Основные требования к преобразователям частоты

Преобразователи частоты, устанавливаемые на ЭПС, служат для согласования параметров электрической энергии первичных источников с параметрами электрической энергии на зажимах тяговых двигателей. Исходя из этого можно сформулировать требования к преобразователям частоты электроподвижиого состава с АТД.

Для возможности реализации тяговым двигателем любой характеристики в областях, ограниченных предельными тяговой и тормозной характеристиками, преобразователь должен обеспечивать независимое регулирование частоты тока статора АТД в диапазоне от 0,5-1,0 Гц до 100-150 Гц и амплитуды первой гармоники напряжения иа обмотках двигателя от минимальной, близкой к нулю, до максимальной, равной или превосходящей номинальное напряжение на статоре.

Преобразователь должен обеспечивать работу АТД в режимах тяги и электрического рекуперативного, реостатного или рекуперативно-реостатного торможения во всем диапазоне изменения скоростей движения. При этом переход от одного режима работы к другому не должен сопровождаться скачкообразными изменениями сил, действующих на поезд.

Достижение высоких динамических показателей привода требует, чтобы быстродействие преобразователей было на порядок больше, чем скорость протекания электромагнитных процессов в АТД, а для реализации предельных по условиям сцепления колес с рельсами сил тяги (торможения) преобразователь должен выдерживать кратковременные перегрузки по току.

Работоспособность преобразователя должна сохраняться при значительных колебаниях напряжения в контактной сети и цепях управления, в широком диапазоне изменения окружающей температуры (от - 50 до + 50 ⁰ С) и влажности воздуха.

Исходя из условий размещения на ЭПС габаритные размеры и масса преобразователя должны быть такими, чтобы обеспечить его размещение в кузове электровоза или подвагонном пространстве электропоезда.

Преобразование параметров электрической энергии полупроводниковыми преобразователями частоты происходит в результате быстрых-практически мгновенных, переключений в электрической цепи. Это при, водит к тому, что формы токов и напряжений на выходе преобразователя могут существенно отличаться от синусоидальных. Дискретность процессов преобразования вызывает значительные пульсации электромагнитного момента АТД, а импульсный характер потребления мощности от источника первичного электроснабжения оказывает мешающее влияние на другие потребители, а также устойства СЦБ и связи. Поэтому преобразователи частоты должны обеспечивать такую форму напряжения или тока на АТД, которые не приводили бы к значительному возрастанию потерь в двигателе, исключали динамические нагрузки на механическую передачу привода. Скорость нарастания напряжения на обмотках двигателя должна быть ограничена, так как от этого существенно зависит процесс старения изоляции.

Преобразователь не должен вызывать в питающей сети искажений тока и напряжения выше регламентируемых нормативами уровней и оказывать мешающее влияние на устройства СЦБ и связи, а уровень генерируемых радиопомех не должен превышать нормы.

Энергетические показатели тягового привода с асинхронными двигателями, КПД, а при питании от контактной сети переменного тока и коэффициент мощности должны быть не хуже, чем соответствующие параметры тягового привода с коллекторными двигателями.

Преобразователь частоты снабжают устройствами защиты от аварийных режимов, устройствами контроля и диагностики; он должен обладать хорошей ремонтопригодностью и иметь удовлетворяющие требованиям эксплуатации показатели надежности.

Возможность удовлетворения указанным требованиям зависит от элементной базы, конструктивного исполнения и в первую очередь от структурной схемы преобразователя частоты.