|
| |
|
Главная Журналы pe6HoctrtMtt бптимаЛьйоГб регулирований й t. tt.* to мбЖйд повышать частоту, не опасаясь существенного снижения КПД системы. 3. Для всех частот и токов КПД системы принимает минимальные значения при у < 0,3. Поэтому режимы регулирования с малыми скважностями (особенно при больших токах нагрузки) следует либо вообще не применять, либо предельно ограничивать время их действия. 4. Нецелесообразно без крайней необходимости развивать в системе большие токи, так как кроме повышенного разряда АБ это ведет к снижению КПД системы вообще и при малых у» и при больших частотах в частности, 5. Наиболее целесообразными параметрами управления, при которых КПД системы АБ-ИП-ДПТ с ТП принимает наибольшие значения, следует считать диапазон частот 200- 600 Гц при скважности 0,4 у 1 и токах нагрузки до 0,8/ макс 6. Тиристорная система имеет худшие энергетические показатели по сравнению с системой с транзисторным преобразователем, что особенно сказывается в области малых частот (менее 200 Гц), а также в режимах малых токов при у < <0,4. Режим импульсного рекуперативного торможения. При торможении автономных электроприводов с использованием импульсной рекуперации энергии в АБ двигатель работает в генераторном режиме, т. е. является источником энергии, в это время АБ принимает энергию и рассматривается как элемент нагрузки. Поэтому логично начать анализ с источника энергии (двигателя). Энергетические характеристики двигателя в рекуперативном режиме отличны от характеристик в тяговом режиме, так как импульсная рекуперация, обуславливающая запа-сение энергии в двигателе, закорачиваемом на время уГ, приводит к ряду особенностей. Зависимости ля-д = Ф (у)у рассчитанные по формуле (6.81) при постоянных токе и частоте, показаны на рис, 68, откуда видно, что КПД двигателя (здесь и далее в ця-л потери в диоде учтены) убывает с ростом скважности, причем при у > 0,6 убывание КПД выражено более резко. Это связано с тем, что при больших у двигатель большую часть периода находится в закороченном состоянии, в результате чего резко возрастают потери на сопротивлении якоря, а это при постоянной мощности потребления ведет к снижению КПД. При уменьшении тока якоря КПД двигателя увеличивается для больших частот и значительно уменьшается для малых, особенно с увеличением скважности. Однако в области низ-  0,6 Рис, 68. следует поддерживать режим, при макс- ких частот (менее 200 Гц) большему значению КПД при фиксированных значениях скважности соответствуют большие значения токов. На основании изложенного можно заключить следующее. 1. Наиболее предпочтительным для двигателя в режиме рекуперативного торможения следует считать режим с частотой коммутации, превышающей 1 кГц. Если необходимо коммутировать двигатель в области низких частот, то котором у 0,5, / 0,5/ 2. В отличие от тягового режима в данном случае следует коммутировать двигатель при малых скважностях, причем чем меньше скважность, тем больший ток допустимо иметь в якорной цепи без существенного снижения величины КПД двигателя в этом режиме. 3. Наиболее неблагоприятный режим возникает при скважностях, близких единице, и токах, близких максимальному значению. При это.м э(!)(!)ект рекуперации энергии в АБ практически отсутствует, хотя обеспечивается наиболее интенсивное торможение. 4. Макси.мальный КПД двигателя при / > 1 кГц для каждой фиксированной скважности соответствует меньшему току якоря, а ири / < 0,5 кГц ~-большему току якоря. Анализ энергетических показателей преобразователей в режиме рекуперативного торможения проведем, использовав графические зависимости, построенные по результатам расчета выражения (6.85) Д7я транзисторного и (6.86) для тиристориого преобразователей. Следует отметить, что характер энергетических показателей преобразователя практически не изменяется в зависимости от того, в каком режиме он работает - тяговом или рекуперативном. Это, в первую очередь, видно из сргвнения формул (6,29) и (6.85) для транзисторного и (6.51) и (6.86) для тиристориого преобразователей в обоих режимах, которые отличаются только мощностью потребления. Зависимости КПД транзисторного тп и тиристориого Итп преобразователей соответственно от скважности и частоты 1-0,21мтс 1п\---f.5f(гц Vrn(-   10,6/ма!