Электропневмотическое тормозное ЭПС

СОДЕРЖАНИЕ

Введение. 4

1. Расчет параметров элементов колебательного контура и рабочей частоты регулирования. 6

1.1. Емкость коммутирующего конденсатора. 6

1.2. Число параллельных цепей конденсаторов выбранного типа. 8

1.3. Минимальная емкость коммутирующего конденсатора. 8

1.4. Максимальная емкость коммутирующего конденсатора. 9

1.5. Индуктивность коммутирующего д

росселя. 9

1.6. Максимальная длительность коммутационного интервала. 11

1.7. Максимальная длительность процесса перезаряда коммутирующего конденсатора 12

1.8. Рабочая частота регулирования. 12

2. Расчет группового соединения полупроводниковых приборов. 14

2.1. Число последовательно соединенных тиристоров в группе, выполняющей функции VS1. 14

2.2. Число последовательно соединенных тиристоров в группе, выполняющей функции VS2. 15

2.3. Число последовательно соединенных диодов в группе, выполняющей функции VD1 16

2.4. Число последовательно соединенных диодов в группе, выполняющей функции VD2 17

2.5. Наибольшее среднее значение тока VS1. 17

2.6. Наибольшее среднее значение тока VS2. 18

2.7. Наибольшее среднее значение тока VD1. 18

2.8. Наибольшее среднее значение тока VD2. 19

2.9. Число параллельных ветвей в группе тиристоров, выполняющих функции VS1 19

2.10. Минимальный предельный ток тиристоров, выполняющих функции VS2 20

2.11. Число параллельных ветвей в группе диодов, выполняющих функции VD2 21

2.12 Минимальный предельный ток диодов, выполняющих функции VD1. 21

2.13 Выбор квалификационной группы тиристоров по критической скорости нарастания прямого напряжения. 22

3. Расчет параметров защитных элементов преобразователя. 23

3.1. Сопротивление шунтирующих резисторов для группы тиристоров, выполняющих функции VS1. 23

3.2. Сопротивление шунтирующих резисторов для группы тиристоров, выполняющих функции VS2. 24

3.3. Емкость шунтирующих конденсаторов для группы тиристоров, выполняющих функции VS1. 24

3.4. Емкость шунтирующих конденсаторов для группы тиристоров, выполняющих функции VS2. 25

3.5. Индуктивность дросселя, включенного последовательно с группой тиристоров, выполняющих функции VS1. 25

3.6 Индуктивность дросселя, включенного последовательно с группой тиристоров, выполняющих функции VS2. 27

3.7 Параметры , S, lcp дросселя насыщения, включенного последовательно с группой тиристоров, выполняющих функции VS1. 27

3.8 Параметры , S, lcp дросселя насыщения, включенного последовательно с группой тиристоров, выполняющих функции VS2. 31

3.9 Принципиальные схемы групп полупроводниковых приборов, выполняющих функции VS1, VS2, VD1, VD2, с защитными элементами. 32

4. Расчет параметров входного фильтра и индуктивности цепи нагрузки. 33

4.1. Упрощенная схема системы импульсного регулирования напряжения. 33

4.2. Емкость входного фильтра. 33

4.3. Индуктивность входного фильтра. 34

4.4. Собственная частота входного фильтра с учетом индуктивности контактной сети и при необходимости, корректировка емкости фильтра. 35

4.5. Индуктивность цепи нагрузки преобразователя. 35

5. Силовая схема преобразователя и временные диаграммы 37

Введение

Упрощенная схема, показывающая принцип работы системы импульсного регулирования напряжения на тяговом двигателе, приведена на рис.1. На этой схеме тиристорный преобразователь условно показан в виде контакта К.

Цепь нагрузки преобразователя содержит сглаживающий реактор (дроссель Lн) и тяговый двигатель, параллельно которым включен диод VD. Для уменьшения пульсаций магнитного потока обмотка возбуждения зашунтирована резистором Rш.

При замыкании ключа на нагрузку подается напряжение источника питания Uф и ток нагрузки iн начинает возрастать. Ток iн изменяется постепенно, так как при его возрастании в цепи нагрузки появляется ЭДС самоиндукции еLH, направленная встречно напряжению источника питания.

Диод VD закрыт. При размыкании ключа К ток iн уменьшается, полярность ЭДС самоиндукции меняет знак и становится прямой для диода VD. Диод открывается и через него начинает протекать ток нагрузки iн под действием разности ЭДС eLH и Е, возникающей в двигателе при его вращении. При очередном замыкании ключа к диоду VD прикладывается обратное напряжение и он закрывается, двигатель получает питание от источника.

Регулировать среднее значение напряжения на нагрузке Uн можно либо за счет изменения длительности импульса (широтное регулирование), либо за счет частоты следования импульсов (частотное регулирование)

Ток, потребляемый от контактной сети, имеет импульсный характер, что недопустимо. Для сглаживания пульсаций применяются входные фильтры. Фильтр содержит дроссель Lф и конденсатор Сф.

Разработано много схем тиристорных преобразователей. В большинстве схем для отключения главного тиристора, соединяющего цепь нагрузки с источником питания, используется коммутирующий конденсатор, который подключен параллельно главному тиристору при помощи вспомогательного тиристора. Для получения полярности напряжения на конденсаторе, требуемой для запирания главного тиристора, конденсатор сначала заряжается от источника питания, а затем перезаряжается с помощью колебательного LC контура.

В схеме преобразователя, приведенной на рис.2., главным является тиристор VS1, вспомогательным - тиристор VS2. Временные диаграммы токов и напряжений приведены на рис.9. При построении диаграмм и при выводе расчетных соотношений приняты следующие допущения:

• напряжение на открытом диоде и тиристоре равно нулю;

• пульсации тока нагрузки равны нулю;

• пульсации напряжения источника питания равны нулю;

• активное сопротивление всех элементов схемы равно нулю;

• ток удержания тиристоров равен нулю.

Работа преобразователя начинается с тиристора VS2. При этом конденсатор С заряжается от источника U через открытый VS2, сглаживающий дроссель

Lн и двигатель. Полярность напряжения на С показана на рис.2, без скобок. При Uc = U ток заряда ic снижается до нуля и тиристор VS2 закрывается.

При включении тиристора VS1 напряжение источника U подается на нагрузку и одновременно собирается колебательный контур, содержащий заряженный конденсатор С, открытый VS1, дроссель L и диод VD1. Конденсатор С перезаряжается и полярность на нем становится как на рис.2. в скобках.

Перезаряженный конденсатор используется для выключения тиристора VS1. Для этого включается тиристор VS2 и напряжение конденсатора С оказывается приложенным к тиристору VS1 в обратном направлении. Тиристор VS1 закрывается, а напряжение на выходе преобразователя скачком увеличивается до U+kз. V. Одновременно начинается процесс заряда конденсатора от источника U током ic = iн.

1. Расчет параметров элементов колебательного контура и рабочей частоты регулирования

1.1. Емкость коммутирующего конденсатора

Емкость коммутирующего конденсатора рассчитывается из условия tв = tc. По таблице 2.1. из [1] находим, что tв = 16 мкс, при группе по tв = 7 из условия.

 Скачать реферат