Конденсаторы звена постоянного тока

Конденсаторы звена постоянного тока используются для накопления энергии и стабилизации напряжения звена постоянного тока. Их наличие необходимо для защиты инверторов тяговых преобразователей от пульсаций напряжения в контактной сети.

Поэтому можно сказать, что конденсатор энергетически отделяет магистраль питания от нагрузки.

Каждое звено постоянного тока имеет пять конденсаторов по 1 мкФ. Конденсаторы (Рисунок 4.23) установлены непосредственно на шинах звена постоянного тока

Рисунок 4.23 – Конденсатор звена постоянного тока

Фильтр конденсатор

Фильтр-конденсатор аналогичен конденсатору звена постоянного тока. Цепь фильтра, состоящая из конденсаторов (рисунок 4.24), ограничивающего резистора и дросселей (не являющихся частью конструкции тягового преобразователя), предотвращает воздействие перегрузки контактной сети на напряжение звена постоянного тока и служит в качестве энергетического накопителя, сглаживающего колебания напряжения в звене постоянного тока и сводящего к минимуму ответный сигнал цепи в контактную сеть.

Батарея фильтр - конденсаторов имеет суммарную емкость 7,56 мФ.

Рисунок 4.24 Фильтр-конденсатор

Жесткий шунтирующий вентиль

Жесткий шунтирующий вентиль (Рисунок 4.25) является защитным модулем. Он представляет собой короткозамкнутый тиристор, с собственной управляющей электроникой и прерывателем. Жесткий шунтирующий вентиль (СВН) используется только в критических ситуациях для инверторов тяговых преобразователей. Он быстро разряжает цепь звена постоянного тока и поглощает накопленную энергию электродвигателей и линии питания во избежание повреждения других компонентов.

Рисунок 4.25 - Модуль шунтирующего вентиля

Жесткий шунтирующий вентиль срабатывает по сигналу бока управления тяговым преобразователем.

Условия срабатывания защиты:

- сигнал об ошибке с генераторов стробирующих импульсов на биполярных транзисторах с изолированным затвором, (контроль за процессом установки тягового преобразователя);

- потеря питания 24 В на шунтирующий вентиль;

- скорость изменения напряжения в звене постоянного тока очень высока;

- избыточный ток на фазах электродвигателя.

Импульсный инвертор

Импульсный инвертор состоит из однофазных модулей. Инвертор обеспечивает трехфазный переменный ток с регулируемой частотой и напряжением на выходных клеммах U, V, W. Принципиальная схема импульсного инвертора показана на рисунке 4.26.

Рисунок 4.26 – Электрическая схема импульсного инвертора

В принципе, биполярные транзисторы с изолированным затвором можно упрощенно описать как очень быстрые переключатели. Используя эту модель, можно представить, что три выходные клеммы: U, V, W условно переключаются на '+' или '-' емкости цепи напряжения звена постоянного тока. Схема переключения (Рисунок 4.26) выбрана таким образом, что появляется синусоидальный сигнал.

На рисунке 4.27 показаны напряжения между двумя клеммами. Максимально возможная амплитуда сопряженного выходного напряжения зависит от уровня напряжения звена постоянного тока Ud.

Рисунок 4.27 – Напряжения между двумя клеммами в полном рабочем цикле импульсного инвертора

Среднеквадратичное значение выходного тока может регулироваться путем изменения коэффициента использования преобразователя на биполярных транзисторах с регулируемым затвором. Частота повторений формы кривой выходного напряжения соответствует выходной частоте импульсного инвертора.

Рисунок 4.28 – Инвертор в режиме синхронизации

Рисунок 4.29 – Положение фаз напряжения и тока при торможении

При торможении направление крутящего момента на валу электродвигателя противоположно направлению вращения. Напряжение и ток сильно смещены по фазе (Рисунок 4.29). Благодаря основному напряжению импульсный инвертор может усиливать такой фазовый сдвиг между напряжением и током.