Расчет внешних характеристик инвертора

Внешняя характеристика инвертора – зависимость среднего значения выпрямленного напряжения U_дп выпрямительно-инверторного преобразователя от тока тягового двигателя I_т в режиме рекуперативного торможения.

На рис. 3.7 показана упрощенная схема электровоза с зонно-фазовым регулированием напряжения на двигателях для режима рекуперативного торможения.

Выпрямительно-инверторный преобразователь инвертирует постоянный ток I_т тяговых электродвигателей в ток переменный с частотой сети f_с. Возбуждение тяговых электродвигателей при торможении – независимое. Обмотки возбуждения всех тяговых двигателей обоих секций электровоза соединены последовательно и питаются от отдельной обмотки тягового трансформатора с напряжением U_вчерез управляемый выпрямитель ВУВ.

Рис. 3.7

В зоне высоких скоростей торможения тормозное усилие регулируется плавным изменением тока I_вобмоток возбуждения за счет изменения угла отпирания тиристоров ВУВ. В зоне средних и малых скоростей торможения – плавным изменением выходного напряжения  инвертора за счет изменения угла отпирания тиристоров ВИП при постоянном токе возбуждения.

Внешняя характеристика ВИП при работе его в режиме инвертирования с максимальными углами регулирования тиристоров определяется выражением

,         (3.37)

где δ – угол запаса инвертирования;

R_прп– приведенное к тяговой обмотке трансформатора ко всем параллельным ветвям тяговых электродвигателей эквивалентное сопротивление ВИП.

При работе тиристоров ВИП с максимальными углами регулирования сопротивление R_прпопределяется следующими выражениями:

для первой зоны регулирования

;                              (3.38)

для второй – четвертой зон регулирования

.                              (3.39)

Используя выражения (3.37)–(3.39) рассчитывают и строят внешние характеристики инвертора для 1–4 зон регулирования для режима работы тиристоров ВИП с максимальными углами регулирования. При расчете внешних характеристик угол запаса инвертирования следует принять равным δ = (20...25)º. Внешние характеристики четвертой зоны рассчитываются при α_р = 90...120º.

Внешняя характеристика ВИП – наклонная прямая. Выходное напряжение инвертора уменьшается при увеличении тормозного тока. Наибольший наклон имеет характеристика четвертой зоны регулирования, на которой индуктивное сопротивление обмоток трансформатора наибольшее.

При управлении тиристорами ВИП по закону δ = const в процессе торможения при изменении тормозного тока не будут обеспечены условия электрической устойчивости. Для обеспечения электрической устойчивости в цепи двигателей вводят дополнительные резисторы с сопротивлением r_доп, которые также улучшают распределение тормозных токов по параллельно работающим генераторам. Минимальная величина сопротивления этих резисторов должна быть такой, чтобы внешняя характеристика инвертора перестала быть падающей:

,    (3.40)

где индуктивные сопротивления обмоток тягового трансформатора берутся для четвертой зоны регулирования.