Приводы с ТАД

В тяговых приводах используются трёхфазные короткозамкнутые ТАД, которые питаются от статического преобразователя частоты (инвертора). Метод управления инвертором основан на широтно-импульсной модуляции (ШИМ) трёхфазного синусоидального напряжения, что обеспечивает на выходе инвертора трёхфазное напряжение, изменяемое в определенных пределах по амплитуде и частоте. Частота вращения ТАД регулируется посредством изменения выходной частоты инвертора. Изменение выходного напряжения инвертора управляет магнитным током ТАД, что сказывается на токе статора ТАД и развиваемом им моменте. Таким образом, регулирование частоты вращения, момента и тока ТАД требует соответствующего регулирования частоты и амплитуды напряжения, питающего ТАД. Наиболее простым методом регулирования является поддержание на постоянном уровне отношения напряжения к частоте. Амплитуда напряжения регулируется посредством ШИМ.

Принцип регулирования ТАД иллюстрируется рисунок 6.4. Инвертор питающего напряжения состоит из трех параллельно соединенных переключающих устройств. Каждое устройство имеет два ключа, соединенных последовательно.

Рис. 6.4. Принцип регулирования частоты вращения

тягового асинхронного двигателя

Ключ состоит из управляемого вентиля (обычный транзистор, биполярный транзистор с изолированной решеткой и т.д.) и параллельно включенного диода. Диоды создают цепь для замыкания реактивных токов ТАД и предупреждают опасные броски обратного напряжения на элементах ключа. Трёхфазное напряжение на выходе инвертора создается соответствующим управлением ключами. В заданный момент времени три ключа, расположенные в различных ветвях, например VT₁,VT₂ и VT₃, включаются в работу одновременно. Тем самым отрицательная клемма ТАБ подсоединяется к фазе с, а положительная клемма к фазам а и b. Однако одновременное замыкание ключей VT₁, VT₄ и VT₅ является запрещенной комбинацией, поскольку одновременное включение VT₁ и VT₄ приводит к короткому замыканию TAB. Замыкание ключей должно быть разделено 60 град, электрическими и каждый ключ должен быть открыт 180 град, электрических. Схема подачи открывающих сигналов к ключам показана на рисунке 6.5. В каждом цикле ключи должны открываться в следующем порядке: 1 2 3, 2 3 4, 3 4 5, 4 5 6, 5 6 1 и 6 1 2.

Рис. 6.5. Схема подачи открывающих сигналов к ключам инвертора

Из рисунка 6.5 также следует, что эти цепи обеспечивают кривые напряжения прямоугольной формы, которые не позволяют регулировать ток ТАД. Такое регулирование достигается использованием ШИМ, когда каждый ключ вступает в работу несколько раз в течение каждой половины цикла. Момент включения и выключения ключа определяется в процессе сопоставления синусоидального входного сигнала с трёхфазным несущим сигналом. Когда амплитуда несущего сигнала выше, чем амплитуда синусоидальной кривой, ключ включается. Когда амплитуда несущего сигнала ниже амплитуды синусоидальной кривой, ключ выключается. Индуктивность ТАД обусловливает удлинение (разной степени) импульса напряжения. Вследствие этого индуктивного эффекта удлинение импульса напряжения обеспечивает почти синусоидальную форму кривой тока ТАД. Ширина импульсов напряжения и тока ТАД регулируется посредством изменения амплитуды синусоиды входного напряжения.

Описанный метод широтно-импульсного модулирования устраняет большинство гармоник в кривой тока ТАД и обеспечивает работу ТАД с высоким к.п.д. в очень широком диапазоне частот вращения. Ожидаемый максимум к.п.д. должен находиться между 85 и 91%. Эти приводы особенно хорошо приспособлены для городского движения.