Новые разработки статических преобразователей напряжения для электровозов переменного и постоянного тока

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Электротехника


Узнать стоимость новой

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Компоненты и технологии, № 3'-2005
Новые разработки статических преобразователей
для электровозов переменного и постоянного тока
ОАО «Электровыпрямитель» — ведущий производитель преобразовательной техники для железнодорожного транспорта в России. Производство этой продукции началось на предприятии еще в 60-х годах прошлого века. Сегодня ведется разработка и освоение новых типов преобразователей для электроподвижного состава, в частности, для модернизации электровозов постоянного и переменного тока были разработаны и изготовлены многоканальные статические преобразователи М-ПП-200М и М-ОМП-3500. Преобразователи выполнены на современной элементной базе с использованием силовых полупроводниковых приборов собственного производства.
Виталий Суслов, Александр Живечков, Олег Арискин,
Георгий Шестоперов
onr-ev@yandex. ru
3000 в
¦у
входной высоковольтный
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
Для модернизации электровозов постоянного тока ВЛ-10 разработан преобразователь М-ПП-200М, предназначенный для преобразования постоянного напряжения 3 кВ контактной сети в многоканальную систему напряжений для плавного пуска и регулирования оборотов асинхронных двигателей вентиляторов и компрессоров, питания цепей управления, заряда аккумуляторной батареи, питания обмоток возбуждения тяговых двигателей в режиме рекуперации, питания кондиционеров и обогревателей кабин машиниста.
Структурная схема преобразователя М-ПП-200М приведена на рис. 1. Конструктивно М-ПП-200М состоит из шкафа с двухсторонним обслуживанием. С одной стороны шкафа расположены высоковольт-
выходной
низковольтный
МНОГОКАНАЛЬНЫЙ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
о4- °-±
сн- -1-& gt-
си- ^-і
0−1- н & gt-
о-± -1 & gt-
°Т ч & gt-
ен- -1 & gt-
от н & gt-
1 с
1 о-(- Н & gt-
°& quot-|- сн- -1 & gt- -I & gt-
о-г н & gt-
о+ 0−1- 0−1- 1~Л
КАНАЛ 1 3−380В
5… 50Гц 50 кВа КАНАЛ 2 3−380В
5… 50 Г ц 50 кВа КАНАЛ 3 3−380В
5… 50Гц 50 кВа КАНАЛ 4 3−380В
5… 50Гц 50 кВа КАНАЛ 5 1−220В
5… 50Гц 10 кВа КАНАЛ 6 50В
ОСНОВНОЙ
КОМРЕССОР
РЕЗЕРВНЫЙ
КОМРЕССОР
17
30… 75 В 5 кВт КАНАЛ 8
50… 800 В 30 кВт
КОНДИЦИОНЕР
ЦЕПИ
АВТОМАТИКИ
АККУМУЛЯТОР
ОБМОТКИ
ВОЗБУЖДЕНИЯ
ТД
Рис. 1. Структурная схема преобразователя М-ПП-200М
ные входные блоки преобразователя (рис. 2а), ас другой — низковольтные выходные блоки (рис. 2б). Входная высоковольтная часть обеспечивает преобразование напряжения контактной сети 3 кВ в стабилизированное напряжение 530 В и состоит из пяти блоков высоковольтных преобразователей БВП-40Н, десяти потенциалоразделяющих трансформаторов, пяти блоков выпрямителя БВ-40, блока питания цепей автоматики БП-1.3 и платы управления. Выходная низковольтная часть состоит из пяти унифицированных независимых блоков трехфазных инверторов БТИ-50М, блока инвертора БИ-45, согласующего трансформатора, блока выпрямителя и заряда БВЗ-45, а также блока питания цепей автоматики БП-1.3 и блока возбуждения БВ-30, которые обеспечивают питание вспомогательного электрооборудования электровоза.
Блок БВП-40Н (рис. 3) преобразует изменяющееся постоянное входное напряжение в два переменных стабилизированных напряжения прямоугольной формы для питания двух потенциалоразделяющих трансформаторов (рис. 4). Блок комплектуется специально разработанными IGBT-модулями [1] с напряжением изоляции 13 кВ (рис. 5).
Блок БВ-40 выполнен по схеме двух мостовых выпрямителей, соединенных на выходе параллельно,
Компоненты и технологии, № 3'-2005
Рис. 4. Потенциалоразделяющий трансформатор
Є-
и предназначен для выпрямления переменного напряжения прямоугольной формы в постоянное напряжение промежуточной шины питания 530 В.
Блок БП-1.3 (рис. 6) преобразует изменяющееся входное постоянное напряжение в стабилизированное постоянное напряжение для питания цепей автоматики преобразователя.
Блок БТИ-50М предназначен для преобразования постоянного напряжения в частотнорегулируемое трехфазное переменное для питания асинхронных двигателей приводов вентиляторов, компрессоров и других нагрузок.
Блок является универсальным и может обеспечивать регулируемое выходное напряжение в диапазоне 35−380 В с частотой 5−50 Гц или нерегулируемое напряжение 220/380 В с частотой 50 Гц.
Блок БИ-45 преобразует постоянное напряжение в переменное прямоугольной формы для питания согласующего трансформатора.
