CC BY
12
УДК 629.423.1:621.314
БАЛШЧУК О.Ю. (ДНУЗТ)
МОДЕЛЮВАННЯ РОБОТИ СТАТИЧНОГО ПЕРЕТВОРЮВАЧА ТЯГОВО1 ПЕРЕДАЧ1 ЕЛЕКТРОВОЗУ
Представив д.т.н., професор Дубинець Л.В.
Вступ
Статичнi перетворювачi рухомого складу при-значенi для керування !х тяговими електродвигу-нами: регулювання швидкостi, переходу вiд режиму тяги до електричного гальмування та без-контактно! змiни напрямку руху - реверса [1]. У даний час статичнi перетворювачi виконують на основi напiвпровiдникових приладiв [2].
Головна перевага нашвпровщникових ста-тичних перетворювачiв полягае в тому, що вони дозволяють змiнювати усi основш парамет-ри електрично! енерги: частоту, напругу, число фаз i гармошчний склад. При цьому забезпечу-ються високий ККД, невеликi розмiри та висока надшшсть у зв'язку з вщсутшстю рухомих час-тин i механiчних контактiв.
Тому цi перетворювачi найбiльшою мiрою задовольняють численнi та часто важко здшс-нюванi вимоги, що ставляться до пристро!в керування потоком електрично! енерги тягових електроприводiв.
Проте статичнi перетворювачi мають ряд недолiкiв:
1) оскшьки напiвпровiдниковi прилади е вь дносно новими техшчними приладами, деякi з них досить дороп, а також немае достатнього досвщу застосування !х на тяговому рухомому складi;
2) статичнi перетворювачi дають шдвище-ний рiвень електромагнiтних перешкод в тяго-вих мережах, що ускладнюе роботу пристро!в зв'язку, сигналiзацil та систем керування.
У традицшнш структурi приводу з двигуна-ми постiйного струму перетворювачi викорис-товують на замiну реостатних контролерiв, що дозволяе одержати плавшсть регулювання швидкостi, уникнути втрат енерги в реостатах та забезпечити ефективне рекуперативне гальмування з поверненням енерги руху по!зда до джерела живлення.
Переваги перетворювачiв реалiзуються при цьому лише частково. Бшьш важливою е мож-ливiсть створити значно ефективнiший привод змшного струму на базi асинхронних двигунiв. Це дозволяе приеднати до переваг перетворю-вачiв також переваги дешевшого та надшшшо-
го асинхронного двигуна. Створити такий тяго-вий привод без статичних перетворювачiв не вдавалося через труднощi регулювання швид-костi асинхронного двигуна при збереженш високого моменту на валу.
Застосовуючи статичш перетворювачi вини-кае можливють переходу до гнучких технолоп-чних процешв у системi тягового електропоста-чання i на ЕРС iз застосуванням багатофункщ-ональних програмувальних контролерiв i ПЕ-ОМ для досягнення енергоекономiчних систем електрично! тяги з оптимальним електроспо-живанням при забезпеченш задано! пропускно! i провiзно! здiбностей на електрифiкованих дi-лянках залiзниць, а також на метрополiтенi та мюькому електротранспортi.
Щоправда, створення нових статичних пере-творювачiв для перспективного багатосистем-ного рухомого складу достатньо складний про-цес. Складшсть його обумовлюеться великою потужнютю перетворювача i виходячою з цього довготривалютю виготовлення, налагодження i випробування макета[3,4].
Дослiдження i розробка статичних перетво-рювачiв значно полегшуеться iз застосуванням прийомiв математичного моделювання.
Одним iз головних напрямюв дослiдження статичного перетворювача е вивчення перех1д-них процесiв, що мають мюце в колах перетво-рювача.
Мета роботи
Дана робота присвячена створенню матема-тично! моделi тягово! електропередачi багато-системного електровоза, що дозволяе досл> джувати будь-якi електромагнiтнi процеси в колах перетворювачiв та ощнювати якiсть пе-рехiдних процесiв з метою розробки рекомен-дацiй з покращення динамiчних властивостей перетворювача.
Матерiал i результати дослiдження
Статичнi перетворювачi, як правило, буду-ються за типовою структурною схемою, що наведена на рис. 1.
