54. Фазовое и зонно-фазовое регулирование выпрямленного напряжения на эпс переменного тока.

1)Фазовое регулирование выпрямленного напряжения в тиристорном выпрямителе

Особенность выпрямления: все его плечи управляемы, состоят из тиристоров. Фазовое регулирование выпрямительного напряжения достигается за счет изменения времени (угла) задержки открытия тиристорных плеч, относительно начала полупериода.

Схема подключения цепи управления тиристора: .

Идеальный случай: L_TV=0; R_TV=0; L_LC=∞; R_d=0.

Переключение тока в тиристорных плечах происходит мгновенно. Пульсации выпрямленного тока сглаживаются полностью.

, α – угол задержки открытия тиристора относительно начала полупериода (угол регулирования).

Диапазон регулирования: ..

Выпрямленное напряжение: .

При α=π/2; U_d=0. При α=0; U_d=U_d0.

Коэффициент мощности: . υ≈0,9. К_п=1. cosφ=cosα; χ= χ₀cosα; χ₀= υК_п. . В схеме с плавным регулирование коэффициент мощности ниже, чем в схеме со ступенчатым регулированием.

Реальный случай: L_TV≠0, R_TV≠0, L_LC≠∞, R_d≠0. Из-за наличия активного и индуктивного сопротивления в цепях переменного тока, коммутация токов в тиристорах происходит не мгновенно, а в течение определенного времени (γ>0). Кривой выпрямленного токаI_d появляются пульсации.

Коэффициент мощности: К_п<1; χ_0.реал.<0,9. «+»: -бесконечное количество позиций регулирования напряжения ТЭД (зона регулирования). –простота схемы и системы управления. «-»: -низкий коэффициент мощности при больших углах α.

Простое фазовое регулирование выпрямленного напряжения ТД в «чистом» виде на ЭПС не применяется.

2)Зонно-фазовое регулирование выпрямительного напряжения

Применяется на электровозах ВЛ80Р, ВЛ65, ВЛ85, ЭП1, 2ЭС5К. Вторичная обмотка тягового трансформатора разбивается на несколько секций, к выводам которых подключают тиристорные плечи выпрямительного преобразователя. Обычно применяют 4-х зонное регулирование напряжения с разбивкой вторичной обмотки на секции с напряжениями ΔU, ΔU, 2ΔU.

1-я зона регулирования: Регулирование начинается со средней секции ТТ с напряжением ΔU в пределах 1-й зоны работают тиристорные плечи VS3-VS6, причем плечи VS3 и VS5 работают как диод, т.е. открываются в начале соответствующего полупериода сигналом с фазой α₀. α₀=9⁰эл.

На VS3, VS5 приходит сигнал с фазой α₀, а на плечи VS4, VS6 приходит сигнал с фазой α_р.

В промежуток времени t от 0 до α_р напряжение на двигатель не подается. В схеме создается буферный контур для протекания тока тягового двигателя в один полупериод через плечи VS3, VS4, во второй: VS5,VS6.

В промежуток времени от α до π на двигатель подается напряжение от средней обмотки ТТ. Выпрямительное напряжение: . Диапазон регулирования:

; .

2-я зона регулирования: К средней секции вторичной обмотки добавляется маленькая левая секция с напряжением ΔU. В пределах зоны работают 2 выпрямленных моста: 1)1-й мост-VS3÷VS6. Создает малый контур выпрямленного тока с напряжением ΔU. 2)2-й мост- VS1,VS2,VS5,VS6. Создает большой контур протекания выпрямленного тока с напряжением 2ΔU. Переключение с малого контура на большой осуществляется тиристорами VS1,VS2. На который приходит сигнал с фазы α_р. Плечи VS3÷VS6 открывается в начале полупериода, на них приходит сигнал с фазой α₀.

В промежуток времени t от 0 до α_р: двигатель питается от средней секции вторичной обмотки ТТ напряжением ΔU через плечи VS3,VS6,а в другой: VS4, VS5.

В промежуток времени t от α_р до π двигатели питаются от 2-х малых секций напряжением 2ΔU через плечи VS2,VS5 (VS1,VS6).

Выпрямительное напряжение во 2-й зоне: .

Диапазон регулирования: α_р=π ÷ α₀, U_d2=U_d01÷ U_d02.

3-я зона регулирования: На границе 2-й и 3-й зоны регулирования, при достижении углом αр фазы α0 в течение одного полупериода происходит синхронный переход с 2-х малых секций ΔU+ΔU на большую секцию 2ΔU. В пределах 3-й зоны работают 2 выпрямительных моста. 1)VS5÷VS8 – Создает малый контур для протекания выпрямленного тока с напряжением 2ΔU. 2) VS3,VS4,VS7,VS8 – Создает большой контур протекания выпрямленного тока с напряжением 3ΔU. Переключение с малого контура на большой выполняется тиристорами VS3,VS4, на который приходит сигнал с фазой α_р. Плечи VS5÷VS8 открываются в начале полупериода с фазой α₀. В промежуток времени t от 0 до α_р на двигатель подается напряжение 2ΔU через плечи VS5, VS8 (VS6, VS7). В промежуток времени t от α_р до π на двигатель подается напряжение 3ΔU через плечи VS3,VS8 (VS4,VS7).

Выпрямленное напряжение: .

Диапазон регулирования: α_р=π ÷ α₀, U_d2=U_d02 ÷ U_d03.

4-я зона регулирования: В пределах зоны работает 2 выпрямленных моста:

1)Образован тиристорами VS3-VS4,VS7-VS8. Этот мост создает малый контур протекания выпрямленного тока, напряжением 3ΔU.

2)Создается тиристорами VS1-VS2,VS7-VS8. Этот мост создает большой контур протекания выпрямленного тока с напряжением 4ΔU.

Переключение с малого контура на большой производится плечами VS1-VS2, на которой приходит отпирающий сигнал с фазой α_р, плечи VS3-VS4, VS7-VS8 отпирается в начале полупериода сигналами фазой α₀.

Выпрямленное напряжение:

Диапазоны регулирования: 2p= π ÷ α_0; U_d4=U₀₃ ÷ U_d04.

«+»: -Более высокий коэффициент мощности по сравнению с простым фазовым регулированием.

«-»: -Более сложная конструкция тяговой обмотки ТТ; -Большее количество тиристорных плеч;

3)Более сложная система управления выпрямленным преобразователем.