|
| |
|
Главная Журналы 7. ПреобразователИг обеспечивающие управление вспомогательными двигателями транспортного средства Импульсное управление вспомогательными двигателями долгое время оставалось вне сферы внимания разработчиков преобразователей постоянного напряжения для низковольтного электротранспорта. Однако по мере развития основных преобразователей постепенно стало применяться импульсное регулирование и для управления двигателями подъема груза (двигатель гидронасоса подъема в электропогрузчике), подъема платформы (в специальных электрокарах), двигателями поворота груза (в электроштабелерах) и т. д. В основном такое управление осуществлялось от отдельных преобразователей 114], однако здесь также возможно совмещение функций. Пример выполнения преобразователя, который наряду с управлением тяговым электродвигателем регулирует частоту вращения вспомогательного электродвигателя, работающего в гидросистеме подъема груза, приведен на рис. 43. Здесь два двигателя могут работать одновременно или независимо друг от друга отключением тиристора ТЗ или Т4. При этом ггсполь-зуется один коммутирующий узел с двумя конденсаторами, что позволяет достичь совме1цепня функций тяги и (юдъема при незначительном увел1[че1гии массогабарптп ых показателей. Схема преобразователя .постоянного напряжения, предиа-значеиного для управления электродвигателями ДК-907, ДК-908, на электрокаре ЭК-2 и погрузч1п<е ЭП-0204, приведена на рис. 44. Наряду с тяговым режи\юм и бесконтактным реверсо.м схема позволяет автономно заряжать аккумуляторную батарею от одно(!азной сети переменгюго тока. Выпрямитель регулируется с помощью отдельной системы управления, которая включается при подключении силовой цепи. Следует отметить, что в зависимости отуслоын"! эксплуатации низковольтного электротранспорта некоторые разработчики применяют метод шунтирования силового преобразователя механическим контактом. Такое шунтирование осуществляется при скважности управления Y = I (или близко к единице при частотном способе управления) и целесообразно в том случае, когда преобразователь в этом режиме (у = ]) работает достаточно длительно Рис. 43. по отношению ко всему циклу      регулирования. При этом снижаются прямые потери и повышается КПД низковольтного привода. Таким образом, рассмотренные в данной главе схемы преобразователей постоянного напряжения с совмещенными функциями позволяют повысить эффективность низковольтного электропривода. В зависимости от конкретных условий можно построить такой преобразователь, который бы совмещал разумное число функций и в то же время отвечал общим требованиям, предъявляемым при проектировании полупроводниковых устройств - высокий КПД, надежность и хорошие стоимостные и массогабаритные показатели. В значительной мере обеспечить эти требования в совмещенных преобразователях можно построением схемы таким образом, чтобы ее элементы, особенно полупроводниковые, использовались практически в каждом режиме работы. Для повышения КПД необходимо также стремиться к уменьшению последовательно включенных полупроводниковых элементов. Желательна также замена в схемах полупроводпнковых элементов, работающих в качестве разделительных диодов и тиристоров на механические контакты (там, где это позволяют условия эксплуатации), которые переключались бы п бестоковую паузу. Глава пята51 "1 ТРАНЗИСТОРНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ постоянного НАПРЯЖЕНИЯ 1. Общие сведения В электроприводе колесных машин с автономным источником питания (аккумуляторной батареей) транзисторные преобразователи постоянного напряжения находят все более широкое применение и количество их увеличивается. Это происходит в результате постоянного улучшения параметров транзисторов, накопления научно-технического опыта их применения в такого рода преобразователях, совершенствования конструкторско-технологических решений. В первую очередь транзисторные преобразователи нашли применение в маломощных электроприводах с низким напряжением источника питания. Затем увеличивались напряжение и ток преобразователя, и в настоящее время транзисторные преобразователи с успехом применяются ири напряжении аккумуляторной батареи до 200 В и мощности тягового двигателя 10 - 30 кВт. Существуют различные варианты выполнения силовой электрической схемы траЕ13нсторного преобразователя. Часть из иих представлена на рис. 45, где Сф - емкостной фильтр; Др и До - рекуперативный