|
| |
|
Главная Журналы сель L2. В этом интервале времени в дросселе протекает сумма токов - двигателя и закороченной аккумуляторной батареи. Конденсатор СЗ при этом частично разряжается на нагрузку, а в дросселе L2 запасается электромагнитная энергия. Для выключения закорачивающей цепи отпирается тиристор Т2 и тиристор Т4 запирается, а конденсатор перезаряжается по цепи тиристора Т5, источника, дросселя L2, тиристора Т2 и индуктивности Li, после чего тиристор Т5 запирается и напряжение дросселя, складываясь с напряжением аккумуляторной батареи, поступает на тяговый двигатель. Изменением вре.мени открытого состояния тиристоров Т4 и Т5 регулируется повышение выходного напряжения. К недостатку схемы следует отнести ее низкую коммутационную способность в режиме повышения. Действительно, для выключения короткозамыкающего тиристора Т4 требуется значительная емкость коммутирующего конденсатора (или повышение коммутирующего напряжения), так как ток в этой цепи достигает большого значения. Схема 25 (табл. 5) с повышенной коммутационной способностью аналогична рассмотренной. Повышение коммутационной способности в ней достигается включетуем коммутирующего конденсатора в прямую пень прохождешя тока к.з. аккумуляторной батареи. В режиме повьинеиия постоянно включен симметричный тиристор Т5. При отпрфаппп тиристора Т2 ток к.з. нарастает но иепи L2-Т2-LI~~L3-Т5-С2, Тиристор Т2 запирается гюсле заряда конденсатора 02 и на иагрузк}" подается ]!овышеи/юе напряже1Ие. После запирания 1И;)пстора Т2 включается тиристор ТЗ и происходит перезаряд коилепсатора 02 по nei и дроссели L3. При этом дроссель L3 имеет иебольи]ую ипдуктивпость и служит для ограничения ск(фости нарастания перезарядного тока. Изме}1яя частоту переключения тиристоров Т2 и ТЗ, можно регулировать среднее иаиряжеиие иа нагрузке выше напряжения источника. При этом основная часть элементов преобразователя используется в обоих режимах работы. Очевидно, что в такой схеме завышена мощность кон-lencaropa 02, однако, по нашему мнению, в аккумуляторном электроприводе следует идти на такое завышеил1е, значительно увеличивая при этом коммутационную способность схемы. Ниже приведены различные варианты исполнения схем подобного преобразователя. Схема 26 преобразователя имеет одну перезарядную индуктивность L1 для обоих режимов, а схема 27 - отдельную коммутирующую цепь для осуществления режима повышения напряжения, что позволило исключить симметричный тиристор нз цепи коммутирующего конденсатора, работающего в тяговом режиме, и соответственно снизить потери в схеме. Преобразователи с различным способом включения полупроводниковых элементов, осуществляющих перезаряд коммутирующего конденсатора в режиме повышения напряжения, представлены схемами 28-30. Во всех случаях вначале отпирается тиристор Т2 и конденсатор заряжается от источника. И только после выключения Т2 включается Т4 и конденсатор С2 перезаряжается до обратной полярности. В этих схемах также отсутствует симметричный тиристор в цепи конденсатора С1. Аналогично работает схема 31 преобразователя с одним коммутирующим конденсатором для обоих режимов. Здесь конденсатор перезаряжается включением тиристора ТЗ по цепи L3 - ДЗ, В схеме по сравнению с предыдущими сокращено число тиристоров. в схеме 32 преобразователя с одним коммутирующим конденсатором нет симметричного тиристора в коммутационной цепи и конденсатор перезаряжается включением тиристора Т4. Следует также отметить, что через силовой тиристор Т1 в реж!1ме повышения проходит сумма токов - нагрузки и к. з. источника питания. Различные варианты схем с одним коммутирующим конденсатором представлены схемами 33-35. В режиме регулирования напряжения до номинального значения тиристор Т2 пе включается и конденсатор заряжается через нагрузку. Затем прп включении тиристора ТЗ (или симметричного тиристора) конденсатор перезаряжается по цепи нагрузки и силового тиристора Т1 (или только через тиристор TI (схема 30)) и обратным колебанием запирает этот тиристор. В режиме повышения отпирается тиристор Т2 и конденсатор заряжается током аккумуляторной батареи по цепи дросселя L2. Перезаряд коммутирующего конденсатора происходит, как и в предыдущем режиме. В заключение следует отметить, что преобразователи с повышением вых )ДНого напряжения для низковольтного аккумуляторного электротранспорта в настоящее время весьма мало изучены и требуются дальнейшие разработки и исследования как с точки зрения рационального построения таких преобразователей, так и оптимизации режимов их управления и регулирования выходного напряжения. 1 г " 4. Преобразователи с бесконтактным реверсом Известно, что реверс двигателя независимого возбуждения не представляет трудностей, так как он осуществляется изменением полярности обмотки возбуждения в слаботочной цепи. Существует класс преобразователей с симметричным реверсированием, у которых источник напряжения включен в цепь якоря в течение всего периода коммутации и ток в нагрузке всегда непрерывен [44]. В таких преобразователях нагрузка включается в реверсивный тиристорный мост и в процессе регулирования коммутируются непосредственно тиристоры этого моста. К недостаткам указанных схем можно отнести значительное возрастание амплитуды пульсаций тока нагрузки по сравнению с нереверсивной схемой, что приводит к снижению энергетических показателей реверсивных симметричных систем и ограничивает область их применения. В низковольтном тяговом электроприводе такие схемы не применяются. Если же нагрузкой преобразователя является двигатель последовательного возбуждения, то необходимо изменять направление тока в обмотке возбуждения или в якоре двигателя. Чтобы уменьшить пульсации тока нагрузки и сохранить преимущества нереверсивной системы на практике, часто в схему нереверсивного преобразователя вносят реверсор. Принципиально в тяговом электроприводе не имеет значения, в какой из обмоток изменять направление тока, несмотря на то, что индуктивность обмотки возбуждения больше, чем якорной, и ток в ней спадает медленнее, чем в якоре. Это объясняется тем, что направление движения в электротранспорте должно изменяться только после полной остановки машины, чтобы не вызвать чрезмерных нагрузок в механических узлах и соединениях. Поскольку электромеханические процессы протекают дольше, чем электромагнитные, то ток нагрузки успевает снизиться до нуля как при реверсе обмотки последовательного возбуждения, так и якорной обмотки двигателя. На практике в низковольтном электротранспорте часто применяются механические реверсоры, содержащие четыре попарно переключающихся контакта. Такое решение можно считать вполне оправданным, так как переключение силовых контактов происходит в бестоковую паузу, а потери от тока нагрузки в контактах ниже, чем в тиристорах, что весьма важно при низком входном напряжении. Однако условия эксплуатации многих типов колесных машин с питанием от низковольтной аккумуляторной батареи часто предъявляют особые требования к надежности и долговечности реверсора. К таким условиям относится эксплуатация электрокаров, электропо- грузчиков, электроштабелеров, электротележек во взрывоопасных и агрессивных средах на химических, нефтеперегонных и других предприятиях. В этом случае применяется тиристорный мост, в диагональ переменного тока которого включается реверсируемая обмотка. Таким образом, практически любую нереверсивную схему можно сделать реверсивной (контактной или бесконтактной). Примеры выполнения реверсивных схем с применением теристорного моста при рассмотрении рекуперативных преобразователей приведены в табл. 5 (схемы 14 и 16), Модификацией реверсивной схемы рекуперативного преобразователя, выполненного на базе нереверсивной схемы 2 включением в в нее одного допол[1ительного тиристора Т4, является схема 36, При одном направлении вращения контакты KU АГ замкнуты в исходное состояние 1. Для реверса тока якоря контакты переключаются в положение 2 (как в режим рекуперации), но при этом включается тиристор Т4, Ток нагрузки в паузе протекает по цепи Я ~ Т4 - Д1 - ОВ - К1 ~ Я В рекуперативном режиме тиристор Т4 не включается, и схема работает аналогично описанной в параграфе 1 настоящей главы. Бесконтактный вариант реверса рассмотренной выше схемы - схема 37. Здесь при одном направлении вращения вклю-чень! тиристоры Тб и Т7, а ири другом - Т4, Т5. В рекуне-:)ативиом режиме включен только тиристор Т5. Следует отметить, что в таких схемах тиристоры реверсивного моста зачастую служат только для изменения направления тока нагрузки, а для коммутации - отдельный тиристор (см. схему 14). В схеме 38 преобразователя для управления электродвигателем постоянного тока последовательного возбуждения [93] коммутацию тока нагрузки осуществляют непосредственно тиристоры реверсивного моста. Преобразователь работает следующим образом. Вначале одновременно включаются тиристоры 77, 72, 76, в результате чего наряду с нарастанием тока в якорной пени происходит заряд коммутирующих конденсаторов от источника по цепи дросселя LL При этом конденсатор CI заряжается через обмотку возбуждения. По мере уменьшения тока заряда тиристор 72-запирается, а якорный ток продолжает протекать по силовой цепи. Дл*я прерывания тока в цепи силового тиристора отпирается тиристор 75 и к тиристору 7/ прикладывается обратное напряжение от С1 и С2, вследствие чего он запирается, а конденсаторы перезаряжаются через источник по цепи нагрузки. Затем тиристор 75 запирается. При этом якорный ток замыкается по цепям обратных диодов Д1 и Д2. Таким образом, переключением указанных тиристоров регулируется среднее напряжение на тяговом электродвигателе. Для изменения направления вращения отпираются тиристоры другой диагонали реверсивного моста Т4 и 75. Отметим, что в таком преобразователе уменьшается число последовательно включенных тиристоров в цепи тока нагрузки и, следовательно, снижаются потери в схеме. Включение тиристорного реверсивного моста в схему преобразователя постоянного напряжения может осуществляться также с целью создания совмещенных преобразователей, обеспечивающих заряд аккумуляторной батареи. 