CT 1Ь
дж
<fw
CK
Рис. l. Cтpyктypнa сxeмa стaтичнoгo пepeтвopювaчa:
ДЖ - джepeлo живлeння, Фвх - вхщний фiльтp, CПБ - силoвий пepeтвopювaльний блoк, Фвих - вихщ-ний фiльтp, H - нaвaнтaжeння, CK - систeмa кepyвaння
Гйлйвним вyзлoм бyдь-якoгo нaпiвпpoвiдни-кавага пepeтвopювaчa e силйвий пepeтвopювa-льний блйк, який викoнye oснoвнy функщю з пepeтвopeння пapaмeтpiв eлeктpичнoï e^pn'i' шляхйм пepioдичниx пepeмикaнь (кймутацш). Для цьйгй в ньoмy мiстяться силoвi нaпiвпpoвi-дникoвi ключi (CHK) як йснйвш eлeмeнти, а такйж, мйжливй, тpaнсфopмaтopи i фiльтpи пpoмiжниx вeличин [2].
CHK викoнye eлeмeнтapнy ФУНКЩЮ ^pio-дичнйгй замикання та poзмикaння eлeктpичнo-гй кйла. Kлючi COT звичайнй пйеднуються у кoмyтaтopи. Koнстpyктивнo кoмyтaтop мoжe викйнуватися як сукупнють дискpeтниx CHK, так i у виглядi силoвoï iнтeгpaльнoï сxeми.
Ключйвий peжим poбoти силйвих нaпiвпpo-вщникйвих пpилaдiв у CHK дйзвйляе oдepжaти висйкий ККД, тйму щй у ввiмкнeнoмy стaнi на-ближаеться дй нуля нaпpyгa на ключi, а у вим-кнeнoмy — с^ум ключа, i тйму маемй малу пoтyжнiсть втpaт, oскiльки вйна е дйбуткйм цих вeличин.
Cистeмa кepyвaння задае тpивaлiсть iнтepвaлiв часу, шли ключi силoвoгo пepeтвopювaльнoгo блйку ввiмкнeнi та вимкнeнi. Оскiльки ключi кй-мyтaтopa дiють шляхйм пepeмикaнь, то нaпpyги i стpyми на вxoдi та виxoдi CПБ мають фopмy iм-пyльсiв з вeликим вмютом гapмoнiчниx складй-вих. Тйму ïx зазвичай пйслаблюють за дoпoмo-гою вxiднoгo i виxiднoгo фiльтpiв.
Блйки вepxньoгo pядy стpyктypнoï сxeми на p^. l.l yтвopюють силйву сxeмy пepeтвopювa-ча. Блйки, якi пpимикaють дй вхйду CПБ (джe-peлo живлeння та вxiдний фiльтp), ствopюють вxiднe кйлй. Блйки, якi пpимикaють дй вихйду CПБ (виxiдний фть^ та нaвaнтaжeння), ствй-pюють вихщ^ кйлй.
Cтaтичний пepeтвopювaч тягoвoгo пpивoдy eлeктpoвoзy складаеться iз мepeжeвoгo кйнту-py i тягoвoгo кoнтypy. Узгoджeння пapaмeтpiв мepeжeвoгo i тягoвoгo кoнтypiв викйнуеться застйсуванням тpифaзнoгo тpaнсфopмaтopa, щй пpaцюe на пiдвищeнiй чaстoтi. Дй складу мe-peжeвoгo кoнтypy вхйдить випpямляч, i авто-нймний irnepTOp, систeмa кepyвaння якйгй пpa-
цюе за закйнами шиpoтнo-iмпyльснoï мйдуля-ци. Тягйвий кoнтyp являе сйбйю вихщний ^pe-твopювaч i тягйвий двигун. Шд виxiдним ^pe-твopювaчeм poзyмieмo кepoвaний випpямляч абй пapy «кepoвaний випpямляч - автйнймний iнвepтop». Тип вихщнйго пepeтвopювaчa йби-paeться в загежнйс^ вiд типу тягoвoгo двигуна. Для тягoвoгo двигуна пoстiйнoгo стpyмy засто-сйвують кepoвaнi випpямлячi, а для АТД - на-звану пapy.
Bипpямлячi пpизнaчeнi для пepeтвopeння змiннoгo стpyмy у пoстiйний. У тязi ïx викopис-тйвують пpи живлeннi вiд кйнтактних мepeж
змшнйго стpyмy частйтйю 50 абй Гц на
мaгiстpaльниx eлeктpoвoзax та eлeктpoпoïздax пpимiськoгo спoлyчeння, а такйж у систeмi eлe-ктpичнoï пepeдaчi на тpaнспopтниx засйбах з пepвинним тeплoвим двигунйм, нaпpиклaд тeп-лйвйзах. В йстанньйму випадку eлeктpичнa те-peдaчa мiстить синxpoнний гeнepaтop змшнйго стpyмy як джepeлo живлeння випpямлячa. В o6ox випадках випpямляч викopистoвyeться для пepeтвopeння змiннoгo стpyмy у пйстшний i peгyлювaння виxiднoï нaпpyги, а пpи живлeннi вiд кoнтaктнoï мepeжi такйж для мoжливoгo пoвepнeння eнepгiï дй цieï мepeжi пpи peкyпe-paтивнoмy гaльмyвaннi двигyнiв [2,4].
Haвeдeмo пpинципoвy сxeмy тягoвoгo ви-пpямлячa на pис.2 як йднйгй iз пiдблoкiв стати-чнйгй пepeтвopювaчa, щй poзглядaeться.
Рис. 2. ^индигова сxeмa тягoвoгo випpямлячa
Рйбйта дaнoï сxeми в yстaлeниx та пepexiд-них peжимax poбoти йписуеться дифepeнцiй-ними piвняннями, якi склaдeнi на пiдстaвi закй-нiв Kipxгoфa [4].
Для дaнoï сxeми мoжливi два вapiaнти йбхй-ду: пpямий i звopoтнiй. Для пpямoгo нaпpямкy йбхйду за II закйнйм Kipxгoфa мaтимeмo:
U км - L км • 'Al + R км • i A1 +
1 Al
dt ■ "км (l) +2R VDlAl (i VDlAl)'i VDlAl + Zн 'i МВА1
Poзглянeмo звopoтнiй нaпpямoк йбхйду. Для цьйгй випадку aнaлoгiчнo мaтимeмo:
икм Ькм '
1 А1
Я
км '1А1
1 УБ1А1 + 1 УБ2А1 -1 МВА1 - 0 (7) 1 МВА1 -1 УБ4А1 -1 УБ3А1 - 0 (8)
+2Я УБ3А1 (1 УБ3А1) '1УО3А1 + % н '1МВА1
В основу математично! моделi автономного
Розглянемо контур комутацi!. При прямому iнвертора покладено систему диференцiйних
рiвнянь, що описуе його роботу.
Принципову схему автономного швертора
наведено на рис 3.
напрямку матиме мiсце рiвняння:
икм Ькм
1А1
Я
км '1А1
(3)
+Я УБ1А1 ((УБ1А1)'1УБ1А1 -
-Я УБ2А1 ((УБ2А1) '1УБ2А1
При зворотньому напрямку матиме мюце наступне рiвняння:
Користуючись законами Юрхгофа та елек-тромагнiтно! iндукцi! опишемо електромагнiтнi процеси в iнверторi напруги.
За першим законом Кiрхгофа для точки а маемо:
икм Ькм '
1А1
+ Я км '1А1 -
С
2 •"
-г 1 -1 и
^ - 0
(9)
- Я УБ1А1 ((УБ1А1) '1УБ1А1 + + УБ2А1 ((УБ2А1) '1УБ2А1
(4)
Для всiх вузлiв схеми замщення запишемо рiвняння, що складеш за першим рiвнянням Кiрхгофа:
1А1 +1УБ3А1 -1УБ1А1 - 0
1 УБ4А1 -1УБ2А1 -1А1 и к
I
- 0
(5)
(6)
Виразимо струм 1 и через фазш струми двигуна отримаемо:
С2 '^ +11 - 1а ^2 + Р5)-
-1Ь ((1 + ( 4 )- 1С ((3 + ( 6 )+ 1а - 0
(10)
Навантаження
и.
Рис. 3. Принципова схема автономного швертора.
