Выпрямительно-инверторный преобразователь (ВИП) предназначен для выпрямления однофазного переменного тока частотой 50 Гц в постоянный, плавного регулирования напряжения питания тяговых двигателей в режиме тяги и преобразования постоянного тока в однофазный переменный ток частотой 50 Гц и плавного регулирования противо-ЭДС инвертора в режиме рекуперативного торможения. Технические данные ВИП следующие:

Номинальный выпрямленный ток, А 3150 Номинальное выпрямленное напряжение, В 1400

КПД при токе 3150 А, % 98,5 Габаритные размеры, мм:

ширина 1900

глубина 860

высота 1250

Масса блока, кг 1400

Охлаждение воздушное,

принудительное

Количество охлаждающего воздуха, м3/мин, не менее "' 330

На электровозе устанавливают шесть преобразователей. Конструктивно ВИП выполнен из двух блоков: выпрямитель-но-инверторного с системой формирования импульсов и блока питания (БП).

Силовая часть ВИП имеет восемь плеч и выполнена по схеме, приведенной на рнс. 6.1. Каждое плечо ВИП состоит из четырех параллельных ветвей тиристоров Т353-800-28-80 УХЛ2. Плечи VI, У2, У7, У8 имеют три, а плечи УЗ, У4, У5, У6 - два последовательно соединенных тиристора. Для обеспечения равномерного распределения напряжения по последовательно соединенным тиристорам используют шунтирующие резисторы, а для снятия внутренних коммутационных перенапряжений - цепочки 1?С, подключенные параллельно тиристорам.

Заданное неравномерное распределение тока (±10%) по параллельным ветвям тиристоров достигается путем применения индуктивных делителей, а также подбором последовательно соединенных тиристоров по суммарному падению напряжения при двух значениях тока: предельном (/пр) и 0,5/пр.

Силовая схема ВИП предусматривает четыре зоны регулирования выпрямленного напряжения.

Очередность открытия плеч ВИП в выпрямленном (тяга) н инверторном (рекуперация) режимах определяется алгоритмом работы системы управления преобразователями электровозов (БУВИП), приведенным на рис. 6.2. БУВИП формирует и в соответствии с заданным алгоритмом распределяет по плечам всех шести ВИП изменяемые по фазе управляющие импульсы, запускающие систему формирования импульсов (СФИ ВИП). Последняя в свою очередь формирует и распределяет по тиристорам управляющие импульсы требуемых параметров с заданной фазой и в заданной алгоритмом последовательности.

Тяговый режим. В зоне I работает секция 11 вторичной обмотки трансформатора (см. рис. 6.1). Регулирование выпрямленного напряжения производится открытием тиристоров плеч УЗ, У5 в момент а0 (рис. 6.3), а плеч У4 и У6 - в момент, соответствующий регулируемому углу <хр. Здесь ао - наименьший допустимый угол открытия тиристоров в начале каждого полупернода напряжения, равный (9±1)° (фаза управляющего импульса). При искаженной форме напряжения в КС значение а0 корректируют системой управления ВИП (БУВИП) путем задержки выдачи сигнала до тех пор, пока анодное напряжение на тиристорах не достигнет значения, достаточного для уверенного открытия всех тиристоров плеча ВИП.

При включении ВИП в работу в полупериод, когда ЭДС тягового трансформатора направлена справа налево (см. рис. 6.1), тнрнсторы плеча УЗ открываются в момент ао, а плеча У6 - в момент ар. Длительность управляющего импульса, поданного в момент ао, не перекрывает разницы в фазах а0 и ар, и к моменту подачи ар на тиристоры плеча У6 тиристоры плеча УЗ закроются, контур для прохождения тока не образуется. Для того, чтобы избежать такого явления в следующий полупериод, когда ЭДС тягового трансформатора направлена слева направо, на тиристоры плеча У5 сигнал управления подается дважды: первый - в момент осо, второй - в момент ар.

Нормальная работа схемы в зоне I начинается с момента подачи управляющих импульсов в ар одновременно на тиристоры плеч У4 и У5, и выпрямленное напряжение прикладывается к нагрузке после завершения коммутации тока с плеча У6 на плечо У4, т. е. в момент ар+Ур, гДе Ур - время коммутации (см. рис. 6.3, а).

