|
| |
|
Главная Журналы Ър; Перс  0,2 0,4 0,6 0,8 Рис. 75.   / \ 0,2 0,4 0,6 Рис. 76. системы мало зависит от частоты, но принимает при этом самые малые значения. Зависимости КПД системы с фильтром в цепи АБ и без него от скважности при различных частотах показаны на рис. 75, что позволяет легко провести сравнение их энергетических характеристик. Для высоких частот (более 2,5 кГц) кривые для КПД системы с фильтром в цепи АБ л]трс = = Ф (у) и системы без фильтра vp = ф (у) [идентичны, а на малых частотах при прочих равных условиях у iispc значения выше, чем у ц:р. Прн этом для малых у предпочтительнее низкие частоты как для пяс, так и для цр- Частотные характеристики системы с (1)ИЛьтром в цепи источника питания отличаются от характеристик системы без (})ильтра при частотах менее 1 кГц. Особенно большая разница имеет место при / < 300 Гц для больших значений скважности и тока нагрузки. При частотах, превышаюш,их 2,5 кГц, зависимости цурс = Ф if) и r]sp = ф (Л совпадают. Рассмотрим энергетические показатели системы автономного привода с тиристорным преобразователем. Зависимости КПД такой системы с фильтром в цепи АБ от скважности приведены на рис. 76. Эти зависимости имеют параболический характер с зоной максимума, которая для всех частот и токов соответствует значениям скважности из интервала 0,2 < у < 0,4. При этом для малых токов КПД системы резко увеличивается при скважностях 0,170,4 и плавно убывает при 0,4 < у < 0,9, а для больших токов при 0,3 < < у < 0,9 КПД системы убывает более резко. Из сравнения функций црс, которые также приведены на рис. 76, с функциями цхтрс можно заключить, что система с транзисторным преобразователем имеет значения КПД более высокие, VzpCtTPC  мчкс Рис. 77.  чем система с ТП особенно для малых токов и скважностей, а с увеличением скважности различие значений т]урс и TizT-pc невелико. На рис. 77 показаны зависимости КПД от тока нагрузки для систем с транзисторным и тиристорным преобразователями. В обоих случаях для низких частот (100 Гц) функции Шр(. = Ф (*) и y]zTpc - ф (/*) 1юсят параболический характер и имеют максимальные значения КПД, которые с ростом скважности умень[иаются и сдвигаются в сторону больших токов. Отметим, что в области малых частот и токов КПД тнрнсторной системы выше, чем у системы с транзисторным преобразователем; это видно также и из частотных характеристик (рис. 78). Для / = 100 Гц зависимости КПД тиристорной и транзисторной систем от тока нагрузки практически прямолинейны и убывают с ростомтокаи скважности, При этом для всех прочих равных условий Цу:рс > Штрг- Анализ -зависимостей КПД от частоты проведем, основываясь на графиках црс = ф (/) и цтрс = Ф (/). представленных на рис. 78. При малых скважностях (у < 0,5) КПД тиристорной системы интенсивно убывает в области малых частот при малых токах нагрузки, а при больших токах нагрузки (/ > 0,5/макс) убывание цгрс больше проявляется в области высоких частот. Для больших скважностей Шрс и т]7-рс с увеличением частоты заметно возрастают особенно для малых токов. Таким образом, исходя из проведенного выше анализа, можно сделать общие выводы. 1. Ввиду возможности изменения частотного диапазона в процессе управления режимами работы преобразователя целесообразно применять емкостной фильтр в цепи АБ, что существенно улучшает энергетические показатели системы, особенно в области низких частот. 2. Диапазоном частот, которому соответствуют максимально возможные значения КПД системы с транзисторным преобразователем, следует считать диапазон 1:/5 кГц. 3. Для обеспечения достаточно эффективной рекуперации энергии в батарею необходимо придерживаться режимов, для которых у 0,5; / 0,7/макс, а частота соответствует диапазону, указанному в п. 2. Однако при у 0,2 КПД системы резко уменьшается практически для всех токов при больших частотах. Поэтому при необходимости проведения рекуперации энергии в батарею при у 0,2 следует производить переключение преобразователя на малых частотах, а именно 100 < / 500 Гц. 4. Поскольку реализация режимов рекуперативного торможения с большими значениями КПД системы предполагает использование лишь части энергии, которой обладает машина в начальный момент торможения, логично заключить, что интенсивность торможения обратно пропорциональна эффективности рекуперации энергии в источник питания. 5. Энергетические показатели системы с тиристорным преобразователем в режиме рекуперативного торможения уступают соответствующим показателям транзисторной системы за исключением режимов малых токов в области низких частот (/<0,2/,зкс; /< 300 Гц). 6. Наиболее целесообразным диапазоном частот переключения тиристориого преобразователя в системе привода электромобиля для режима рекуперативного торможения является диапазон 200 / 500 Гц. 7. Эффективная рекуперация энергии в АБ имеет место при / < 0,4/акс; У 0,5 и частотах, указанных в п. 6. 