|
| |
|
Главная Журналы так как источник и конденсатор работают в одном ксштуре. то потери в фильтре целесообразно учесть в обобщенном выражении для кпд контура ~ С. Как известно из [19, 79], основные параметры электролитических конденсаторов, на основе которых строятся сглаживающие фильтры, в значительной степени зависят от частоты и амплитуды переменной составляющей рабочего напряжения и температуры окружающей среды. Учет влияния всех факторов в совокупности достаточно сложен. В большинстве практических случаев можно определить потери в конденсаторе по формуле [19] АРа = llRc. (6.60) Здесь /сэф - действующее значение тока конденсатора; -активное последовательное сопротивление потерь конденсатора, зависящее от расчетной схемы замещения, частоты и типа конденсатора. Определим действующее значение тока конденсатора фильтра в схеме, представленной на рис. 52. Мгновенные значения токов разряда и заряда конденсатора соответственно имеют вид fc, - /с1 + А/с/2 - А/с и, О < / < /,; (6.61) = -/с2-А/с/2 +А/е (Г-/„), „</<7. (6.62) Используя эти соотношения и уравнение заряда конденсатора 61 CdUcdt = / - /п, где производную можно заменить отношением MJclyT, получим систему 1с\ ic2 7)-А/с А/с/2 Mef/iT-), Действующее значение тока конденсатора определим следующим образом: ildt = Py(\-y) + Ml/\2. (6.63) В работах 183, 1291 для определения действующего значения тока конденсатора приводится формула (?эф Яу(1-7). (6.64) Нетрудно заметить, что последнее выражение является следствием формулы (6.63), если пульсации тока равны нулю, что вполне удовлетворяет практическим расчетам при условии обеспечения конденсатором квазипостоянного тока в контуре £и - С. При расчете цепей с конденсатором используют различные схемы замещения. Для расчета суммарных потерь тепло- выделения в конденсаторе при известном спектре тока "й типовых формах тока [79] рекомендуется использовать последовательную схему замещения, где учитывается эквивалентное сопротивление конденсатора /?5э. Связь основных параметров конденсатора для последовательной схемы замещения определяется выражением Rc = = Rs9 = tg6(/(o Сзэ (о)), где tg - тангенс угла потерь на частоте / = о)/2я; Сзэ - эквивалентная емкость конденсатора на частоте / = о)/2я. Обычно Рзэ определяется из зависимостей Рзэ = Ф (о)), а если эти зависимости не приводятся в справочнике, тогда используется последняя формула с учетом зависимостей tg = ф (со) и Сзэ = Ц> (о)). Таким образом, потери в конденсаторе фильтра определяются по формуле ДРс = /т(1-т)Р5э. (6.65) Запишем уравнение баланса мощностей (6.56) с учетом потерь в фильтре 1\ - /£„ -}- Яо + Pg = О, откуда, определив выражение для тока и подставив его в формулу (6.52), получим выражение для КПД контура - С (разряд АБ квази постоя иным током) в следующем виде: Е~с = (1 + к I - 4PY (1 - /* (1 (I Y) kc)\ )/2, (6.66) где kc = RsJmr (m - число параллельно включенных кондесаторов в фильтре). Перейдем к определению общего КПД системы АБ-ИП- ДПТ в соответствии с описанной выше методикой и использованием формулы (6.2). Так, для случая тягового режима системы АБ-ИП-ДПТ с транзисторным преобразователем и без фильтра в цепи АБ формула (6.2) будет иметь вид = 1 - (ДРи + ДЯпо + кАР*я~1х)/Р1 (6.67) где fei = р1/р1 = P*JPl Поскольку входящие в формулу (6.67) выражения для мощностей потерь и потребления элементов и контуров системы определены выше, а /г [у (1 - /*)]-• и feg = (1 - /*)~, для указанного случая пол учим, следующее выражение КГ1Д: Us = 1 - (1 + К)/У - ДЯя-д */г/г,у (1 - /*). (6.68) При наличии фильтра в цепи источника формулу (6.2) запишем в виде l]zc = 1 - (ДР; + ДЯс + fejAPno + kAPji)/P*EQ. (6.69) Суммарные иотери в £„ - С-контуре определим следукщйЯ образом: tP\ + ДРс = К (1 - Лв-с). С учетом того, что К = Ре-с/Рп = [yMi - /*)Г выражение для КПД системы АБ-ИП-ДПТ с транзисторным преобразователем и фильтром в цепи батареи получим в виде KVf - f V)(l-V +Va) fe«v(i-/*) (6.70) Далее определим КПД системы с тиристорным преобразователем. При работе системы без фильтра в цепи АБ формула (6.2) имеет вид Подставляя в последнюю формулу соответствующие выражения мощностей потерь и потребления для системы АБ - ИП - ДПТ с тиристорным преобразователем при импульсном разряде батареи, находим = 1 - /* X ?