Для контуру навантаженння за другим законом Юрхгофа матимемо:
- ' Ьа +1 а ' Я а
Враховуючи зв'язок лшшних напруг з напругою и ^ на виходi випрямляча через ти-ристори прямого мосту:
и АВ - иа •(( + (6 - (3 - (4 ) (13)
1 АС
-' Ьь -1 Ь ' Я1
- —а' Ьа +1 а ■ Я.
'■АС
- иа •((2 + (1 -(4 -(5) (14)
(11) (12)
' Ьс
^С ' Яс
У цих виразах коефщенти (1,...(6 - пере-микаючi функцi!, якими описуеться робота вен-тильних ключiв. Часова дiаграма, якою описуеться стан ключiв в iнверторi протягом будь-якого моменту часу показана на рис. 4.
1,6 1,2 3,2 3,4 5,4 5,6 1.е\ t
t
t
t
t
t
г п n п h П t
СЧ1 оэ 44- Ю «О 1-
чэ счГ cnT tí" «о
а> eí ю io
A 2 {VT1 2 {vT3 2
В
С
2 {VT4 2 {vTB 2
VT5
Г
Рис. 5. Пpиндипoвa сxeмa кepoвaнoгo тpи( випpямлячa
)aзнoгo
Зaпишeмo дифepeндiйнi piвняння, щo onH-сують poбoтy пepeтвopювaчa. Пo дpyгoмy затону Kipxгoфa для кoнтypa джepeлo - наванта-жeння мaeмo piвняння.
(Ld + 2La )• -dd + Rdid - F i L,
-(F1 - F 4 )u 1 +(F 3 - F б )u 2 + + (F5 - F2)u 3
(15)
Cтpyм i к визначаеться виpaзoм дpyгoгo затону Kipxгoфa для кoнтypa ^мутаци.
2La—!K-a dt
- F i
(F5 -F2)u 1 +(F1 -F4)u2 + + (F 3 - F б )u 3 + La^d^-
(1б)
В iнтepвaлax томутацп вpaxoвyeмo таксж e.p.с. самсшдукци, яка навсдиться стpyмoм i к .
id -(Fl - F 4 ) u i +(F3 - F б ) u 2 +
-(F5 - F2)u 3 - 2L
d + f l L^—JL t 7 a dt
(ll)
Таксж вихщна напpyга зaлeжить вщ кута pe-гулювання тиpистopiв а .
Рис. 4. Чашва AÍar-paHa пepeмикaючoï функци
Kepoвaний випpямляч за свoeю кoнстpyкдi-ею пoдiбний дo нeкepoвaнoгo [4]. Вш nprorn-чeний для пepeтвopeння змiннoгo стpyмy на гостшний i плaвнoгo peгyлювaння знaчeння вeличини нaпpyги для кepyвaння тягoвим eлeк-тpoпpивoдoм пoстiйнoгo стpyмy на баз1 кoлeк-тopнoгo двигуна. Пpиндипoвa eлeктpичнa сxe-ма тpифaзнoгo кepoвaнoгo ви^ямляча пpeдстa-влена на рис.5.
f i ( cos а l
udа-ud0
- u d о cos а -
2 2 3id aLa
cos а -
2id aL, VóE 2
/у
(1S)
Fl - Fl - пepeмикaючi функцн. Венн набу-вають знaчeння «1» та «0», тим самим xapaктe-pнзyють стан снлoвoгo ключа в швний мoмeнт часу (див. pro. 4.).
Tpaдндiйнo для дoслiджeння влaстнвoстeй та внзнaчeння пapaмeтpiв тpaнсфopмaтopiв ви-кopнстoвyються сxeмн зaмiщeння. ^йбшьш пoшнpeнoю е T-oбpaзнa сxeмa зaмiщeння тpaн-сфopмaтopa. Однoфaзннй тpaнсфopмaтop скла-даеться з двox oбмoтoк, як poзтaшoвaнi на ма-гнiтoпpoвoдi. Пepвинa oбмoткa тдключаеться дo джepeлa натуги, а втopнннa дo наванта-жeння (pнс.б) [5,б].
Ha pнс. б ^ийнят! наступш пoзнaчeння: Ri , R2, Li , L2 - активний omp та шдуктивнють пepвиннoï та втopнннoï oбмoтoк вiдпoвiднo; M - кoeфiдieнт взaeмнoï шдукцн; Z н - onip наван-тaжeння.
