ОТЧЕТ МЭК

ПУБЛИКАЦИЯ 411-2

Первое издание 1978

СИЛОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ТЯГИ

Часть 2. ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ

1 987

ОТЧЕТ МЭК

ПУБЛИКАЦИЯ 411—2

Первое издание 1978

СИЛОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ТЯГИ

Часть 2. ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ

1987

Советскому комитету МЭК предоставлено право издавать стандарты МЭК на русском языке.

Стандарты МЭК подготавливаются специализированными техническими комитетами, рассматриваются всеми странами — членами МЭК и, являясь выражением Международного опыта в соответствующей области электротехники, отражают согласованную международную точку зрения.

Имеется в виду, что страны—члены МЭК, должны стремиться к согласованию национальных стандартов со стандартами МЭК в максимальной степени, которая допускается условиями каждой страны.

Издание стандартов МЭК на русском языке имеет целью ознакомление с ними всех заинтересованных организаций, широких кругов советских специалистов и инженерно-технической общественности.

При пользовании стандартами МЭК следует иметь в виду, что они не могут заменять действующие в Советском Союзе государственные и другие обязательные к соблюдению нормативные документы.

2

Пересмотр настоящего стандарта

Техническое содержание стандартов МЭК постоянно пересматривается Международной электротехнической комиссией, что позволяет отражать современное состояние техники.

Информацию о ходе пересмотра, издании пересмотренных стандартов МЭК и изменениях к ним можно получить в национальных комитетах МЭК и из следующих источников:

Бюллетеня МЭК (издается ежеквартально);

Отчета о деятельности МЭК (издается ежегодно);

Каталога публикаций МЭК (издается ежегодно).

Термины, используемые в настоящем стандарте

Общетехнические термины приведены в Публикации МЭК 50 «Международный электротехнический словарь» (МЭС), издаваемой в виде отдельных глав, каждая из которых относится к определенной области электротехники. Общий алфавитный указатель издан отдельной книгой. Подробную информацию о МЭС можно получить по специальному запросу.

Термины и определения, содержащиеся в настоящем стандарте, либо взяты из МЭС, либо специально одобрены для целей настоящего стандарта.

Графические и буквенные обозначения

Графические и буквенные обозначения и другие символы, принятые МЭК, приведены в следующих публикациях МЭК:

27 «Буквенные обозначения, применяемые в электротехнике»;

117 «Рекомендуемые графические обозначения».

Символы и обозначения, содержащиеся в настоящем стандарте, либо взяты из Публикаций МЭК 27 или 117, либо специально одобрены для целей настоящего стандарта.

3

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие

Введение

1.    Область распространения и назначение

2.    Общие положения

2.1.    Схемы соединений, применяемые на электроподвижном составе

2.2.    Способы фазового управления

2.3.    Рабочие режимы

3.    Характеристики при симметричном управлении одноступенчатым однородным преобразователем

4.    Характеристики одноступенчатого неоднородного преобразователя

5.    Каскадное соединение

Приложение А Приближенная оценка характеристик при каскадном соединении

4

МЕЖДУНАРОДНАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ КОМИССИЯ

СИЛОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ТЯГИ

Часть 2. ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ

ПРЕДИСЛОВИЕ

1.    Официальные решения или соглашения МЭК по техническим проблемам, подготовленные техническим комитетом, в которых представлены все заинтересованные национальные комитеты, выражают по возможности точно международную точку зрения по рассматриваемым вопросам.

2.    Эти решения в форме международных стандартов принимают все национальные комитеты.

3.    В целях содействия международной унификации МЭК выражает пожелание, чтобы все национальные комитеты при разработке своих национальных стандартов принимали за основу соответствующие стандарты МЭК, насколько позволяют условия данной страны.

Любые расхождения между стандартом МЭК и соответствующим национальным стандартом должны быть по возможности четко оговорены в последних.

2 Зак. 1331

ВВЕДЕНИЕ

Настоящий отчет подготовлен подкомитетом 22Д «Силовые преобразователи для электрической тяги» технического комитета 22 МЭК «Силовое электронное оборудование».

Он составлен на основании предложений, подготовленных национальным комитетом Японии.

Проект документа 22Д (Центральное Бюро) 12 обсуждался на совещании в Гааге в 1975 г. и был подготовлен на рассмотрение национальных комитетов, входящих в МЭК, по Правилу шести месяцев в мае 1976 г.

За опубликование данного отчета проголосовали следующие страны:

В настоящем отчете даны ссылки на следующие Публикации МЭК:

411 «Однофазные тяговые силовые преобразователи»;

411 — 1 «Силовые преобразователи для электрической тяги. Часть 1. Преобразователи однофазного тока с использованием тиристоров».

6

СИЛОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ТЯГИ

Ч асть 2. ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ

1.    Область распространения и назначение

Настоящий отчет является дополнительной технической информацией к Публикации 411 «Однофазные тяговые силовые преобразователи» и Публикации 411 — 1 «Силовые преобразователи для электрической тяги. Часть 1. Силовые преобразователи однофазного тока с использованием тиристоров».

Зависимости между способами управления, режимами работы и характеристиками даны для принципиальных схем однофазных выпрямителей, применяемых на электроподвижном составе.