В последующий полупериод при подаче на тиристоры плеча УЗ управляющих импульсов в ап они открываются, после чего происходит коммутация тока с тиристоров плеча 1/5 на тиристоры плеча УЗ. Энергия, запасенная в цепи выпрямленного тока за время коммутации ур (до открытия плеча 1/6'), разряжается по нулевому контуру: тиристоры плеч У4, УЗ, сглаживающий реактор РС, тяговый двигатель М. При открытии тиристоров плеча У6 в ар происходит коммутация тока с тиристоров плеча У4 на тиристоры плеча У6, и далее ток нагрузки проводят тиристоры плеч УЗ и У6. '

В следующий полупериод в момент а0 открываются тиристоры плеча У5, закрываются тиристоры плеча УЗ и возникает нулевой контур для разряда энергии по цепи: тиристоры плеч У5, У6, сглаживающий реактор, тяговый двигатель. Таким образом происходит чередование использования тиристоров в качестве нулевых вентилей; одни полупериод-плечи УЗ, У4, второй - У5, У6, что позволяет

Диаграмма напряжения при регулировании в зоне IV в режиме рекуперативного торможения не усиливать по току эти плечи преобразователя, работающие в зоне I регулирования. Регулирование фазы управляющих импульсов производится в диапазоне от аР max ДО «Р min=ao+T.</p>
<p>В зоне II выпрямленное напряжение увеличивается от (1/4)с/„до (1/2) (Л, а регулирование осуществляется за счет изменения фазы открытия тиристоров плеч VI, У2 в диапазоне от ар max до ар min=a0 + y0 +То- При этом плечи V5, У6 открываются в момент а0, а плечи V3, У4 - в момент апз, т. е. управляющий импульс задерживается на время коммутации в контуре плеч VI, V2, V5, V6.</p>
<p>В зоне III производится перевод нагрузки с секций 1, 11 трансформатора на равновеликую по напряжению секцию 1//. После этого изменением угла открытия ар плеч V3, У4 в диапазоне от</p>
<p>«ртах Д° аР min=aO + Yo + Yo ВЫПрЯМленное напряжение плавно увеличивается от (1/2) UH до (3/4) t/H.</p>
<p>Для сохранения направления тока в обмотке трансформатора при переводе нагрузки на секцию 1/1 должна быть изменена полярность плеч, для чего на плечи V5, V6 управляющие импульсы с момента перехода подаются в полупернод противоположной полярности. При этом плечи 1/7, V8 открываются импульсами в ао, а плечи 1/5, V6-в ao3 = ao + Yo-</p>
<p>В зоне IV, регулирования в работу вводятся тиристоры плеч VI и У2 изменением угла открытия ар в диапазоне от aPmax до ap min=a0 + Yo + Yo- Прн этом выпрямленное напряжение увеличивается от (3/4)£/„ до U„ (рис. 6.3, б). Тиристоры плеч V7, V8 открываются импульсами «о, а плеч УЗ, У4 - задержанными а0з-</p>
<p>Как видно из описания, аппаратура управления ВИП (БУВИП) предусматривает прн работе в зонах II, III, IV автоматическую задержку управляющих импульсов ар, подаваемых на тиристоры плеча в контуре с меньшим напряжением до окончания коммутации тока в контуре с большим напряжением.</p>
<p>Режим открытия плеч импульсами ур во время коммутации тока, при которой напряжение на обмотке трансформатора на все время коммутации в обоих контурах (Yo = Yo + Yo) резко снижается, опасен тем, что напряжение может оказаться недостаточным для уверенного открытия тиристоров. По этой причине управляющий нмпульс, поданный в этот момент, может прекратиться прежде, чем ток во всех тиристорах плеча достигнет тока удержания, и нагрузку возьмут не все тиристоры плеча, что может привести к недопустимой перегрузке отдельных тиристоров.</p>
<p>С целью исключения подобных режимов и исключения возможности подачи управляющего импульса ар до окончания коммутации тока как в контуре с малым (Yo)> так и в контуре с большим (у'о) напряжениями предусмотрено автоматическое ограничение фазы импульсов ар, т. е. она должна быть всегда больше угла a = a0 + Yo + Yo-</p>
<p>Прн уменьшении напряжения на тяговых двигателях последовательность работы преобразователей и аппаратуры управления обратная изложенной- .выше.</p>
<p>Режим рекуперативного торможения. При этом режиме в зоне высоких скоростей тормозное усилие регулируется плавным изменением тока возбуждения, а в зоне средних и малых скоростей - плавным изменением ЭДС инвертора.</p>
<p>В. зоне IV импульсы управления подаются на тиристоры плеч V2, V7 и VI, V8 с фазой, равной углу опережения зажигащия р (рис. 6.4). Значение последнего автоматически регулируется в зависимости от тока рекуперации так, чтобы угол запаса б поддерживался постоянным, равным 20-22°, т. е. чтобы соблюдалось равенство б = (3 - у = const.</p>
<p>Тормозное усилие и скорость движения в зоне IV регулируются плавным изменением тока возбуждения, который по мере снижения скорости для поддержания заданного тормозного усилия должен увеличиваться плавным движением тормозной рукоятки контроллера машиниста (КМЭ).</p>
<p>При достижении наибольшего тока возбуждения дальнейшее поддержание тормозного усилия осуществляется подачей управляющих импульсов на тиристоры плеч V3 и V4 с фазой ар, меняющейся от ар^я - р до ар min. При этом полярность этих управляющих импульсов меняется по сравнению с режимом тяги на противоположную. Для дальнейшего снижения скорости осуществляется переход на зону III (работают плечи У4, V7 и V3, V8).</p>
<p>После снятия управляющих импульсов с тиристоров плеч VI, V2 и при открытии тиристоров плеч V3 и V4 происходит перевод тока рекуперации на мост, подключенный к секциям 11, 1/1 трансформатора, и тиристоры плеч начинают работать с углом ар = р.</p>
<p>Дальнейшее регулирование ЭДС осуществляется подачей управляющих импульсов на тиристоры плеч V5 и V6 с фазой, изменяющейся от ар<

