
- •Тяговый вентильный электропривод транспортных средств постоянного тока с асинхронными тяговыми двигателями
- •Троллейбус модели 5298
- •Вагон метро 81-720/721 «Яуза»
- •Технические характеристики
- •Тиристорно-импульсная система регулирования
- •Электровозы и электропоезда. Трехточечный инвертор
- •Реализация на транзисторах (Рис.3).
Вагон метро 81-720/721 «Яуза»
В 1993 году на московской станции метро «Полежаевская» был продемонстрирован экспериментальный состав нового типа «Яуза», состоявший из головных вагонов типа 81-720 и промежуточных типа 81-721. Этот состав с номерами вагонов 001—002-003-004-005 был итогом долгой работы коллектива Мытищинского машиностроительного завода. Состав был собран в 1990—1991 годах, а проектирование этих вагонов началось ещё раньше, в 1987 году.
Технические характеристики
Конфигурация — поезд из 8 моторных вагонов
Конструктивная скорость — 100 км/час
Число и номинальная мощность тяговых двигателей — 4× 115 кВт
Вместимость вагона при плотности 10 чел./м² — 330/350 чел.
Число мест для сидения — 40/40
Длина вагона — 20/19,21 м
Ширина вагона — 2,7 м
Начальное ускорение до 28 км/ч при максимальной нагрузке — 1,3 м/сек²
Максимальное замедление (электроторможение от 100 до 7 км/ч, электромеханическое от 7 до 0 км/ч) — 1,3 м/сек²
Рекуперация энергии — имеется, но не используется на практике так как тяговые подстанции не переоборудованы для приема рекуперируемой энергии.
Тиристорно-импульсная система регулирования
ТИСУ без драйверов по схеме
Тиристорный преобразователь (инвертор), изображённый на рисунке, выполнен на шести запираемых тиристорах по схеме Ларионова. Тяговый двигатель типа ДАТЭ-170-4У2.
В 2003 г был разработан вагон метро «Русичь». Электропривод содержит:
Электровозы и электропоезда. Трехточечный инвертор
При работе магистрального подвижного состава от сети постоянного тока значительной проблемой становиться задача созданий трехфазного инвертора напряжения на значительные входные напряжения – до 4000В. Для этих целей используют трехточечные инверторы. (Рис.2).
При выборе алгоритма управления ИН стараются уменьшить амплитуды высших гармоник токов в двигателе, а также тока тяговой сети. Для трехуровневого инвертора возможны два алгоритма управления тиристорами.
- Первый алгоритм предусматривает разнофазное управление двумя последовательными тиристорами. Например, выключение тиристоров подсоединенных к катодной и анодной шинам инвертора, можно производить с опережением на угол β, от момента выключения тиристоров подсоединенных к фазным обмоткам двигателя. В этом случае при включении тиристора Т4 ток фазы проходит через тиристор Т3 и диод Д2. Далее через угол β выключается тиристор Т4 и ток фазы замыкается через диод Д3 и Д4. В результате получаем ступенчатую кривую линейного напряжения на тяговом двигателе. Подобная форма линейного напряжения позволяет существенно снизить амплитуду 3 и 9 гармоник при β = 10 эл.град.
- Второй алгоритм предусматривает синфазное управление тиристорами обычное для трехфазного инвертора. Нулевая шина здесь служит для выравнивания напряжений по последовательно соединенным тиристорам.
Реализация на транзисторах (Рис.3).
Рис 3
Сравнение транзисторов и тиристоров. Сравнение электрических и механических характеристик тяговых преобразователей электропоездов серий 423.1 (на запираемых тиристорах GTO) и 423.2 (на биполярных транзисторах IGBT) показывает, что масса силового блока на транзисторах IGBT составляет 35 % массы такого же блока на GTO. При этом оба блока содержат одинаковое число конденсаторов промежуточного звена, поскольку переход от GTO к IGBT не требует увеличения емкости этого звена.. Общая масса преобразователя на IGBT на 20 % меньше, чем преобразователя на GTO, несмотря на то что первый включает в себя конденсаторы промежуточного звена, а во втором их нет, поскольку они смонтированы отдельно.
Сравнение модификаций тяговых преобразователей электропоезда серии 423 |
||
Характеристика |
423.1 (GTO) |
423.2 (IGBT) |
Электрические характеристики |
||
Мощность на ободе колеса в расчете на один SRBG, МВт |
1,2 |
|
Максимальный выходной ток, А |
750 |
700 |
Минимальное время включения, мкс |
80 |
16 |
То же, выключения, мкс |
180 |
10 |
тактовая частота 4QS, Гц |
184 500 |
|
Потери при номинальной нагрузке, кВт |
28 |
16 |
Механические характеристики блока SRBG |
||
Длина, м |
1,29 |
0,9 |
Высота, м |
0,55 |
0,41 |
Ширина, м |
0,54 |
0,48 |
Объем, дм3 |
383 |
177 |
Масса, кг |
1120 |
880 |
Анализируя данные, приведенные в табл. 1, можно сделать следующие выводы об экономических преимуществах техники IGBT:
более короткое минимальное время переключения делает возможным более быстрое отключение;
более высокая тактовая частота снижает содержание гармоник в кривой тока;
более низкие потери способствуют меньшим затратам на охлаждение и повышению КПД.
Как видно из приведенных данных, тяговый преобразователь на транзисторах IGBT может заменить преобразователь на запираемых тиристорах в любом из случаев применения. Благодаря низким потерям, особенно в режиме низких нагрузок, он значительно экономит затраты энергии на тягу. Повышенная тактовая частота позволяет использовать более компактное тяговое оборудование.