Основное назначение данного отчета — расчеты энергетических показателей таких, как коэффициент мощности, коэффициент сдвига и состав низкочастотных гармоник. Поэтому предлагаемые эквивалентные схемы стороны переменного тока могут оказаться непригодны для более высоких гармоник.

Рекомендации данного отчета не предназначены для использования при определении токов помех, так «ак не учтены распределенные емкости питающей сети.

2.    Общие положения

2.1.    Схемы соединений, применяемые на электроподвижном составе

2.1.1.    Основные соединения

Преобразователь содержит цепь одного моста. В этом случае может быть два исполнения схемы: первое, когда все плечи мостов состоят либо из тиристоров, либо из диодов (однородное соединение), второе, когда плечи составлены как из тиристоров, так и из диодов (неоднородное соединение) (рис. 1).

2.1.2.    Каскадные соединения

Преобразователь состоит из двух или более последовательно соединенных мостов.

При использовании тиристоров мосты регулируются последовательно один за другим (рис. 2).

2.2.    Способы фазового управления

Для однородных схем может быть использовано симметричное и несимметричное управление. Неоднородное соединение может рассматриваться как частный случай несимметричного управления (табл. 2 Публикации 411 — 1 МЭК).

7

2.3. Рабочие режимы

Характеристики выпрямительной схемы зависят не только от схемы соединения цепи, способа фазового управления, но и режима работы.

Существует много режимов работы однофазной выпрямительной схемы с использованием тиристоров. В настоящем отчете рассматриваются лишь применяемые на практике режимы работы.

Режимы работы зависят, в основном, от схемы соединений, постоянных цепи и угла управления, но в некоторых случаях они зависят также от ширины управляющего импульса и первоначального значения тока. Основной режим работы для выпрямительной схемы — это режим работы неуправляемого моста, составленного из диодов (рис. 3).

Существуют четыре основных режима работы:

а) Режим I. Этот режим состоит из периода выпрямления и периода выключенного состояния, т. е. ток на стороне постоянного тока протекает прерывисто;

в) Режим II. В этом режиме выпрямленный ток переходит из одной пары плеч в другую непосредственно без перекрытия;

c)    Режим III. Этот режим в течение одного полупериода состоит из перекрытия, выпрямления и выключенного состояния, ток на стороне постоянного тока протекает прерывисто;

d)    Режим IV. Данный режим состоит из перекрытия и выпрямления, ток на стороне постоянного тока протекает непрерывно.

Приведенные выше четыре режима определяются отношением ЭДС постоянного тока и напряжением источника переменного тока, а также отношением реактивного сопротивления цепи переменного тока к реактивному сопротивлению на стороне постоянного тока. На рис. 4—8 показаны зоны этих режимов.

3. Характеристики при симметричном управлении одноступенчатым однородным преобразователем

Влияние активных компонентов в цепи однофазного выпрямителя электроподвижного состава практически незначительно. Если пренебречь активными компонентами, то можно представить основную цепь одноступенчатого однородного преобразователя, как показано на рис. 9. Основные характеристики цепи показаны на рис. 10—55.

На этих характеристиках напряжения и токи отнесены соответственно к напряжению источника переменного тока (Е_р ) и току короткого замыкания на стороне переменного тока (Ер /Х_р ). Падения прямого напряжения в вентилях не учитываются.

На рис. 10—55 из практических соображений относительный ток цепи постоянного тока (l_d»X_p^!£_p) или угол управления (а) даны на оси абсцисс, а угол управления, отношение индуктивных сопротивлений (Х_р /X_d ) или относительный ток цепи постоянного тока выбран в качестве параметра.

8

Условные обозначения

ц— коэффициент пульсации тока

X— коэффициент мощности (отрицательное значение означает работу инвертора); cosq>—коэффициент сдвига (отрицательное значение означает ра-боту инвертора);

|/ Эя + bn — пиковое значение n-ой гармоники на стороне пере

менного тока;

J_p (100А)=/р —значение, отнесенное к току 100 А на стороне переменного тока (действующее значение);

_Vs(SnX/„)*

/„ —ток n-ой гармоники;

S„ —коэффициент помех телефонной связи C.C.I.T.T. 1952. Предполагается, что импульс управления имеет соответствующую длительность.

Границы режимов следующие:

..........критическая линия эффективного управления;

-----критическая линия нарушения коммутации;

---граница между непрерывным и прерывистым режимами.

Примечание. Для схем с нулевым выводом можно использовать давные графики, приняв, что коммутирующее реактивное сопротивление трансформатора сосредоточено на стороне сети.

4. Характеристики одноступенчатого неоднородного преобразователя

Для неоднородного преобразователя характерны несколько видов соединений плеч (см. табл. 2 Публикации 411—1 МЭК)- Из них наиболее распространенным видом соединения является симметричное соединение на стороне переменного тока (рис. 1). Однако представленные на графиках характеристики применимы и для других соединений.

На рис. 56—79 приведены основные характеристики неоднород-його преобразователя.

На графиках характеристик не учитываются активные компоненты, предполагается, что импульс управления имеет соответствующую длительность. Условные обозначения и параметры идентичны с графиками для однородных преобразователей.

Границы режимов следующие:

.......— критическая линия эффективного управления (см.

рис. 60—62 и 71—73);

----граница    между    непрерывным    и    прерывистым    режимами.

9