|
| |
|
Главная Журналы  + (Оз COS (ОзО + , макс Рис. 15. С Ф1 + 0)2) Х[б2+ (cOaSincOaZ-f + 62 cos СО2/)] - «2 (0), (2.21) где id - ток перезаряда конденсатора по цепи С-Т1-2- /- T2-L~ С в ингервале времени О t 1 (временная диаграмма представлена на рис. 15), первый перезарядный контур; ic2 - ток перезаряда конденсатора по цеии нагрузки в интервале времени t. 4» второй перезарядный контур; iic\ и Uc-2 - напряжен1я на коммутирующем конденсаторе в интервалах соответственно О t и <!. < 4; =1 (0); Uc2 (0) - начальные напряжения на коммутирующем конденсаторе в соотвеготвующие промежутки времени; Sj и б., - декременты затухания, 6, rKi/LKi; = kl/SLko; coi и соз - собственная частота первого и второго перезарядных контуров, o)j = Г(1 LkiC)-- 61 и = [ (1/LkjC) - 6: LkI, /-к2 и /*к1, -соответственно индуктивности и сопротивления, эквивалентные активным потерям каждого контура, Li = + и г. пр, к-к индуктивность И актпвное сопротивление коммутирующего дросселя: L, Lnp и r, Гпр - соответственно индуктивности н активные сопротивления La и - соб- источннка питания и соединительных проводов; г. - индуктивность и сопротивление двигателя; щ ственная частота колебательного контура без учета затухания, со,, = l/YLC. Для рассматриваемой схемы начальное напряжение Ucl (0) - начальное и, так как после коммутации силового тиристора конденсатор заряжается до напряжения источника питания, после чего открывается обратный диод и якорный ток замыкается по цепи последнего. Тогда уравнения зарядного тока и напряжения в интервале времени О / /1 примут вид id - 2U  -b,t sin (Q/j (2.22) = 2[/ - sin (co, + tli) - [/, - arctg - (2.23) Максимальное напряжение на коммутирующем конденсаторе, равное Uc2 (0), определяется выражением = Uc2 (0) = - и (1 4- 2е~) зи, (2.24) так как добротность контура Q 10. Ток силового тиристора Т1 равен сумме якорного и перезарядного (по первому контуру) токов: in -=1 + 2U sin coj/. (2.25) Максимальное значение этого тока с достаточной для практики степенью точности определяется по формуле Г/макс  (2.26) Максимальное обратное напряжение на силовом тиристоре 7/макс.обр (2.27) Скорость нарастания положительного напряжения tia силовом тиристоре определяется выражением {diijdi)Ti - С. (2.28) Минимальное среднее напряжение па двигателе ограничено временем перезаряда коммутирующего ьопденсагора по двум перезарядным контурам (непосредственно oi исгочпика и через нагрузку) и определяется из уравпеппя и , г--AIJC \ а cp.Mii! (2.29) а максимальное среднее напряжение двигателя прн частотном управлении (пет полного открытия силового тиристора) - г, и гг. . WC а ср.макс - (2.30) Время перезаряда коммутирующего конденсатора по первому контуру (независимый перезаряд) равно половине периода собственных колебаний контура: /к1 л KLkiC. В простейшем случае величину интервала времени, ь течение которого к силовому тиристору прикладывается обратное напряжение, можно опрелелить по формуле [44] и,, (0) С макс -62 Л/СО 2 (2.31) макс Это выражение справедливо прн допущении, что индуктивность якорной цепи бесконечна {Ц оо) и конденсатор перезаряжается постоянным током нагрузки. Однако в низковольтном электроприводе зачастую La является конечной величиной. При этом целесообразность применения сглаживающего дроем селя определяется допустимыми пульсациями тока в якорной цепи. По условиям нормальной работы максимальная величина пульсаций не должна превышать 20 % [6]. Как отмечается в работе [49], с точки зрения улучшения массогабаритных показателей и уменьшения потерь энергии при выключенном узле коммутаций целесообразно стремиться к уменьшению индуктивности сглаживающего дросселя или обходиться без него. В таком случае индуктивность якорной цепи зачастую не превышает 1 мГ и принимать ее равной бесконечности при расчетах времени восстановления нецелесообразно. Таким образом, при принятых допущениях и 62 = О время перезаряда конденсатора по цепи нагрузки определяется по формуле (2.21) следующим образом; arcsin arctg AU - Е CO02C + макс COS arct W - E макс макс (2.32) Из выражения (2.21) при Uc2 О определяется длительность временного промежутка, в течение которого к силовому тиристору прикладывается обратное иаиряжение: arctg W - I: 0)02 С" макс arcsin Е , W - COS arct - макс W02C макс (2.33) Время, при котором ток перезаряда коммутирующего конденсатора ио цепи нагрузки достигает максимального значения, определяется из выражения (2.25) с помощью уравнения экстр arctg 0)02" макс (2.34) Для примера сравним кривые времени to, приведенные на рис. 16. Штриховая кривая рассчитана по формуле (2.31) при La = 00, сплошные- по (2.33) с учетом L. Как видно из рисунка, кривая времени /к2 отличается от исходной (при =гг: оо) и чем меньше индуктивность якорной цепи, тем боль- ше различие и меньше значение /к2» причем это различие больше сказывается в области малых токов нагрузки. Следует так- же отметить, что для рассматриваемого случая значение /к2, рассчитанное с учетом L, приближается к /к2, рассчитанному для La ~ оо, только при индуктивности La (5 -1- 10) X X 10-3 г. tWfc  20 40 60 80 la А Рис. 16.
20 40 60 801а, А Рис. 17. Изменения полного времени перезаряда конденсатора и /к2, рассчитанные без учета (штриховые кривые) и с учетом (сплошные кривые) в зависимости от тока якоря, показаны на рис. 17. В обоих случаях соотношение между /к2 и к2 примерно одинаково II сохраняется постоянным практически во всем диапазоне из.менения тока нагрузки. Ток ici достигнет максималыюго значения после того, как напряжение па конденсаторе изменит свой знак. В таком случае форма тока ic2 будет иметь вид, [юказанный на рпс. 15. Из проведенного вьпие анализа следует, что уточне1шый расчет времени и его составляющих при низкой индуктивности якорной цепи следует выполнять с учетом этой индуктивности, в частности для схемы, приведенной иа рис. 13, по формулам (2.32) - (2.34). В качестве преимущества этой схемы следует отметить то, что величина временного промежутка /к2 составляет % полного перезарядного интервала /2, т. е. схема обладает высокой коммутационной способностью как в установившемся режиме, так и в начальный период. Она конструктивно проста в исполнении и имеет относительно небольшое число элементов. Этим объясняется ее достаточно широкое применение в низковольтном электротранспорте [59, 113, 114,125 . К недостатку схемы следует отнести повышенные пульсации напряжения и тока на тяговом двигателе и повышенное обратное напряжение на полупроводниковых элементах преобразователя. Осциллограммы токов и напряжений в цепях преобразователя с двигателем ДК-907, снятые при среднем токе /ср = - 30 А, приведены на рис. 18, где о якорный ток; б-д - ! :       Рис. 18-  Рис. 19, 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 |