и обратный днодьг Схема преобразователя (а), являясь наиболее простой, позволяет проводить возврат энергии в батарею только в режиме refiep агор ного торможения в случае применения двигателя независимого возбуждения. Выполнение транзисторного преобразователя по схеме (б) представляется экономически целесообразным только при малых мощностях (до единиц киловатт) вследствие значительных пульсаций тока в нагрузке и завышенной установленной мощности полупроводниковых приборов. Применение схемы (в) экономически более оправданно, особенно при использовании двигателя независимого возбуждения. Дальнейшее уменьшение установленной мощности ключевых полупроводниковых приборов достигается при переключении силовой части преобразователя из режима движения в режим импульсного или генераторного рекуперативного торможе- И 6-2604      Рис. 45. ния и обратно с помощью контактора рекуперации Кр с организацией бестокового переключения и реверсирования потока возбуждения (г). Силовой ключ транзисторного преобразователя можно выполнить различными способами: на базе однокорпусного транзистора (при наличии мощных транзисторов на токи 100- 300 А); параллельным соединением маломощных транзисторов; применением силовых транзисторных сборок, выполненных на кристаллах маломощных транзисторов, и т. д. Применение однокристальных транзисторов не всегда дает желаемый результат по частотным, надежностным и технико-экономическим показателям. Известно, что при проектировании импульсных преобразователей для низковольтного электротранспорта (в частности для электромобилей) особое внимание обращается на высокую надежность и длительный срок службы. Применение мощных однокристальных транзисторов в таких преобразователях по сравнению с тиристорами позволяет несколько снизить вероятность отказа в работе ввиду уменьшения мощных полупроводниковых приборов в составе преобразователя (отсутствует узел коммутации). Вместе с тем в этом случае имеет место примерно одинаковое распределение отказов транзисторов и тиристоров [331. С точки зрения высоких потребительских качеств желательно, чтобы электронные узлы электромобиля имели срок службы, равный сроку службы остальных узлов, т. е. 5-7 лет, или обеспечивали безотказный пробег 180-250 тыс. км. Один из путей решения этой задачи - применение в транзисторных преобразователях, рассчитанных на большие токи нагрузки, параллельного включения транзисторов. Известно, что параллельное соединение транзисторов, работающих в режиме переключения, целесообразно использовать для повышения эффективности преобразователя путем уменьшения тепловой мощности рассеяния, объема и массы теплоотвода. Преобразователи с параллельным соединением транзисторов могут выполняться многофазными. В многофазных импульсных преобразователях вместо одного дросселя фильтра используется несколько дросселей и диодов, каждый из которых включен в цепь своего регулирующего ключевого транзистора. Через каждый из этих элеме11Т0в протекает ток в т раз меньишй тока нагрузки (т - число фаз). Это позволяет проводить коммутацию транзисторов со сдвигом ио фазе и дает возможность уменьшить объем и массу силовой части преобразователя по сравнению с аналогичным преобразователем, выполненным на однокорпусном транзисторе. Однако в таких многофазных (многоячейковых) преобразователях в каждой ячейке необходимо применение до трех различггых ио функциональному >1азначению намоточных изделий - для фильтрации, пропорционально-токового управления и формирования траектории переключения, что значительно усложняет конструктивно-технологические показатели преобразователя и снижает его надежность. Избежать "нежелательных явлений, связанных с применением преобразователей на одном транзисторе и многоячейковых, позволяет использование транзисторных преобразователей с применением метода глубокого секционирования с резервированием (МГСР) [25, 861, разработанного в ИЭД АН УССР. Сущность метода состоит в выполнении устройств, узлов и элементов с глубокой дискретной структурой, введением некоторого избыточного числа ячеек и создания таких условий, при которых отказы отдельных избыточных ячеек не нарушают работоспособности элементов, узлов или устройства в целом. Для осуществления МГСР необходимо применение вспомогательных элементов, так называемых преобразователей вида отказов. Они могут быть двух типов [251: преобразователи 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 |