За сxeмoю на pra. б склaдeмo нaстyпнi piв-няння [б]:
di 1 ( u 1 - R li 1 + L1—1 - M-
(19)
Рис. б. Cxeмa oднoфaзнoгo двooбмoткoвoгo тpaнсфo-pмaтopa
Для спpoщeння викoнaeмo пepexiд дo np^ вeдeнoгo тpaнсфopмaтopa та пpeдстaвнмo piв-няння у виглядк
l
г> т иЧ
u 1 - R li i + L1—1 - nM—2 dt dt n
2 и 12 . - 2Т &2 п '
0 - п 2 Я 2-^т + П 2 Ь 2
-пм —- + пи 2
(21)
де п - - коефщент трансформацi!; — -1'2
^ 2 п
2 2 ; и 2п - и' 2; Я 2п - Я' 2; Ь 2П - Ь' 2 - параме-
три трансформатора приведенi до первинно!
обмотки.
Тодi отримаемо:
I
и 1 - Я111 + Ь1—- пМ-
0 - Я' 2 1' 2 + Ь' 2-
-пМ—1 + и' 2
(22)
(23)
Додамо до рiвняння (22) добуток
пМ —- - пМ —- , а до (23) добуток
,,—1' 2 Л/Г—1' 2 пМ —— - пМ ——, отримаемо:
и 1 - Я111 +(Ь1 - пМ))- -
-пМ—(ь -1' 2 ) —Г 1 2;
0 - Я' 21' 2 + (Ь' 2 - пМ -
-пМ — (11 -1' 2 ) + и' 2
(24)
(25)
При дослщженш роботи трифазних транс-форматорiв розглядаемо роботу одше! фази, так як вважаемо, що всi три фази навантажеш си-метрично. Для кожно! з фаз використовуеться Т-подiбна схема замщення представлена на рис. 7.
Величина Ь1 - пМ - Ь$1 мае назву iндукти-внють розсiювання первинно! обмотки; Ь'2- пМ - Ь'$2 - шдуктившсть розсдавання приведена до первинно! обмотки; пМ - Ь1 - Ь $1 - Ь1п - шдуктившсть первинно! обмотки, яка обумовлена основним магштним потоком. Е^валентна схема трансформатора (Т- подiбна схема замщення), яка вщповщае рiвнянням (1.23) та (1.24) представлена на рис. 7.
На рис. 6 коло Ь1пЯп враховуе явища нама-гнiчування магнiтопроводу (складова Ь1п) та втрати у ньому (складова Яп); 10 -11 -1' 2 -струм намагнiчування магштопроводу.
Рис. 7. Т-под1бна схема замщення трансформатора
Статичний перетворювач тягово! електро-передачi багатосистемного електровозу пред-ставляе собою багатоланкову структуру i е до-сить складною системою, а тому моделювання роботи ще! системи у номшальних та нестацiо-нарних режимах е складною задачею.
Для точного опису фiзичних процешв в еле-ктромеханiчних системах потрiбне складання нелшшних диференцiйних рiвнянь. Навiть невелика вщмшшсть у схемi може привести до того, що моделюватися буде, по сут^ новий об'ект, для якого необхщно вводити новi при-пущення, наближення тощо.
На практищ при моделюваннi статичних пе-ретворювачiв необхiдно враховувати властиво-стi силових ключiв, перетворювачiв, !х характеристики. Тому, для моделювання використо-вують наступи способи, якi дозволять перейти вщ диференцiйних рiвнянь, котрi описують фь зичнi процеси, до !х практично! реалiзацi!: мо-делювання тиристорних перетворювачiв за се-реднiми значеннями випрямлено! електрору-шiйно! сили; моделювання з врахуванням од-нонаправленостi вентильного кола;
моделювання тиристорних перетворювачiв за миттевими значеннями випрямлено! е.р.с.; моделювання тиристорних перетворювачiв методом переключаючих функцш; моделювання тиристорних перетворювачiв методом змiнних опорiв.
Останнiй метод отримав найбшьш широке застосування у практищ, оскшьки ця методика моделювання грунтуеться на описi перехiдних процешв нелiнiйними диференцiйними рiвнян-нями, в яких вентилi представленi змiнними опорами, що змшюють свою величину в залеж-ностi вiд величини i напрямку струму, або тiль-ки вщ напрямку струму, а це в найбшьшш мiрi вiдповiдае реальним фiзичним процесам.
