Шпаргалки з ЕТП)))) - Стор 3
Для реалізації процесу інвертування струму вентильна обмотка перетворювального трансформатора, за якою в даний момент протікає струм Iі, повинна працювати в руховому, а не генераторному режимі, сприймаючи електроенергію, що віддається машинами ЕПС і передаючи її шляхом трансформації через мережну обмотку в мережу. Так як вентилі випрямляча, як правило, некеровані, струм інвертора може протікати по будь-якій з фаз вентильної обмотки, проте при цьому не завжди буде мати місце інвертування струму.
1) тимчасові діаграми напруги в ланцюгу «генератор – перетворювач»:
2) полярність активних елементів схеми для довільно взятого моменту часу t:
При трьох можливих шляхах перебігу струму - фазах a, b, c - найбільша різниця потенціалів буде в ланцюзі "генератор - обмотка фази а" (відрізок 1-5). При рівних опору гілок вентильної обмотки напруженість поля в ланцюгу обмотки фази а буде максимальна і отже струм в даний момент протікатиме через вентиль VD1. Напрямок струму І при цьому збігається з напрямом напруги фази а. Це означає, що вентильна обмотка трансформатора працює в режимі генератора, тобто створює енергію, одержувану з системи живлення змінного струму спільно з енергією, що дається генератором (тяговими машинами) в ланцюг постійного струму, де вона розсіюється в активному опорі Rd, отже інвертування потоку енергії у своїй немає і перетворювач продовжує працювати як випрямляч. Отже, вся сумарна напруга ЕПС і вентильної обмотки прикладається до ділянки тягової мережі, що володіє малим опором. Це викликає значні аварійні струми, які відключаються ВАБами ууникнення перепалів дротів контактної мережі. Якщо в схемі попередньо відключити Q1, то в момент t1 струм інвертора буде проходити по обмотці фази b, так як миттєве значення сумарної напруги в її ланцюгу (відрізок 2-5) більше, ніж ланцюга обмотки фази з (відрізок 4-5). Однак і в цьому випадку напрями струму і напруги в ланцюзі працюючої фази збігатимуться, і отже перетворювач працюватиме в режимі випрямлення. Інвертування струму може бути досягнуто лише у випадку, коли в момент t1 струм генератора буде проходити по обмотці фази з (ланцюг обмотки фази b так само повинна бути розімкнена вимикачем Q2). У цьому випадку напрям струму Iі, що протікає під впливом різниці напруг (Еd-Uс) (відрізок 4-5), і фази напруги з будуть протилежні, що є ознакою роботи вентильної обмотки в руховому режимі. Енергія, що віддається генератором, споживається вентильною обмоткою і шляхом трансформації подається через мережеву обмотку в живильну енергосистему. Отже, інвертування струму перетворювача можливе лише за умови, коли забезпечується робота фаз вентильної обмотки трансформатора, напруга яких зустрічна по відношенню до напруги генератора.
Для досягнення найбільш ефективної роботи інвертора комутацію струму в анодних ланцюгах бажано проводити в момент відповідності точкам перетину негативних синусоїд напруги вентильної обмотки (для фази а момент t1). В цьому випадку вхідна напруга інвертора, а отже й реалізована інвертором потужність при фазному струмі мала б максимальне значення.
На початку комутації на тиристорі чергової фази повинен бути поданий відмикаючий імпульс, однак, незважаючи на відмикання тиристорів фази а в момент часу t1, переходу струмуінвертування в ланцюг цієї фази не відбудеться, тому що протікає в контурі працюючої фази струм обумовлює підтримку відкритого стану тиристора цієї фази.
У наступні моменти часу сумарна напруга, прикладена в ланцюзі фази з стає більшим, ніж у ланцюзі фази а, тому в роботі залишається фаза з і починаючи з часу t2 перетворювач переходить у випрямний режим, що викликає надструми. Такий зрив інверторного режиму називається перекиданням інвертора.
Для забезпечення комутації струмів при роботі інвертора подачу імпульсів, що відпирають, на тиристори чергової фази виробляють раніше моментів перетині негативних ділянок синусоїд напруги комутувальних фаз.
При роботі наприклад фази з відмикання тиристорів фази відбувається в момент часу t3, тобто з випередженням на кут β по відношенню до моменту часу t1. при цьому сумарна напруга в контурі фази, що вступає в роботу, а більше, ніж у контурі працюючої фази, що і обумовлює перехід струму інвертування в контур цієї фази. Момент відкриття вентиля VS1 визначається подачею струму керування та у ряді випадків характеризується кутом α. Найбільш поширене поняття кута випередження відкриття тиристорів β, що доповнює α до значення π:
Відкриття чергового вентиля і закриття раніше пропускав струм пояснюється тим, що потенціал анода першого вентиля вищий (момент часу t3), ніж анода вентиля, що закривається. Внаслідок цього напруга на вході інвертора формується з негативних фазних ЕРС і має зворотну полярність випрямлячому режиму.
де Ud0 – напруга холостого ходу нерегульованого перетворювача під час роботи в режимі випрямлення.
При протіканні струму в ланцюзі інвертора комутаційний процесзбільшує вхідну напругу, тому що миттєві значення ЕРС інвертора в період комутації вище, ніж при неодруженому ході. Майданчики, відзначені штрихуванням, збільшують площу фігури, що визначає вхідну напругу інвертора. Напруга в момент комутації також дорівнює напівсумі комутувальних вентилів. Методика розрахунків струмів вентилів та кута комутації аналогічна розрахункам випрямного режиму. Аналогічні і висновки: кут комутації збільшується зі зростанням Іі і величини індуктивності хв і зменшується зі збільшенням кута, оскільки комутація відбувається при більш високих напругах. Середнє значення комутаційних втрат при інвертуванні:
Тобто комутаційні втрати, як і у випрямлячі лінійно залежать від струму перетворювача і зовнішня характеристика інвертора може бути представлена кривою висхідної.
Крім ЕРС холостого ходу інвертора та комутаційних втрат, напруга, що прикладається до входу інвертора, має врівноважувати також падіння напруги у вентилях перетворювача. Тому рівняння зовнішньої характеристики має вигляд: