Умови реалізації слідкувального алгоритму

Вихідна умова подається нерівністю (5.3). Якщо вона не виконується, то напруга на вході інвертора продовжує наростати і після підключення гальмового реостата. Поставлена мета не досягається.

Виконання умови (5.3) досить перевірити для режиму тяги, коли i_d ≥ 0. У режимі гальмування, коли i_d < 0, не буде відбуватися зниження напруги на вході інвертора при відриві струмоприймача від контактного проводу, тому що конденсатор підзаряджується від інвертора. Отже, гіршим є режим i_d → 0, що приблизно відповідає i_d = 0. Найбільше значення струму дроселя і_ж досягається в режимі, коли контакт із мережею відновлюється при цілком розрядженому конденсаторі (и_d = 0), при цьому (рис. 5.1, б):

, (5.5)

де – характеристичний опір вхідного фільтра.

Якщо припустити, що , то струм гальмового реостата на інтервалі підключення постійний і дорівнює и_пор/R. Після підстановки величин струмів у (5.3) знайдемо:

, (5.6)

де , відповідно до сказаного вище повинно бути > 1.

З'ясуємо, які обмеження на характеристики вхідного фільтра накладає умова (5.6). Нехай діюче значення р-ї гармоніки пульсації вхідного струму інвертора, на яку розраховується вхідний фільтр, дорівнює І_{d p}. При високих оборотах двигуна ШІМ не використовується і р = 6, при застосуванні ШІМ , де – частота ШІМ, – частота основної гармоніки. Приймаючи приблизно, що весь струм пульсацій замикається в конден-саторі, знайдемо:

, , (5.7)

де , – припустимі коефіцієнти пульсацій вхідної напруги и_d і струму i_d джерела живлення;

, – номінальні значення вхідної напруги і струму (постійних складових).

З (5.7) одержуємо

, (5.8)

де – базисне (номінальне) значення вхідного опору інвертора як навантаження контактної мережі;

– відносний струм пульсацій інвертора.

Опір гальмового реостата також зручно представити у відносних одиницях:

, (5.9)

де к_і – співвідношення між струмом гальмового реостата і номінальним вхідним струмом інвертора (звичайно приймають ).

Після підстановки і R у (5.6) одержимо

. (5.10)

Припустимий коефіцієнт пульсацій струму в контактній мережі к_{п і} – заданий і складає приблизно 10^–3. Коефіцієнт пульсацій напруги к_{п и} обме-жений зверху припустимими пульсаціями на обкладинках конденсатора, але може прийматися і меншим з метою зменшення необхідної індуктивності дроселя за рахунок збільшення ємності конденсатора. Умова (5.10) обмежує можливості зниження коефіцієнта к_{п и}. Фізично це пов'язано з тим, що при зменшенні к_{п и} знижується характеристичний опір вхідного фільтра, і отже, згідно з (5.5), зростає амплітудний струм дроселя при розглянутих перехідних процесах. Струму гальмового реостата буде тепер недостатньо для того, щоб при підключенні реостата починався розряд конденсатора.

Приймемо наступні значення величин: к_пі =1 10^-3, к_и = 1 і к_і 1. При синусоїдальній ШІМ маємо найбільше значення . Тоді з (5.10) знайдемо к_пи ≥ 0,0209. При відмовленні від синусоїдальної ШІМ (при високих оборотах двигуна) одержуємо приблизно те ж значення к_{п и}. Виходячи з припустимих по нагріванню пульсацій напруги на обкладинках конденсатора і спотворень форми вихідної напруги, обумовлених пульсаціями вхідної, звичайно приймають величину к_{п и} порядку 0,05. Проведена оцінка показує, що є достатній запас по величині к_{п и} (приблизно 2,5-кратний), що дозволяє з урахуванням високих вимог до згладжування пульсацій струму в контактній мережі збільшувати ємність конденсатора, домагаючись тим самим зниження індуктивності дроселя як найбільш важкого елемента вхідного фільтра.