|
| |
|
Главная Журналы Если индуктивность и сопротивление источника достаточ- но малы по сравнению с сопротивлением и индуктивностью якоря, что имеет место при питании от АБ, то можно принять pi = - Р = Т/Тя и Tl =: Г2 = Гя- Тогда, определив выражения для амплитуды пульсаций тока якоря (среднего и действующего значений), получим выражение для добавочных потерь от пульсаций тока якоря в рекуперативном режиме ДРя.д.р - АРя.д.р кГя = (kiKf - Y) + Д /кй/й„Р1. (6.78) Суммарные потери в якоре определяются выражением АЯя - /срГя/Рк + Дя.д.р - + ДР;.д.р. (6.79)  Мощность потребления двигателя, приведенная к относительным единицам, определяется по формуле (6.80) Подставляя выражения (6.79) и (6.80) в формулу (6.16) с учетом потерь в диоде (6.19), режим работы которого в рекуперации аналогичен режиму работы в тяге, находим выражение для определения КПД контура двигатель - диод 11Я-Д 1 - / 1Щ[к{\~у)-1 (6.81) Перейдем к энергетическому анализу импульсного преобразователя. Как и в тяговом режиме, рассмотрим его транзисторный и тиристорный варианты. В режиме импульсного рекуперативного торможения преобладающее влияние на КПД преобразователя оказывают мощность потребления и приложенное напряжение, которые определяются параметрами и режимом двигателя, а не источника, что имело место в тяговом режиме. Потери мощности в силовом транзисторном ключе определяются выражением (6.26). С учетом того, что в режиме рекуперации напряжение на преобразователе определяется по формуле Uu = Ет -я суммарные потери в транзисторном преобразователе определяются следующим образом: ДЯп = Pynka: + / {Е,п ~ 1гя) hk, (6.82) Для учета потерь возбуждения силовых транзисторов используем коэффициент определенный выше, который не зависит от режима работы преобразователя, а зависит только от нагрузочных характеристик данного преобразователя., Следовательно, полные потери в преобразователе в относительных единицах определяются выражением kay + Ык (й„ (1 - Y) 2/*) (1+/2в). (6.83) В рекуперативном режиме преобразователь потребляет мощность, которая определяется по формуле Яп = /*й/У[йи(1-У)-2П. (6.84) Подставляя уравнения (6.83) и (6.84) в (6.21), получаем выражение для определения КПД транзисторного преобразователя в режиме импульсного рекуперативного торможения р. 11 Цп = 1 (1 + J, (6.85) где k Далее рассмотрим энергетические показатели ТП в режиме рекуперативного торможения. Работа схемы с тиристорным импульсным преобразователем (см. рис. 54, а) в этом режиме представлена временными диаграммами, показанными на рис. 57, Как видно из сравнения временных диаграмм работы схем с ТП в тяговом режиме (рис. 54, б) и рекуперативном режиме (рис. 57), число элементов преобразователя, обеспечивающих каждый режим работы, неизменно. Силовым тиристором в рекуперативном режиме является тиристор Т4, поэтому потери в нем определяются аналогично потерям в Т1 в тяговом режиме. Потери насыщения в силовом тиристоре определены выражением (6.43), потери переключения в силовом тиристоре Т4 найдем по (6,44), где напряжение на преобразователе, как отмечалось выше, определяется в виде Uu = Е -/гя, потери насыщения в тиристоре ТЗ эквивалентны потерям насыщения в 72 в тяговом режиме (6.45), а коммутационные потери получим из (6.46) при t/n = = Е - /ля- Поскольку тиристоры Т2 и ТЗ берутся однотипными, и в режиме рекуперации к Т2 приложено напряжение 3 и.акТЗ - напряжение U и с учетом того, что гт2 == = Гтз = ГТк и /?Г2дин = ктЗдин- --/?Гк.дин> ЗЗНИШеМ ДРг2и = = ЗАРтзпу Рт2а = ЗДРгзк. В рСКуПСр ЗТЙ ВНОМ рСЖИ- ме роль шунтирующего вьшолняет диод ДО, и так как для анализируемой схемы эти диоды выбираются однотипными, потери в ДО определяются выражением (6.49), а в колебательном контуре - по (6.50). Мощность потребления тиристорного преобразователя в рекуперативном режиме тождественна мощности потребления транзисторного и определяется по формуле (6.84), полу-  "1 Рис. 57. ченной для режима импульсной рекуперации. Используя указанные выражения, приведенные к относительным единицам, для КПД тиристориого преобразователя в рекуперативном режиме получаем i <1 ilrn 1.57-д) + kk iyk 7[и(1-7)-2/*] у) - 2/*] (6.86) где йя-д == krckrcix = Рассмотрим энергетические показатели источника питания в режиме импульсного рекуперативного торможения системы АБ-ИП-ДПТ. Следует отметить, что в данном слу- - >. чае источник питания рассматривается как нагрузочный элемент, что приводит к ряду существенных отличий его энергетических показателей в рекуперативном режиме по сравнению с тяговым. Однако и в этом случае КПД источника питания во многом зависит от формы протекающего через него тока. В реальных схемах, когда ИП подключен к двигателю постоянного тока через транзисторный преобразователь (см. рис. 52), ток будет изменяться по экспоненте, которую, как указывалось выше, можно