5. Выпрямительно-инверторный преобразователь

Упрощённая схема выпрямительно-инверторного преобразователя (ВИП) представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 – Упрощённая схема ВИП

Параметры выпрямительно-инверторного преобразователя выбирают с учётом принятых решений о схеме силовой цепи. Параметры полупроводниковых приборов обозначаются по ГОСТ 20332 – 84. Для расчёта необходимы следующие исходные данные.

Напряжение на тиристорных плечах ВИП.

На рисунке 4 представлены упрощённые схемы ВИП для 1÷4 зон регулирования для двух полупериодов питающего напряжения. Тиристорные плечи, находящиеся в проводящем состоянии, показаны на рисунке утолщёнными линиями. Действующие значения напряжений секций тяговой обмотки обозначены: секции I и секции II – U_Т; секции III - 2U_Т.

В таблице 4 приведены амплитудные значения напряжения на тиристорных плечах ВИП в зависимости от зоны регулирования и полупериода питающего напряжения. Значения напряжений даны при следующих допущениях:

1. напряжение в контактной сети номинальное;

2. тиристоры – идеальные ключи;

3. углы регулирования тиристорных плеч α_р < 90º.

В таблице 5 представлены максимально возможные в эксплуатации напряжения на тиристорных плечах ВИП. Коэффициент учитывает возможное повышение напряжения контактной сети выше номинального. Амплитудное значение импульсных перенапряжений принимается равным величине импульсного пробивного напряжения полупроводникового ограничителя напряжения (ПОН), подключённого к тяговой обмотке трансформатора.

Расчётный ток тягового электродвигателя определяется для грузовых электровозов по условию реализации максимального коэффициента сцепления (рисунок 2).

Число полупроводниковых приборов в одном плече ВИП определяется в соответствии с таблицей 6.

а) 1 зона регулирования в) 3 зона регулирования

1-й полупериод 2-й полупериод 1-й полупериод 2-й полупериод

б) 2 зона регулирования г) 4 зона регулирования

1-й полупериод 2-й полупериод 1-й полупериод 2-й полупериод

Рисунок 4 – Упрощённые схемы ВИП для 1÷4 зон регулирования для двух полупериодов питающего напряжения

Таблица 4 – Амплитудные значения напряжения на тиристорных плечах ВИП (напряжение контактной сети – номинальное)

Зона регулиро- вания	Полу- период	Тиристорные плечи
		VS1	VS2	VS3	VS4	VS5	VS6	VS7	VS8
1		2· UT обратное	·UT прямое	·UT обратное	0	0	·UT обратное	2· UT прямое	2· UT обратное
		·UT прямое	2· UT обратное	0	·UT обратное	·UT обратное	0	3· ·UT обратное	2· ·UT прямое
2		2· ·UT	0	·UT	·UT	0	2· ·UT	2· ·UT	4· ·UT
		0	2· ·UT	·UT	·UT	2· ·UT	0	4· ·UT	2· ·UT
3		4· ·UT	·UT	3· ·UT	0	2· ·UT	·UT	0	3· ·UT
		·UT	4· ·UT	0	3· ·UT	·UT	2· ·UT	3· ·UT	0
4		4· ·UT	0	3· ·UT	·UT	2· ·UT	2· ·UT	0	4· ·UT
		0	4· ·UT	·UT	3· ·UT	2· ·UT	2· ·UT	4· ·UT	0

Таблица 5 – Максимально возможные в эксплуатации напряжения на тиристорных плечах ВИП

Напряжение на тиристором плече ВИП	Тиристорные плечи ВИП
	VS1,VS2	VS3,VS4	VS5,VS6	VS7,VS8
Амплитудное (при номинальном напряжении в контактной сети)
Амплитудное (при максимальном напряжении в контактной сети)
Амплитудное импульсных перенапряжений (атмосферных и коммутационных)

Таблица 6 – Число полупроводниковых приборов в одном плече ВИП

Число полупроводниковых приборов в плече ВИП		Тиристорное плечо ВИП
		VS1, VS2, VS7, VS8	VS3, VS4	VS5, VS6
Последовательно включённых
Параллельно включённых

_{Основные параметры выбранных тиристоров:}

_{тип тиристора Т353-800, тип охладителя 0153;}

Расшифровка терминов:

– повторяющееся импульсное обратное напряжение;

– повторяющийся импульсный обратный ток;

– максимально допустимый средний прямой ток;

– динамическое сопротивление;

– тепловое сопротивление переход-корпус;

– критическая скорость нарастания напряжения в закрытом состоянии;

– критическая скорость нарастания тока в открытом состоянии.

– повторяющееся импульсное обратное напряжение, определяемое классом прибора;

– коэффициент, учитывающий неравномерность распределения напряжения по последовательно соединенным полупроводниковым приборам;

– неповторяющееся импульсное обратное напряжение, указываемое в справочных данных по прибору (обычно );

– число параллельно включенных двигателей, питающихся от выпрямительно-инверторного преобразователя;

– максимально допустимый средний ток полупроводникового прибора, работающего в однофазной однополупериодной схеме выпрямления с активной нагрузкой при частоте 50 Гц, синусоидальной форме тока с углом проводимости 180° в установившемся тепловом состоянии;

– коэффициент, учитывающий подогрев охлаждающего воздуха в преобразователе при последовательном расположении нескольких охладителей;

– коэффициент, учитывающий неравномерность деления тока по параллельным цепям полупроводниковых приборов при наличии делителей тока.

Тип и класс прибора выбирают по минимальной стоимости ВИП на основании сравнения вариантов по таблице 7. При выполнении курсового проекта ограничиваются одним вариантом без определения стоимости выпрямителя.

Таблица 7 – Число приборов в ВИП

Тип прибора						Число приборов в ВИП
	по таблице 6		округленно	по таблице 6	округленно
Т353-800	1,64	1,73	2	2,31	3	40

Полученные значения и округляют до ближайшего большего целого числа.

Сопротивление резисторов, шунтирующих последовательно соединенные приборы VS1, VS2:

(1.5.1)

где – амплитуда напряжения, приложенного к тиристорному плечу (таблица 5);

– наибольшее допустимое повторяющееся напряжение тиристора;

– наибольший обратный ток.

Сопротивление резисторов, шунтирующих последовательно соединенные приборы VS3, VS4:

(1.5.2)

Сопротивление резисторов, шунтирующих последовательно соединенные приборы VS5, VS6:

(1.5.3)

Мощность шунтирующего резистора для VS1, VS2:

(1.5.4)

Мощность шунтирующего резистора для VS3, VS4:

(1.5.5)

Мощность шунтирующего резистора для VS5, VS6:

(1.5.6)

Ёмкость конденсаторов, шунтирующих соединенные последовательно тиристоры VS1, VS2:

(1.5.7)

где –возможная наибольшая разность зарядов восстановления последовательно включённых приборов.

Ёмкость конденсаторов, шунтирующих соединенные последовательно тиристоры VS3, VS4:

(1.5.8)

Ёмкость конденсаторов, шунтирующих соединенные последовательно тиристоры VS5, VS6:

(1.5.9)

Схема включения RC - цепочек показана на рисунке 5.

Рисунок 5 – Схема включения RC - цепочек