Рис. 6.4. Диаграмма напряжения при регулировании в зоне IV в режиме рекуперативного торможения не усиливать по току эти плечи преобразователя, работающие в зоне I регулирования. Регулирование фазы управляющих импульсов производится в диапазоне от аР max ДО «Р min=ao+T.

В зоне II выпрямленное напряжение увеличивается от (1/4)с/„до (1/2) (Л, а регулирование осуществляется за счет изменения фазы открытия тиристоров плеч VI, У2 в диапазоне от ар max до ар min=a0 + y0 +То- При этом плечи V5, У6 открываются в момент а0, а плечи V3, У4 - в момент апз, т. е. управляющий импульс задерживается на время коммутации в контуре плеч VI, V2, V5, V6.

В зоне III производится перевод нагрузки с секций 1, 11 трансформатора на равновеликую по напряжению секцию 1//. После этого изменением угла открытия ар плеч V3, У4 в диапазоне от

«ртах Д° аР min=aO + Yo + Yo ВЫПрЯМленное напряжение плавно увеличивается от (1/2) UH до (3/4) t/H.

Для сохранения направления тока в обмотке трансформатора при переводе нагрузки на секцию 1/1 должна быть изменена полярность плеч, для чего на плечи V5, V6 управляющие импульсы с момента перехода подаются в полупернод противоположной полярности. При этом плечи 1/7, V8 открываются импульсами в ао, а плечи 1/5, V6-в ao3 = ao + Yo-

В зоне IV, регулирования в работу вводятся тиристоры плеч VI и У2 изменением угла открытия ар в диапазоне от aPmax до ap min=a0 + Yo + Yo- Прн этом выпрямленное напряжение увеличивается от (3/4)£/„ до U„ (рис. 6.3, б). Тиристоры плеч V7, V8 открываются импульсами «о, а плеч УЗ, У4 - задержанными а0з-

Как видно из описания, аппаратура управления ВИП (БУВИП) предусматривает прн работе в зонах II, III, IV автоматическую задержку управляющих импульсов ар, подаваемых на тиристоры плеча в контуре с меньшим напряжением до окончания коммутации тока в контуре с большим напряжением.

