Багатофазні ШІП

Їх використання поруч з основною метою регулювання напруги на двигуні дозволяє досягнути також поліпшення гармонічного складу вхідного струму та значно скоротити розміри вхідного фільтра. Це дуже актуальна задача на транспорті, тому що вимоги до згладжування пульсацій струму в контактних мережах досить жорсткі.

Принцип поліпшення гармонічного складу вхідного струму в багатофазних ШІП полягає в наступному. Нехай є n простих знижувальних ШІП, які живляться паралельно від загального джерела із загальним вхідним фільтром. Якщо ШІП комутують одночасно, то сумарний вхідний струм має ту ж форму, що і струм кожного окремого ШІП, тільки в n разів збільшується його амплітуда. Тому ніякого поліпшення гармонічного складу струму не буде. Воно досягається, якщо зсунути моменти комутації на інтервал часу Т_п/n у кожному наступному ШІП порівняно з попереднім. Пульсації результуючого струму при цьому зменшуються, тому що інтервали пауз на часовій діаграмі струмів одних перетворювачів припадають на інтервали імпульсів інших, що робить результуючий струм більш постійним. У результуючому струмі залишаються (у тих же про-порціях, що і в однофазній схемі) тільки ті гармонічні складові, номера яких кратні n, а решта зникає. Найбільш наочно це видно на прикладі двофазної схеми (n = 2). Зсув двох струмів на півперіод означає, що їх перші гармоніки протифазні і при складенні зникають. У других гармонік, період яких вдвічі менший, електричний кут змінюється вдвічі швидше. Тому зсув струмів на Т_п/2рівнозначний для других гармонік зсуву на 360°, тобто вони збігаються за фазою і при складенні дають подвійне значення. Те, що сказано, можна відобразити векторними діаграмами на рис. 3.10, де в дужках позначено номер фази, а без дужок – номер гармоніки.

а б Рисунок 3.10 – Підсумовування гармонік вхідного струму двофазного ШІП: а – перших; б – других

Продовжуючи ці міркування далі, знайдемо, що для всіх непарних

гармонік дійсна діаграма на рис. 3.10, а, і вони зникають, а усі парні подвоюються згідно з діаграмою рис. 3.10, б. Ефект щодо зниження встановленої потужності фільтрів у першому наближенні пропорційний квадрату числа фаз n, оскільки найбільші значення амплітуд вищих гармонік, згідно з (3.6), убувають з підвищенням номера пропорційно, а крім того, згладжування більш високочастотної гармоніки з рівною амплітудою потребує менших значень індуктивностей та ємностей.

Схеми багатофазних ШІП, що використовуються на транспорті, можна поділити на дві групи: а) з роздільним навантаженням;

б) із спільним навантаженням.

Якщо на транспортному засобі є декілька тягових електродвигунів, то їх можна живити від роздільних ШІП, які з’єднані в багатофазну схему загальною системою керування.

На рис. 3.11, а зображена, на-приклад, чотирифазна схема, на рис. 3.11, б-д наведені вхідні струми фаз, а на рис. 3.11, е – результуючий вхідний струм. Його період повтору, як бачимо з рис. 3.11, е, у чотири рази менший періоду ШІМ, що означає наявність тільки гармонічних складових з номерами, що кратні 4.

Схеми із спільним навантаженням дозволяють поліпшити також гармонічний склад вихідної напруги, але вимагають додаткових зрівню-вальних дроселів. Дроселі забезпечують рівномірне розподілення стру-му навантаження між ШІП, незважа-ючи на зсув вихідних напруг.

На рис. 3.12 наведена двофазна схема із спільним навантаженням, яка використовується найчастіше. Вона містить джерело живлення u_ж, два знижувальних ШІП, зрівнювальний дросель L з однаковими обмотками

Рисунок 3.11 – Багатофазний ШІП з роздільним навантаженням: а – схема; б, в, г, д – вхідні струми фаз; е – результуючий вхідний струм

на кожному виході та двигун як спільне навантаження. Напруга u_L на дроселі дорівнює, як бачимо, різниці двох вихідних напруг

u_L = u_в1 – u_в2.(3.11)

Напруга навантаження

. (3.12)

Рисунок 3.12 – Двофазний ШІП із спільним навантаженням

Таким чином, спільна вихідна напруга, як і вхідний струм, пропорційна сумі вихід-них напруг перетворювачів. Тому її гармонічний склад поліпшується аналогічно спільному вхідному струму. Це приводить до зниження пульсацій струму в якорі двигуна. Замість одного зрівнювального дроселя у схемі на рис. 3.12 можуть використовуватися також два окремих однооб-

моточних дроселі на виході кожного з двох ШІП.

У вагонах метрополітену часто поєднують в одну багатофазну схему усі тягові двигуни поїзда (зв’язок йде за системами керування). Наприклад, у Токійському метрополітені використовується 24-фазна схема ШІП. Це дозволило одержати менший рівень шкідливих гармонік струму у контактній мережі, ніж був при реостатній системі керування без перетворювачів.

<21 22 232425 26 27 >

Дата добавления: 2015-10-13; просмотров: 736;