Перетворюючі агрегати з штучною комутацією

Випрямлячі і інвертори, в яких поліпшення енергетичних показників досягається зміщенням моменту комутації вентилів у бік випередження за допомогою допоміжного джерела ерс, є перетворювачами з штучною комутацією. Таким джерелом, як правило, являється конденсатор, який вводиться безпосередньо в схему перетворювача і перезаряджається робочим струмом в інтервалах між черговими комутаціями.

Розрізняють два типи перетворювачів з штучною комутацією: двоступінчатою і одноступінчатою. У схемах з двоступінчатою штучною комутацією допоміжне джерело ерс (конденсатор) періодично підключається до основних вентилів перетворювача за допомогою допоміжних вентилів. Такі схеми можуть бути реалізовані тільки на керованих вентилях.

У потужних перетворюючих установках доцільніше використання схем з одноступінчатою штучною комутацією Широко відомими варіантами перетворювачів такого типу є компенсовані випрямні агрегати, розроблені в Київському і Челябінському політехнічних інститутах (схеми КПИ і ЧПИ)[Бородулин, 1983 372 /id]. Ці агрегати виконуються за шестифазною схемою із зрівняльним реактором і містять в силовому ланцюзі комутуючі конденсатори, що працюють на подвійній і потрійній частоті по отноше нию до частоти живлячої напруги.

З урахуванням перспективності застосування на тягових підстанціях перетворюючих агрегатів за мостовими схемами Уральське відділення ВНІІЗТа і Свердловська залізниця розробили мостові компенсовані випрямні і випрямляючо-інверторні агрегати з конденсаторами, включеними послідовно в ланцюг змінного струму перетворювачів.

Практичне використання перетворювачів з послідовно включеними конденсаторами стримувалося із-за небезпеки виникнення значних перенапружень на конденсаторах і вентилях при аварійних режимах [2]. У розроблених перетворювачах цей недолік усунений підключенням паралельно конденсаторам реакторів, що насичуються, із замкнутим феромагнітним осереддям[Бородулин, 1983 372 /id]. Наявність реакторів проявляється тільки при аварійних режимах. У цих режимах внаслідок насичення сталі значно знижується індуктивність реакторів і забезпечується обмеження напруги на конденсаторах. Короткочасний режим роботи реакторів в насиченому стані лише до моменту відключення агрегату захистом дозволяє понизити їх типову потужність до 3-4% типової потужності перетворюючого трансформатора. В порівнянні з раз-рядниками реактор, що насичується, має ту перевагу, що він може бути виготовлений з розрахунком на будь-яку (у тому числі і низьку) напругу насичення і здатний розсіяти без ушкоджень значні запаси енергії, накопиченої в конденсаторах. Додатковою перевагою такого захисту є відсутність дуги і ста-бильність уставки спрацьовування.

У схемі компенсованого випрямляча з серійним трансформатором (рис. 13.5, а) пристрій компенсації реактивної потужності, що містить конденсатори С і реактори РН, що насичуються, включений між виводами вентильної обмотки і мостом.

Рис. 13.5.Схема компенсованого випрямляча з послідовно включеними конденсаторами при з'єднанні вентильної обмотки в трикутник (а) і зірку з роз'єднаною нейтраллю (б)

Можливий інший варіант виконання компенсованого випрямляча з включенням конденсаторів в ланцюг змінного струму перетворювача з боку роз'єднаної нейтралі вентильної обмотки трансформатора, сполученої в зірку (рис. 13.5, б). В цьому випадку використовують спеціальний перетворювальний трансформатор, обладнаний трьома додатковими виводами Х, У, Z. Таке виготовлення агрегату дозволяє збільшити одиничну потужність конденсаторів в компенсуючому пристрої, що дає істотне зменшення габаритних розмірів батареї і її вартості. При цьому фази батареї сполучають між собою в трикутник, до вершин якого підключають трифазний реактор, що насичується.

Для поліпшення енергетичних показників випрямляючо-інверторних агрегатів тягових підстанцій на базі перетворювача ВИПЭ-2УЗ розроблений і введений в експлуатацію на ряді тягових підстанцій компенсований випрямляючо-інверторний агрегат (рис. 13.6).

Рис. 13.6Схема компенсованого випрямляючо-інверторних агрегату

У силовій схемі компенсованого агрегату є два трифазних моста, сполучених між собою зустрічно-паралельно. Инверторный міст И зібраний на тиристорах, випрямляючий міст В - на некерованих вентилях. Перетворювальний трансформатор ТП для компенсованого агрегату має спеціальне виконання. Його особливість полягає у відокремленні нуля вентильної обмотки і наявності на кришці додаткових виводів Х, У, Z. Окрім цього, напруга вольтодобавочноъ обмотки зменшена з 25 до 10% в порівнянні з напругою серійного трансфор-матора.

Трифазна батарея конденсаторів, призначена для компенсацыъ реактивної потужності, підключена до розімкнених нейтральних виводів вентильної обмотки трансформатора. При такій схемі конденсатори включені послідовно в головний ланцюг змінного струму як випрямляча, так і інвертора. Завдяки цьому забезпечюэться поліпшення енергетичних показників і характеристик агрегату.

Для обмеження напруги на конденсаторах при короткому замиканні випрямляча і двофазних перекиданнях інвертора паралельно конденсаторам включені реактори РН.

Захист перетворюючого агрегату від аварійних струмів при порушениях режиму роботи інвертора і наскрізних пробоях фаз випрямляча здійснюється швидкодіючими вимикачами БВ1, БВ2 і БВЗ, БВ4.

Можливі два режими роботи компенсованого випрямляючо-інверторного агрегату - з відключенням випрямляючої його частини швидкодіючими вимикачами БВЗ і БВ4 під час переходу агрегата в інверторний режим; без перемикань на стороні постійного струму. При неперемиканому режимі швидкодіючі вимикачі БВ1-БВ4 включені постійно. Імпульси управління можуть надходити на тиристори інвертора безперервно або по команді датчика, що спрацьовує при появі на міжпідстанційній зоні рекуперуючого електровоза. При постійній подачі імпульсів неперемикаємий агрегат має здатність безінерційно переходити з випрямляючого режиму роботи в інверторний і навпаки, причому чергування роботи випрямляючої і инверторної груп вентилів здійснюється природним чином залежно від напруги в контактній мережі.

Завдяки нерівності миттєвих значень напруги випрямляча і інвертора між ними в неперемикаємому режимі протікають зрівнюючі струми, які обмежуються індуктивністю реакторів РИ1, РИ2 і вибором відповідного початкового кута відмикання тиристоров інвертора. Реактори РП1, РП2 призначені для зниження радіоперешкод.

Дата добавления: 2017-01-13