Режим открытия плеч импульсами ур во время коммутации тока, при которой напряжение на обмотке трансформатора на все время коммутации в обоих контурах (Yo = Yo + Yo) резко снижается, опасен тем, что напряжение может оказаться недостаточным для уверенного открытия тиристоров. По этой причине управляющий нмпульс, поданный в этот момент, может прекратиться прежде, чем ток во всех тиристорах плеча достигнет тока удержания, и нагрузку возьмут не все тиристоры плеча, что может привести к недопустимой перегрузке отдельных тиристоров.

С целью исключения подобных режимов и исключения возможности подачи управляющего импульса ар до окончания коммутации тока как в контуре с малым (Yo)> так и в контуре с большим (у'о) напряжениями предусмотрено автоматическое ограничение фазы импульсов ар, т. е. она должна быть всегда больше угла a = a0 + Yo + Yo-

Прн уменьшении напряжения на тяговых двигателях последовательность работы преобразователей и аппаратуры управления обратная изложенной- .выше.

Режим рекуперативного торможения. При этом режиме в зоне высоких скоростей тормозное усилие регулируется плавным изменением тока возбуждения, а в зоне средних и малых скоростей - плавным изменением ЭДС инвертора.

В. зоне IV импульсы управления подаются на тиристоры плеч V2, V7 и VI, V8 с фазой, равной углу опережения зажигащия р (рис. 6.4). Значение последнего автоматически регулируется в зависимости от тока рекуперации так, чтобы угол запаса б поддерживался постоянным, равным 20-22°, т. е. чтобы соблюдалось равенство б = (3 - у = const.

Тормозное усилие и скорость движения в зоне IV регулируются плавным изменением тока возбуждения, который по мере снижения скорости для поддержания заданного тормозного усилия должен увеличиваться плавным движением тормозной рукоятки контроллера машиниста (КМЭ).

При достижении наибольшего тока возбуждения дальнейшее поддержание тормозного усилия осуществляется подачей управляющих импульсов на тиристоры плеч V3 и V4 с фазой ар, меняющейся от ар^я - р до ар min. При этом полярность этих управляющих импульсов меняется по сравнению с режимом тяги на противоположную. Для дальнейшего снижения скорости осуществляется переход на зону III (работают плечи У4, V7 и V3, V8).

После снятия управляющих импульсов с тиристоров плеч VI, V2 и при открытии тиристоров плеч V3 и V4 происходит перевод тока рекуперации на мост, подключенный к секциям 11, 1/1 трансформатора, и тиристоры плеч начинают работать с углом ар = р.

Дальнейшее регулирование ЭДС осуществляется подачей управляющих импульсов на тиристоры плеч V5 и V6 с фазой, изменяющейся от ар<:л -р до

При достижении на тиристорах плеч V5, V6 фазы управляющих импульсов ap = ap тшддя перехода на зону II на плечи VI, V2 и V5, V6 подаются импульсы с фазой ар=р. Подача на тиристоры плеч V3, V4 выходными усилителями 3, 4 управляющих импульсов с фазой, меняющейся от ар<я -р до ар = ар min, приводит к дальнейшему снижению скорости.

При переходе на зону I управляющие импульсы снимаются с тиристоров плеч VI, V2, а на тиристоры плеч V5, V6 подаются импульсы, регулируемые по фазе.

Фаза управляющих импульсов плеч V3-V6 при вращении штурвала КМЭ в зоне I по направлению к нулю изменяется от а = я- р до ар min. При уменьшении фазы ар до я/2 рекуперация прекращается, а прн дальнейшем уменьшении угла ар начинается режим торможения противовключением. Прн этом тяговый двигатель развивает тяговый момент, соответствующий направлению движения Назад, и электровоз начинает потреблять энергию из сети.

На электровозе в режиме рекуперации при автоматическом регулировании тормозного усилия предусматривают трех-зонное регулирование напряжения на выходе ВИП, работающих в инверторном режиме.

⇐ | Автотрансформатор АТ-1 | | Электровоз ВЛ85 | | Выпрямительная установка возбуждения ВУВ-001 | ⇒

Рекомендуемый контент: