляторной батарее, силовой тиристор включен и коммутирующий контур не работает. Такой режим может составлять значительную часть цикла регулирования, а непроизводительные потери в обмотках силовых трансформаторов, автотрансформаторов и дросселей ухудшают энергетические показатели импульсного электропривода. По мнению авторов, более приемлемыми в низковольтно.м тяговом электроприводе могут оказаться схемы преобразователей, у которых осуществляется обратная связь по току нагрузки. При этом часть энергии передается из контура тягового двигателя в коммутирующий контур, однако эта энергия снимается из цепи обратного днода, где якорный ток пропорционален току в силовой цепи. Такие схемы позволяют снизить непроизводительные потери и повысить КПД преобразователя, так как при у = 1 ток в цепи обратного диода отсутствует. Авторами -предложена схема преобразователя (рис. 26, а) с дополнительным перезарядным контуром, состоящим из вспомогательного линейного дросселя (дросселя обратной связи), включенного в цепь диода, шунтирующего нагрузку, и дополнительного диода, обладающая повышенной коммутационной способностью [95]. Эта схема.является модификацией схемы, представленной на рис. 13. Отличительной особенностью работы рассматриваемой схемы является то, что в режиме непрерывных якорных токов перед включением тиристоров Т1 и 72 по обмотке дросселя /.др через диод протекает ток якоря. Поэтому во вспомогательном дросселе Lдp накапливается электромагнитная энергия, которая после включения тиристора 72 разряжается по цепи /.др-Д2-Lk-72-С-/.др и частично через нагрузку. При этом конденсатор запасает больше эйергий для запирания силового тиристора Tt (чем больше ток нагрузки, тем выше напряжение на коммутирующем конден-саторе). Таким образом, осуществляется положительная обратная связь от тока нагрузки и повышается коммутационная надежность схемы. Предварительные расчеты и экспериментальные данные показали, что, кроме допущений, принятых в параграфе 1 второй главы, при анализе электромагнитных процессов в схеме, приведенной на рис. 26, а, можно принять, что разряд электромагнитной энергии вспомогательного дросселя происходит по цепи 1пг,~Д2-1-Т2-С-1 Временные диаграммы токов схемы приведены на рис. 26, б. В интервале времени О / 4 одновременно происходит перезаряд коммутирующего конденсатора по двум цепям; C-TI-2-}~L-T2-C (ток (к) и С-1щ,-Д2-1-Т2- С (ток ("ki). Временной интервал 4~з характеризуется также двумя процессами: перезарядом конденсатора по цепи С-ТЗ- 2-Дв-С и прохождением тока по цепи дросселя Дв- др-Д/-Дв. Ток перезаряда коммутирующего конденсатора для временного интервала О определяется суммой токов 1к1 и ("к!.- tcl = kI -(0) U + u, (0) sin u>it sin Wit 4-1 COS COi. (3.23) Напряжение на коммутирующем конденсаторе для временного интервала О находится но формуле (1 - cos ЬУ) - Uci (0) (cos Щ1 + COS COi - 1) /млндрО)] sin (di4 (3.24) a напряжение на коммутирующем дросселе и + Щ\ (0)] coscoi llcX (Q) cos (i)\t ~ /MMHiApsincoii, (3.25) где LkI = Lk + др; Wi = I/I/ki- Ток коммутирующего конденсатора в интервале -4 находится из уравнения 1с2 = - . ; " -sin СОз /„аксСО5С0з4 (3.26) где /.3 - индуктивность контура с обратным диодом, = - La + др; Щ - собственная угловая частота коммутирую щего контура, щ = VLICLJ.j, Ток в цепи двигателя в том же временном интервале £ 1 Uc2 (0) СО3С sin СО31 + макс cos (s>J макс (3.27) Соответственно напряжение на двигателе в интервале времени h-k определяется по формуле £ 1 Uc2{0) (die COS wJ макс o)q sin СОо/ - E (3.28) Выражение для тока дросселя в интервале времени О / /к2 (см. рис. 15) имеет вид - 1аЛ Uc2 (0) cOgCsin CO./ - /мукс cos CO.j/ макс (3.29) Ток дросселя в паузе О </< Г -/„ - /к2 равен якор1юмутоку в паузе, т. е. ip = 12- Ток дросселя в интервале 0< / < 4 выражается суммой токов /др и гдр: (др - Гдр Напряжение на коммутирующем конденсаторе для интер вала времени /3-/3 определяется уравнением Uc2 = йЕ 1 Uc2 (0) (1 - cos СО3/) I маке : J + -;;;51псоз/ -(0), а напряжение на вспомогательном дросселе (3.30) J < др tlc2 (0) J СО3С cos СО3/ - /„аксО)з Sin СО3/ /макс e-/- (3.31) SS"" ™° " напряжений на коммутирующем конден-"оре для схемы, приведенной на рис. 26, а, соответствует г Временной диаграмме, представленной на рис. 15. Начальные условия на конденсаторе определяются следующими выражениями: (0) = 3[/ + Д/ог, (3.32) где Л[/о1 и Af/оз- приращения напряжения от протекания якорного тока но цепи вспомогательного дросселя /.др. Учитывая начальные условия (3.32) и принимая во внимание, что (3.33) на основе совместного решения уравнений (3.24) и (3.30) для Af/oi и Af/o2 получаем V {\ \ -4 COS щ1-~оъ(у1 £ 1- (1 - cos 0)39) COS - 3 /минЦр"! Sin О),/! COS COj/,! - 3 Л(;о2 Af/oi (cos со,/к1 ~ 2) - t/ (7 - cos (oi) - /мин-до» sin (0;/к1. (3.34) (3.35) Перезаряд конденсатора в интервале времени О < / < /к1 опрелеляется временем перезаряда ki по цепи дросселя L. Времена Li. U-i и 4кстр (см. рис. 15) определяются по формулам «.2 (0)-f + arctg СО3С макс -£ 1 arcs HI мако (0) - f; + 11 X (OoCcosarct (OqC "c2(0)- + (l макс ; (3.36) arct (OoC - arcsin X макс (0) + fy макс  X (OgC cosarctg накс (O3C ; (3.37) экстр «3 arctg + (0) (3.38) макс Согласно данным работы [44], якорные токи в интервалах времени О < / < и ttT-t-t описываются следующими выражениями- f-(l -е-1г) + /„„„е-/с.; (3.39) макс У/Тг (3.40) где (ai, ia2- мгновенные величины якорных токов; - активное сопротивление контура с обратным диодом, г пр» - активное сопротивление вспомогательного дросселя; Tj, T2 - постоянные времени; /мин -- минимальный якорный ток в паузе. В уравнении (3,40) постоянная определяется по формуле При подстановке времени / /мнн получим -T-t (3.41) 2 В (3.40) для тока ) + / макс -и-к2 (3.42) Подставив (3.41) в (3.42), найдем выражение для определения величины индуктивности дросселя обратной связи (3.43) макс /2 ~г У»нн Коммутационная способность импульсного преобразователя определяется величиной заряда, запасаемого конденсатором в момент времени, предшествующий запиранию силового тиристора. Уровень этого заряда определяется напряжением «с2 (0) = [uc\\t=t- Сравнивая выражения (2,19) и (3.24) и производя их анализ, приходим к выводу, что при наличии цепи /,др-Д2 (см. рис. 26, а) коммутирующий конденсатор заряжается до более высокого напряжения, чем в схеме, показанной на рис. 13. Действительно, из (3.24) при отсутствии £др собственная частота coj = О и соотношение (3.24) преобра- 6 6-2604 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 [ 12 ] 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 |