8. Наиболее неблагоприятные режимы рекуперации воз пикают при малых токах (/ 0,3/макс) в области низких частот (/< 200 Гц) практически для всех значений у, а также для больших токов (/ > 0,5/макс) и малых значений скважности (у 0,3) в области больших частот (/ > 500 Гц). Кроме того, следует отметить, что поскольку проведенный анализ включает в себя исследование влияния на КПД системы АБ-ИП-ДПТ как частоты, так и скважности, сделанные выше выводы правомерны для любых известных способов импульсного регулирования. Таким образом, результаты анализа энергетических показателей в функции параметров управления преобразователем, полученные в параграфах 3 и 4 данной главы соответственно для тягового и рекуперативного режимов, позволили сформулировать ряд частных и общих выводов и рекоменда-  дни, имеющих целью повышение энергетической эффективности как отдельных элементов, так и систем автономных приводов в целом в произвольных режимах работы. Однако реализация задачи повышения эффективности автономных тяговых приводов потребует разработки функционально мощных систем управления и соответствующего алгоритмического обеспечения, которое должно в полной мере учитывать полученные выше результаты. г лава седьмая СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ постоянного НАПРЯЖЕНИЯ 1. Общие сведения Системы управления в преобразовательной технике занимают чрезвычайно важное место, хотя нередко при рассмотрении вопросов функциональной многосторонности, схемотехнической и энергетической оптимальности, надежности и т. д. по отношению к преобразовательным устройствам системам управления не уделяется должного внимания. Однако именно функциональными возможностями системы управления определяется многорежимность работы преобразователя, качество и быстродействие параметрических занхит (по току, напряжению, скорости нарастания тока) как в цепях самого преобразователя, так и в цепях внешних устройств. Надежность реального преобразователя всегда учитывает конкретное значение надежности системы управления. И тем не менее в преобразовательной технике еш.е применяется «метод суперпозиции» к комплексу преобразователь - система управления, т. е. рассмотрение, исследование и проектирование преобразователей и систем управления осушествляется раздельно, вне охвата целевым единством. В настояш,ее время эволюция элементной базы, происшедшая за последние 20 лет, обеспечила возможность построения функционально мощных средств управления на базе микропроцессоров. При этом задачи исследования систем с импульсными преобразователями, а также задачи разработки алгоритмов и программ для микропроцессорных систем управления должны быть подчинены единой цели и решаться совместно. Очевидно только в этом случае может быть достигнут эффект оптимизации в соответствии с выбранным критерием. Такой подход к повышению эффективности автономных объектов преобразовательной техники средствами управления, ориентированными на системную энергетическую оптимизацию этих объектов, значительно сокращает время соответствующих разработок и величину капиталовло- женнй по сравнению с затратами на разработку новых кон-структорско-технологнческих решений для устройств равноценной эффективности. Отметим, что в ряде случаев целесообразно применять системы управления с менее сложными уровнями организации при использовании традиционной элементной базы. При этом, однако, независимо от сложности структуры и широты функциональных возможностей системы управления должны отвечать следующим общим требованиям: обеспечивать управление преобразователем по заданному способу импульсного регулирования; широкий диапазон регулирования, определяемый типом преобразователя и режимом его работы; необходимую амплитуду, длительность и крутизну переднего фронта управляющих импульсов для надежного включения полупроводниковых приборов преобразователя; работу преобразователя без к. з. аккумуляторной батареи; высокое быстродействие управления; система должна быть малогабаритной, экономичной, надежной, простой в исполнении и удобной в эксплуатации. Кроме перечисленных общих требований к системе управления в низковольтном аккумуляторном электроприводе предъявляется весьма важное специфическое требование - она должна быть работоспособной при изменении напряжения аккумуляторной батареи в 2-3 раза. 2. Транзисторные системы управления Известно, что при импульсном управлении преобразователями постоянного напряжения применяются различные способы регулирования (6.69): с постоянными нродолжительностями периода Т = С, импульса Т = CJy и паузы Т = Сз/(1 - у); с переменными длительностями импульса и периода rC/yd-y), (7.1) где Cl, Со, Сз, С4 - постоянные регулирования. В случае, когда необходимо обеспечить минимальную пульсацию тока в определенном диапазоне регулирования, регулирование осуществляется по более Сложной функции 7 = Ф (у). Следует отметить, что четвертый способ регулирования дает возможность поддержания постоянной величины пульсаций тока двигателя в преобразователях с выходной сглаживающей индуктивностью. Сравнение пульсаций выходного тока при разных способах регулирования в реальных преобразователях показывает, что минимальные пульсации выходного 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 |