аппроксимировать прямой, т. е. считать закон изменения тока линейным (см. рис. 56, в). Когда источник питания работает в системе с тиристорным преобразователем (см. рис. 54, а), форма тока источника показана на рис. 57. Использование емкостного фильтра в цепи АБ позволяет рассматривать ток источника как квазипостоянный (рис. 56, в). Для полноты анализа следует получить выражения КПД источника питания для каждой из упомянутых форм импульсов. При импульсном токе КПД источника - аккумуляторной батареи - определится следующим образом: ЦЕ= \~APJP, (6.87) Потери в источнике питания определяются произведением квадрата действующего значения тока на внутреннее сопротив- ление источника, т. е. АР„ /эфи- Мощность, потребляемая АБ при заряде, Р = /и.ср/и.ср. При реализации рекуперативного торможения в системе с транзисторным преобразователем ток источника, как видно из рнс. 56, в, равен току отсекающего диода, что позволяет получить формулы для расчета мощностей потерь и потребления, которые в относительных единицах запишутся в следующем виде: АР: = (/*/)Ма(1-т); PlikUi-yikAi-y)-"! (6.88) (6.89) Подставив выражения (6.88) и (6.89) в (6.87), получим формулу КПД АБ в системе с транзисторным преобразователем без емкостного фильтра в цепи источн-ика = l~-lk,kj(l-y)[k,(] -Y)~2/*]. (6.90) При импульсной рекуперации в системе с тиристорным преобразователем для мгновенных значений тока источника (см. рис. 57) можно записать, аппроксимируя зарядный ток конденсатора прямоугольным импульсом с амплитудой 1ст = 1,5/ и длительностью t, = п УЬС [5, 87], систему урав- нений t, = -1,5/, 0</  + Ml2Mil{T~t,), t, <r. Из этой системы определяем среднее и действующее значения тока источника /3)d = /(l-Y)-l,5/Yo; /ср - ~Y~ (h ~Ь Ч 4 = J +J /зсг = Я(1-Т) fee+ 2,25/V Переходя к выражениям для мощностей потерь и потребления, находим AP: = (rkjf feJfe(l-Y) + 2,25Yo (6.91) (6.92) Подставляя последние выражения в (6.87), получаем формулу для определения КПД источника (АБ) при работе в системе с тиристорным преобразователем в режиме рекуперативного торможения: /*и[/.{1-7)-г }{\-у - 1.57,,) /с„(1 - У)-21 (6.93) Отметим, что при уо = О выражение (6.93) для тождественно (6.90). Рассмотрим случай заряда источника квазипостоя иным током, что будет иметь место при наличии в схеме конденсатора С, включаемого параллельно источнику. В этом случае, как и в тяговом режиме, для определения КПД контура - С необходимо учесть потери в фильтре. Для этого использовалось в качестве исходного выражение (6.60). Действующее значение тока конденсатора фильтра определяется на основе анализа зарядно-разрядных процессов в емкости. Мгновенные значения токов заряда ic2 и разряда ici имеют вид (рис. 56, в) ici=~Icj-Mc/2 + Mct/t, 0< ic2 - /с2 + Ме/2 - Met/(T - /„), ttT. Выразим средние значения токов конденсатора через среднее значение тока якоря тягового двигателя. Используя последнюю систему и уравнение заряда конденсатора CdUcldt = = / - /ц, где производная постоянна и может быть заменена отношением KUcIT (1 - т)» и с учетом того, что 1 I {I -Y)f получаем уравнения мгновенных токов конденсатора -1(1 - Д/с/2 + Met/и, Д/с/2 - Mct/(T - / J, Интегрируя эти уравнения, находим 1сэф = Я [у (1 - У) + aY/l2], (6.94) Поскольку при а == о, т. е. при отсутствии пульсаций тока в цепи источника формулы (6.94) и (6.64) тождественны, для определения потерь в фильтре АБ в рекуперативном режиме может использоваться выражение (6.65), которое в относительных единицах запишется следующим образом: ДЯс-(/*й/)т(1-Т)йся, (6.95) где кся = RsJfTir (пг - число параллельно включенных конденсаторов фильтра). Потери в источнике (режим заряда квазипостоянным током) определяются по формуле АР = тельных единицах Дощность, потребляемая контуром Е соответствии с выражением Ре-с = /cpt/cp X (1 - y) в относительных единицах /эф /-„ - /V а в относи- (6.96) С, определяется в I (Е~- 1гя) X Ре-с== Гк](\-~у)1кА\-у)-2Г (6.97) Таким образом, при протекании через источник к"азипостоян-ного тока в режиме рекуперации его КПД определяется выражением це-с = 1 ДР.. -4- ДР = 1 - /* (1 -V) /и(1 - V) (6.98) В заключение, используя формулу (6.2), применявшуюся при выводе общего КПД системы в тяговом режиме, получаем уравнение для определения КПД системы АБ-ИП-ДПТ в режиме импульсного рекуперативного торможения. Для системы АБ-ИП-ДПТ с транзисторным преобразователем без фильтра в цепи источника (6.2)запишется в виде Цтр = = 1 - (АРя~д + kAPno + кАРц)/Ря- Подставляя в это выражение сумму правых частей формул (6.19) и (6.79), а также формулы (6.80), (6.83) и (6.88) с учетом того, что - Ря/Рп - [fend - Y) - Г\/у [kjl-y)- 2/*]; (6.99) ks = Ря/Р: - [и (1 - Т) - /*!/( 1 - уГ 1Йи (1 - Y) - 2/*], (6.100) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 [ 33 ] 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 |