-: -/=0.2/мас Vrni---1=0,6 Iac / = I макс Ш 600 800 Рис. 69. Рис. 70. импульсов напряжения показаны на рис. 69 и 70, от» куда видно, что КПД транзисторного преобразователя резко падает в области малых значений скважности, особенно с ростом частоты. Функции 71тп зоной максимума, Ф (у) имеют параболический характер с которая для больших токов нагрузки смещается в сторону меньших у. При этом большим значениям тока при у = const соответствуют меньшие значения КПД тиристорного преобразователя. Кроме того, с ростом частоты значения rijn уменьшаются. Параболический характер зависимости функции т]тп = = Ф (у) объясняется следующими факторами. Для малых у КПД тиристорного преобразователя имеет малые значения, что обусловлено коммутационными потерями. А с ростом скважности, начиная со значений у = 0,5, при неизменном токе резко уменьшается мощность потребления преобразователя, так как уменьшается среднее значение напрял<ения на двигателе, который закорачивается на сопротивление преобразователя в тече[П1е времени уТ. Уменьшение же мощности потребления при /* = const (а значит, и ДР = const) приводит к снижению г1тп- Анализируя частотные характеристики для т]п и т]тп, можно заключить, что с ростом частоты т]тп уменьшается, особенно для больших токов и скважностей. Сравнивая энергетические показатели ТП с соответствующими характеристиками транзисторного преобразователя, можно утверждать, что тиристорный преобразователь по всем параметрам уступает транзисторному. Таким образом, можно сделать следующие выводы. 1. Для транзисторного преобразователя в режиме рекуперативного торможения наиболее предпочтительными являются частоты переключения, соответствующие диапазону 500 / 5000 Гц. При необходимости можно допускать работу преобразователя при / < 500 Гц, но при этом следует поддерживать большие токи при скважностях 0,1 у <0,5. 2. Наиболее неблагоприятным является режим работы транзисторного преобразователя при / > 5 кГц и у <[ 0,2,. 3. Для обеспечения относительно высоких значений КПД преобразователя следует придерживаться режимов, для которых 0,2 < у < 0,7 и ток нагрузки 0,2/„акс < / < 0,7/макс, а диапазон частот соответствует указанному в п. 1. 4. Частотный диапазон тиристорного преобразователя следует ограничивать частотой /макс = 500 Гц. 5. Для обеспечения относительно высоких значений КПД тиристорного преобразователя скважность следует выбирать из диапазона 0,2 у 0,7, ток нагрузки не должен превьш1ать 0,7/мнкс- Перейдем к анализу энергетических показателей источника питания в режиме рекуперативного торможения. Следует отметить, что в данном случае источник рассматривается как нагрузочный элемент, что приводит к ряду существенных отличий в энергетических показателях источника для рекуперативного режима по сравнению с тяговым. Зависимости КПД источника ухе, работающего без емкост-1ЮГ0 фильтра, от скважности при различных частотах, построенные по результатам расчета выражения (6.90), приведены на рис. 71. Из рассмотрения кривых видно, что КПД имеет нелинейную зависимость от скважности и с ее ростом убывает. При этом для малых частот и токов г\е убывает сильнее. При увеличении скважности от 0,1 до 0,3 при токе / 0,2/м;,кс КПД источника уменьшается в 8,6; 1,08 и 1,03 раза для частот соответственно 100; 500 и 2500 Гц, Рассмотрим энергетические показатели источника, работающего в контуре с емкостным фильтром (6.98). Во-первых, из сравнения частотных зависимостей (рнс. 72)-для г£ и г]е-с можно заключить, что КПД контура - С не зависит от частоты, а во-вторых, при / 2,5 кГц значения ri£ и ухе-с практически равны. Сравнивая зависимости це = ф (у) н jxe-c = ф (у)» приведенные на рис. 71, видим, что для контура - С уменьшение КПД с ростом скважности не столь значительно, как для источника, работающего при /= 500 Гц без фильтра. Так, при увеличении скважности от 0,1 до 0,5 КПД умень-  0,2 0,6 Ю,в Рис. 71.  Рис. 72. шается при любой частоте на 11 46 % при / 0,6/макс, тогда как при / = 0,2/макс, г]£ на малых частотах для указанных токов убывает практически до нуля. Следует отметить, что для больших частот (/ 2,5 кГц) значения т]£ и т]£ с в функции у совпадают. Максимальные различия между т]£ и Ць-с имеют место при малых частотах и токах и при скважности у = 0,3 составляют 95 % на частоте 100 Гц при у 0,5-20 % иа частоте 500 Гц. Для остальных токов в области малых частот всегда справедливо неравенство ve-c > Це- На основании изложенного можно заключить следующее. 1. Энергетические показатели контура - С выше, чем у АБ без фильтра. 2. Наиболее неблагоприятный комбинации скважности и тока а / > 0,6/ режим для источника макс нагрузки, когда у 0,5, При этом т]£ и гЕ-с резко убывают и эс)х{)ект рекуперации энергии в АБ становится незначительным. В режиме рекуперативного торможения, как и в тяговом режиме, сделать общие выводы об энергетических показателях системы, построенной из элементов (энергетические характеристики проанализированы выше), а также определить законы оптимального управления преобразователем, режимы которого определяют характер работы всей системы АБ-ИП-ДПТ, можно лишь проанализировав выражения для КПД системы в целом. Соответствующие формулы получены ранее и определяют КПД системы АБ-ИП-ДПТ в функции основных параметров управления: для системы с транзисторным преобразователем с фильтром в цепи А Б (6.105) и без фильтра (6.101), а также для системы с тиристорным преобразователем (6.106) и (6.104) с фильтром в цепи АБ и без него.   -г-аз ----Г0.5  Рис. 73. На рис. 73 приведены зависимости КПД системы с транзисторным преобразователем и с фильтром в цепи АБ от скважности. Для больших частот функция "(Ylpc = ф (у) имеет параболический характер с зоной максимума, которая с ростом тока сужается и сдвигается в сторону меньших у, а б6льпп1м значениям тока соответствуют меньшие значения КПД системы. Так, при 0,2 у 0,3, где имеют место максимальные значения ripc для / >- 10 кГц с ростом тока от / 0.2/м,кс до / = 0,6/макс И даЛСС до /макс КПД системы уменьшается соответственно в 1,17 и 2,2 раза. Параболический характер результирующих кривых для области высоких частот формируется резко убывающими зависимостями цх\ = Ф (у) для преобразователя при малых у и убывающими для больших у функциями Ля-д = Ф (у) Д- двигателя. Кроме того, при у 0,2 КПД системы имеет большие значения при малых частотах, чем при больших частотах, практически для всех токов нагрузки. При малых частотах зависимости грс = ф (у) имеют нелинейный характер и КПД системы при фиксированном токе убывает с ростом скважности. Частотные зависимости для КПД системы показаны на рис. 74 и имеют нелинейный характер. КПД резко снижается при малых, токах (/ 0,2/макс) вобласти малых частот, а также при малых скважностях (у 0,2) в области высоких частот. Однако при низких частотах и скважностях, меньших 0,2, КПД системы выше для всех токов, чем при больших скважностях. Например, КПД системы при у = 0,1 и / = 0,2/макс на частоте 100 Гц больше в 1,5 и 3 раза, чем при у = 0,3 и у = 0,5 соответственно. Эти же соотнои1ения имеют место и для тока / = 0,6/макс. При больших токах и скважностях кпд 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 |