Отримання pÏB^Hb для дослщження перехь дних процеав, що мають мiсцe в силових колах статичного перетворювача багатосистемного електровозу е досить складним, iнодi вимагае використання спeцiалiзованиx пакeтiв приклад-них програм для моделювання розроблено! сис-теми на пepсональнiй обчислювальнш машинi. Складну задачу обробки таких математичних моделей, на думку автора, найбшып дощльно
Input
meregevogo м ВЗ
viprjamljacha 2
•[ 1=
&
&
покласти на потужний обчислювальний проце-сор такий як MatLab. Для аналiзу властивостей eлeктpомexанiчниx та eлeктpотexнiчниx при-стро'!в широко застосовуеться складова частину пакету MatLab - програма iмiтацiйного моделювання Simulink i3 бiблiотeкою SimPowerSys-tem, яка дозволяе розглядати роботу piзниx за своею будовою i складнiстю eлeктpомexанiч-них систем.
-*CZ>
GUtpsitMBI»
-о
Oiiîput МВ2+
-•CD
Output MB2-
-•CD
Output MB3+
-•CD
Output МВЗ-
Napruga
ЭсореЗ
Рис. 8. Модель мережевого випрямляча
Вихщними даними для розробки та проведения iмiтацiйного (комп'ютериого) моделювання е структура та параметри тягово'! електропередачi. Для кожного блоку перетворювача були створеш iмiтацiйиi моделi в середовищi MatLab.
Блок мережевого випрямляча (рис.8) мютить три послщовно з'еднаних некерованих мосто-вих однофазних випрямляча МВ1, МВ2 та МВ3, як пiд'едиуються до контактно'! мережа Блоки Strum 1, Strum 2, Strum 3, Napruga приз-иачеиi для контролю i вимiрюваиия випрямле-ного струму i напруги всередииi блоку.
З метою узгодження значень вихщно! напруги високочастотного iивертора та напруги живлення тягового двигуна застосовуеться тя-говий трансформатор. На рис. 9 наведена SPS-модель трифазного тягового трансформатора.
На рис. 10 наведено Simulink-модель для дослщження роботи автономного швертора.
Блок 3 phase inverter IGBT це трифазний мют на IGBT-транзисторах, яким керуе Discrete PWM Generator - дискретний Ш1М-генератор.
Створеш iмiтацiйиi моделi структурних складових тягово'! електропередачi дозволяють розглянути перехiдиi процеси, як мають мiсце в статичному перетворювачi при рiзиих режи-
мах його роботи. Розглядаються перехiдиi процеси, виникаючi при пуску статичного перетворювача iз постiйиим навантаженням, а також стацiоиариi режими роботи складових частин i перетворювача в щлому.
Phasa С tjagovogo transormatora
Рис. 9. Simulink-модель тягового трансформатора
3 phase
CD«-
Input inverter +
<X>*-
Рис. 10. Simulink-модель однофазного Ш1М !нвертора
Час, с
Рис. 11. Часова дiаграма струмiв
Структура тягово! електропередач1 передба-чае застосування принцишв багатофазност1. Це дозволить в склад перетворювача утворити декшька екв1валентних фаз, кут зсуву м1ж яки-ми обернено пропорцшний !х кшькосп. Вико-ристання екв1валентних фаз дозволяе зменшити р1вень завад, як виникають при робот перетворювача, полшшити енергетичш показники та шдвищити яюсть динам1чних характеристик пристрою.
В структурних схемах 1з чотирма тяговими плечима зсув м1ж екв1валентними фазами скла-дае 90°. На рис. 11 наведено часову д1аграму струм1в екв1валентних фаз отриману для таких структур.
В структурах, де е лише два тягових модуля зсув м1ж екв1валентними фазами приймаеться р1вним 180°. На рис. 12 наведено часову д1аг-раму струм1в екв1валентних фаз для таких структур
200
<
со о. о О. Ф ш
Ж 0
Е
о.
о
-200
0,0420 0,0425 0,0430 0,0435 0,0440
Час, с
Рис. 12. Часова дiаграма струмiв.
В структурних схемах перетворювача ¡з шю-тьма тяговими плечима величина фазового зсу-ву м1ж силовими модулями складае 60°.