(1 +К) пл ia + 3.5v)l + 4т (УК + »5д) Ч 1,; "v ч Y 1,5/г) + 6{/?;. + Ск) *„v(i-/*) (1 -Y)(l-T+ нТ(1~П (6.71) При разряде источника (АБ) квазипостоянным током, т. е. при наличии емкостного фильтра в цепи батареи, формула (6.2) имеет вид 1 [Др; + ДРе + (ЕДРпп + AL-c) вАРя-д1/Р* е-с, где feg = fej и fee = fe2 определены выше. После сооттствующих преобразований получим формулу для определения КПД системы АБ-ИП-ДПТ с тиристорным преобразователем при квазипостоянном токе разряда источника: г12гс = 0,5 + 0.5К1-4/*?[1-/*(1 -(1 -?)М-и(1 4 5fev)/V [V (I + v) + пд К + 3.5/гу)] + fey [4fer (vfe + 1,5fe7.д) + kl (vfey + 1,5feJ) + 6 (fe, + fec«)] fe«V(l-/*) 1+я(-Т){1-7 + дУ -. (6.72) fe„V(l-/*) 4. Энергетические показатели элементов и систем привода в режиме импульсного рекуперативного торможения Эксплуатация автономных приводов на транспортных средствах в городских условиях имеет ряд особенностей, важнейшая из которых - значительное число пусков и торможений на эксплуатационной дистанции пробега. Поэтому тормозные режимы в электроприводах транспортных средств с автономным источником питания имеют очень важное значение как с точки зре1П1я безопасности движения и износа механических тормозных устройств, так и с позиции утилизации энергии тормозящихся масс, В практике электропривода применяют следующие тормозные режимы двигателей постоянного тока: торможение противовключением, динамическое торможение и торможение с рекуперацией энергии в источник питания. Тсрможевие противовключением при его применении на транспорте без сложных систем управления граничит с аварийным режимом. Основным недостатком электродинамического торможения является зависимость частоты вращения от активного момента нагрузки. При переменной нагрузке в тормозном режиме необходимо регулирование величины баластного сопротивления в якорной цепи, а часто и тока возбуждения двигателя, что связано с увеличением числа коммутирующих устройств. Использование преобразователей с широтно-импульсной модуляцией для управления электродинамическим торможением решает проблему аппаратной избыточности коммутационных устройств, однако собственно динамическое торможение полностью исключает утилизацию энергии в процессе торможения машины с приводом постоянного тока.  Рекуперативное торможение тягового двигателя позволяет увеличить межзарядный пробег машины (за счет возврата энергии в бортовую АБ), улучшить тормозные характеристики, снизить нзнос деталей в механической тормозной системе. Следует отметить, что экономия энергии при рекуперации зависит от многих факторов и составляет 5-20 % [87], Однако эффективность рекуперативного торможения во многом определяется законом управления, который в системе привода постоянного тока реализуется импульсным преобразователем. Импульсная рекуперация энергии в источник питания в автономных тяговых приводах реализуется по схеме, приведенной па рис. 56, а, за счет накопления энергии в индуктивности якорной цепи, когда преобразователь находится в про-водяпдем состоянии. При размыкании преобразователя энергия в интервале t t Т через диод Д поступает в АБ (если отсутствует конденсатор фильтра С). Если же система работает с фильтром в цепи АБ, то источник заряжается и в первом интервале периода (О / Временные диаграммы работы схемы показаны на рис. 56, в. Квазистатические процессы в двигателе на протяжении одного периода коммутации (с учетом схемы замещения, данной на рис. 56, б) описываются следующими дифференциальными уравнениями: (6.73) (6.74) В общем случае = гя + п и обычно Гп Гя и Гд < Гя 115, (6.74) г, = Гя, = Т/Т и Во = а Гз нения запишутся в виде 1 di , . Гя + г f-i = я + + Д однако 441. В уравнениях (6.73) , Кроме того, обозначим Тогда последние урав- Ра dx (6.75) (6.76) Решив эту систему с учетом начальных условий 1 (0) = = /i (0) и гз (0) = /з (0) для режима непрерывных токов и выполнив соответствующие преобразования, получим PiY + Pad-v) (6.77)    (без с) О     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 |