5. Преобразователи с автономным зарядом аккумуляторной батареи Из всех применяемых в низковольтном электротранспорте тиристорных преобразователей основную часть составляют преобразователи постоянного иапряжения, содержащие по меньшей мере четыре мощных полупроводниковых вентиля, два из которых управляемые. Таким образом, в преобразователе постоянного напряжения есть полууправляемая мостовая схема, которую можно использовать для самостоятельного заряда аккумуляторной батареи. В последнее время появляется все больн1е сообщений о создании электрокаров и электромобилей с преобразователями постоянного напряжения, способными осуществлять режим зарядки аккумуляторной батареи. С точки зрения технико-эко11омических показателей такие преобразователи прежде всего целесообразно применять для подзаряда батареи во время технологических остановок внутризаводского электротранспорта, аккумуляторной бата-peii электромобиля во время вынужденных стоянок, а также батарей на электрокарах и электропогрузчиках, работающих в небольнюм числе (едшнщы) на отдельных предприятиях. Вто же время иа современных предприятиях, где парк электроподвижного состава насчитывает свыше 100 шт., большой объем эксплуатационных и ремонтных расходов приходится на зарядные агрегаты, которые при этом занимают значительные производственные площади. Применение совмещенных преобразователей постоянного напряжения (с переключением схемы в режим зарядки) позволяет улучшить технико-экономические показатели низковольтного внутризаводского электротранспорта и высвободить дополнительные производственные площади. Наблюдается две тенденции при разработке электротранспорта с преобразователями постоянного напряжения и автономным зарядом аккумуляторной батареи: использование мощ* ных полупроводниковых элементов преобразователя в схеме выпрямительного моста; использование самостоятельного выпрямителя на дополнительных полупроводниковых элементах с отдельной системой управления. Такие два функционально независимые блока объединены в одно изделие с общим конструктивным исполнением. К совмещенным преобразователям с автономным зарядом аккумуляторной батареи предъявляются следующие ос1юв-ные требования: переключение схемы из режима тяги в схему выпрямительного моста (режим заряда) должно проводиться с помощью механических контактов при возможно меньших изменениях в силовой цепи; схема управления процессом заряда должна обеспечивать необходимый режим для данного типа аккумуляторной батареи; должны предусматриваться защита и блокировка от попадания на схему высокого напряжения электрической зарядной цепи. С одной стороны, почти все схемы тиристорных преобразователей постоянного напряжения, применяемых в низковольтном электротранспорте, имеют общую особенность - катоды силового и всиомогателььюго тиристоров соединены между coooii [1141. Это обстоятельство упрощает переключение схемы из тягового режима в выпрямительный. С другой стороны- мощные иеуиравляемыедиоды необходимо переключать в нуж1юе нанравление, что усложняет коммутацию двух режимов. В иастояш,ее время разработчики в основном ориентируются иа использование однофазных выпрямительных схем, выполненных на двух тиристорах и двух дуодах, пли с использованием одного управляюпего тиристора. Наиболее типичные схемы таких выпрямителей представлены на рис. 40. Схемы нолууиравляемых симметричных вы-пря\штелей представлены на а н б. В первой - катоды двух тиристоров имеют общий потенциал, что дает возможность монтировать их иа общий охладитель и переключе}П1я в схеме ход - заряд осуществлять сравнительно просто. Схемы, приведенные на рис. 40, в и г,- несимметричные полууправляемые выпрямители. Подобно схеме, показанной на рис. 40, б, в этих схемах гальванически разделены управляющие цепи тиристоров, что затрудняет переключение из-режима тяги в зарядный. Отметим, что для сглаживания зарядного тока необходимо в цепь постоянного тока включить дополнительную индуктивность, в качестве которой можно использовать обмотку тягового электродвигателя. При этом необходимо создать цепи для протекания реактивного тока при выключенном силовом тиристоре. Для этой цели в схемах а, б, г включаются дополнительные диоды Д5 и Д5, а в схеме в существует естест- 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 |