Вторинними перетворювачами для тягових двигушв виступають:
керований випрямляч - для двигуна постш-ного (пульсуючого) струму;
некерований випрямляч 1з автономним Ш1М-швертором - для асинхронного тягового двигуна.
1000 -500--
т
£ ос
I
-500-1000--
0,04 0,06 0,08
Час, с
Рис. 13. Модульована напруга на виходi автономного iнвертора.
Час, с
Рис. 14. Струм одше! фази обмотки статора асинхронного тягового двигуна.
Ш1М швертор перетворюе постшну напругу з виходу некерованого випрямляча в синусо!-дальну { може одночасно керувати як величиною И амплггуди, так { И частотою (рис.3.5).
В обмотках статора асинхронного двигуна протшае майже синусо!дальний струм, форма якого достатньо серйозно полшшуеться за ра-хунок занчно! шдуктивносп фаз обмоток.
На рис. 14. наведено часову д1аграму струму одше! фази статора асинхронного двигуна, яку було отримано в результат моделювання.
Загальнi висновки
В проведенш робот було визначено якост перехщних процес1в в силових колах статичного перетворювача перспективного багатосисте-много електровозу. З щею метою на основ1 схем перетворювальних структур { математич-них опис1в основних складових частин перетворювача було створено ряд 1м1тацшних моделей в середовищ1 МаАаЬ 81шиИпк ¡з викорис-танням б1блютеки SiшPowerSysteш. Застосу-вання названого програмного забезпечення дозволило провести моделювання роботи пере-
творювальних структур в р1зних режимах роботи, включаючи роботу тд навантаженням а та-кож пуск перетворювача.
Результати моделювання показали, що розг-лянут структури перетворювач1в е достатньо стшкими системами ¡з вщносно нетривалими перехщними процесами. Застосування принци-шв екв1валентних фаз дозволяе зменшити рь вень завад, що виникають в тяговш мереж1 вщ роботи високочастотних трансформатор1в, яю знаходяться всередиш перетворювача i висту-пають джерелами вищих гармошчних складових тягового струму.
При моделюванш пуску перетворювача ¡з активним навантаженням були виявлеш корот-кочасш струмов1 перевантаження, яю обумов-леш процесом заряду емшсних фшьтр1в-накопичувач1в i подшьниюв напруги. Для зме-ншення шюдливого впливу високих значень струму на контактну мережу, струмоприймач1 i сам перетворювач пропонуеться застосовувати на вход! мережевого випрямляча 4-q-s-перетворювач, який працюе в режим! активного фшьтру. Таке конструктивне ршення дозволить регулювати швидюсть i плавшсть заряду конденсатор1в, що мютяться в структур1 статичного перетворювача, зменшуючи величину перевантаження.
Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. Бурков, А. Т. Электронная техника и преобразователи [Текст]: учебн. для вузов ж.-д. трансп. / А. Т. Бурков- М.: Транспорт, 1999. -464 с.
2. Статичш перетворювачi тягового рухо-мого складу [Текст] / Ю. П. Гончаров, М. В. Панасенко, О. I. Семененко, М. В. Хворост. -Харюв: НТУ «ХП1», 2007. - 192 с.
3. Бедфорд, Б. Теория автономных инверторов [Текст] / Б. Бедфорд, Р. Хофт ; пер. с англ. И. В. Антика. - М.: Энергия, 1969. - 280 с.
4. Богрый В. С. Математическое моделирование тиристорных преобразователей [Текст] / В. С. Богрый, А. А. Русских. - М.: Энергия, 1972. - 184 с.
5. Дубинець Л.В. Електричш машини. Трансформатори. Асинхрош машини [Текст]: навчальний пошбник / Л.В. Дубинець, O.I. Момот, О. Л. Маренич - Д.: Вид-во Дншро-петр. нац. ун-ту залiзн. трансп. iм. акад. В. Ла-заряна, 2004. - 208 с.
6. Вдовин С. С. Проектирование импульсных трансформаторов [Текст] / С. С. Вдовин -Л.: Энергия, 1971. - 148 с.
Ключовi слова: статичний перетворювач, тягова передача, електровоз.
Ключевые слова: статический преобразователь, тяговая передача, электровоз.
Keywords: static converter, traction transmission, electric locomotive.
