Энергетические характеристики 4 q - s преобразователя

Диаграмма напряжения u _q на входе 4 q - s преобразователя представляет ряд прямоугольных импульсов амплитудой U_d, ширина которых изменяется по синусоидальному закону в соответствие с алгоритмом широтно-импульсной модуляции. Следует учитывать, что плечи транзисторного моста преобразователя обладают двухсторонней проводимостью, которая обеспечивается встречно параллельным подключением обратных диодов.

    На графике рис 2 ток i _т изображен в виде ломаной линии. Этот ток является переменным и содержит явно выраженную основную гармонику i _т(1) , которая сдвинута относительно напряжения тяговой обмотки u _т на угол φ, близкий к 180⁰.

    Характеристики переключения силовых транзисторов преобразователя близки к идеальным, поэтому с достаточной точностью можно считать, что мгновенные значения мощности на зажимах постоянного и переменного тока управляемого моста преобразователя равны, откуда следует:

.              (8)

    Так как напряжение u _q  является разрывной функцией, то и ток i_d также будет прерывистым. При достаточно большой емкости C конденсатора фильтра изменение напряжения U_d будет незначительным.

Напряжение на входе преобразователя u_q мож­но разложить в ряд Фурье и выделить основную гармонику. Амплитуда основной гармоники U_{q (1)max} регулируется глубиной модуляции , которая равна от­ношению амплитуд модулирующего напряжения u _м и тактирующего пилообразного напряжения u _тп, при этом:

.            (9)

Угол сдвига φ между первыми гармониками тока I _{т ( 1)} и на­пряжения U _т(1) регулируется изменением угла сдвига Ψ между напряжением моду­ляции U _м и напряжением тяговой обмот­ки трансформатора u _т (рис. 2).

Векторные диаграммы основных гармоник напряжения и тока тяговой обмотки трансформатора, а также основных гармоник э.д.с. индуктивного реактора и напряжения на входе 4qs преобразователя показаны для фазовых углов 180⁰ на рис 7,а, б, фазового опережения тока на угол больше 180⁰ - 7,в, фазового опережения тока на угол меньше 180⁰  относительно напряжения тяговой обмотки трансформатора на рис. 7,г.

Рис.7 Векторные диаграмм основных гармоник

напряжения и тока 4qs преобразователя

Из сопоставления векторных диаграмм рис.7,а и б следует, что в случае увеличения тока I _т нагрузки тяговой обмотки трансформатора необходимо для компенсации фазового угла φ тока I _т(1)  относительно напряжения | U _т(1) увеличивать опережающий угол фазового сдвига Y  и амплитуду напряжения модуляции U _мmax. Увеличение амплитуды напряжения модуляции U _мmax обеспечивает в соответствии с формулой (8) увеличение амплитуды основной гармоники входного напряжения преобразователя U_q(1)max, также создает компенсацию фазового опережения тока I _т(1)  относительно напряжения U _т(1). Таким образом стабилизация квазистационарных режимов работы 4 q-s преобразователя  в режиме инвертирования достигается одновременным регулированием системой автоматического управления амплитуды U _мmax и опережающего фазового сдвига  Y напряжения модуляции.

Основными задачами при выполнении лабораторной работы являются:

- исследование функции регулирования опережающих фазовых углов φ тока I _т(1) относительно напряжения U _т(1) в зависимости от углов фазового сдвига Y напряжения модуляции U _мmax при постоянной токовой нагрузке тяговой обмотки трансформатора,

- исследование функции регулирования напряжения модуляции при стабилизации фазовых углов φ»180⁰ тока I _т(1) относительно напряжения U _т(1) при переменной токовой нагрузке тяговой обмотки трансформатора.

Контрольные вопросы

1.Какие функции выполняет 4 q - s преобразователь?

2. Поясните основные режимы работы 4q-s преобразователя.

3.Поясните основные фазы работы элементов силовой цепи 4q-s преобразователя.

4.Какой принцип применяется для управления силовыми ключами 4q-s преобразователя?

5. Поясните, какой параметр обеспечивает стабилизацию опережающих фазовых углов φ»180⁰  между током и напряжением тяговой обмотки трансформатора при постоянной нагрузке на выходе преобразователя.

6. Поясните, какие параметры обеспечивают стабилизацию токовой нагрузки преобразователя при опережающих фазовых углах φ»180⁰  между током и напряжением тяговой обмотки трансформатора.