Блок БВЗ-45 состоит из трех независимых выпрямителей и предназначен для выпрямления переменных напряжений прямоугольной формы в постоянные напряжения для блока возбуждения БВ-30, заряда аккумуляторной батареи и питания цепей автоматики электровоза.
Блок БВ-30 (рис. 7) преобразует постоянное напряжение в регулируемый по величине ток для питания обмоток возбуждения тяговых двигателей в режиме рекуперативного торможения.
Таблица1
Основные параметры преобразователя М-ПП-200М приведены в таблице 1.
Применение М-ПП-200М позволяет отказаться от электромашинных генераторов, заменить высоковольтные коллекторные двигатели вентилятора и компрессоров низковольтными асинхронными двигателями и тем самым повысить надежность работы вспомо-
Наименование параметра Значение параметра
| Входные параметры преобразователя
Номинальное входное постоянное напряжение, В 3000
Диапазон изменения входного напряжения, В 2200—4000
Мощность, кВт 200
КПД при номинальной нагрузке, 92
%, не менее
Выходные параметры преобразователя
Канал 1−4 (питание асинхронных электродвигателей):
Линейное напряжение, В эфф. 125−380
Число фаз 3
Частота, Гц 15−50
Выходная мощность, кВ^А 50
Канал 5
(питание кондиционера и печей обогрева кабин машиниста):
Линейное напряжение, В эфф. 220−242
Число фаз 1
Частота, Гц 50
Выходная мощность, кВ^А 10
| Канал 6 (цепи автоматики):
Постоянное напряжение, В эфф. 50
Выходная мощность, кВт 8
| Канал 7 (заряд аккумулятора):
Линейное напряжение, В эфф. 30−74
Выходная мощность, кВт 5
Канал 8
(питание обмоток возбуждения тяговых электродвигателей):
Ток возбуждения, А 50−800
Выходная мощность, кВт 30
гательного оборудования, снизить уровень шумов и расход электроэнергии за счет частотного регулирования.
Преобразователь М-ПП-200М в составе электровоза ВЛ-10П прошел испытания на экспериментальном кольце ВНИИЖТ в г. Щербинке. Произведена опытная эксплуатация электровоза с данным преобразователем в локомотивном депо Златоуст в горной местности в условиях изменения напряжения в контактной сети. Пробег электровоза перед началом приемочных испытаний составил 5574 км.
25 кВ 50Гц
В-ОП П-3200
ШПЧ-150
КТД
-& gt-1
-& gt-2
3
-& gt-4
1. _____________________________________________________________________________________________________________________________________________I
-& gt- А
-& gt- О
-& gt- с
-& gt-А -& gt- О
-& gt- с
-& gt- А -& gt- о
С
ШПЧ-150
БП
БП
'- ЦЕПИ
. АВТОМАТИКИ
• ЦЕПИ
АВТОМАТИКИ
• ЦЕПИ АВТОМАТИКИ
1_________________________________I
-& gt- А О С А
-& gt- о
-& gt- С
Рис. 8. Структурная схема преобразователя М-ОМП-3500
Компоненты и технологии, № 3'-2005
Таблица 2
а)
Рис. 9. Выпрямитель В-ОПП-3200 и шкаф ШПЧ-150
Для грузопассажирских электровозов переменного тока ВЛ-40П ОАО «Электровыпрямитель» разработан другой многоканальный преобразователь — М-ОМП-3500. Этот преобразователь служит для питания тягового электропривода и цепей собственных нужд электровоза.
Структурная схема преобразователя М-ОМП-3500 приведена на рис. 8.
Преобразователь состоит из выпрямителя В-0ПП-3200 (рис. 9а), двух шкафов преобразователей частоты ШПЧ-150 (рис. 9б), трех блоков питания и двух сглаживающих реакторов.
В-0ПП-3200 представляет собой четырехканальный регулируемый тиристорный выпрямитель для многозонного ступенчатого регулирования напряжения питания четырех коллекторных тяговых двигателей. Питание выпрямителя осуществляется от специальных обмоток тягового трансформатора.
Наименование параметра Значение
Выпрямитель В-ОПП-3200
Входное напряжение, В 150−1220
Выходное напряжение, В 50−1100
Выходной ток канала, А 880
Количество каналов 4
Частота входного напряжения, Гц 50
Число фаз сети 1
Шкаф преобразователей частоты ШПЧ-150
Входное напряжение, В 380
Количество каналов шкафа 3
Число фаз каждого канала 3
Выходное номинальное линейное напряжение каждого канала, (действующее значение первой гармоники), В 380
Диапазон изменения частоты выходного напряжения каждого канала, Гц 15−50
Максимальная мощность каждого канала, кВ^А 50
Суммарная мощность каналов, кВ^А 150
Коэффициент мощности нагрузки по каждому из каналов при номинальной нагрузке двигателя, не менее 0,87
ШПЧ-150 предназначены для питания асинхронных двигателей вентиляторов, компрессоров и маслонасоса электровоза ВЛ-40П. Каждый шкаф состоит из трех унифицированных независимых блоков трехфазных инверторов БТИ-50М по 50 кВ^А каждый и стабилизированного блока выпрямителя БВ-150. Питание всех БТИ-50М осуществляется от обмотки собственных нужд тягового трансформатора через блок БВ-150 с выходным напряжением 530 В постоянного тока.
Параметры выпрямителя В-0ПП-3200 и шкафа ШПЧ-150 приведены в таблице 2.
Применение В-ОПП-3200 позволяет отказаться от коммутационного и реакторного оборудования, повышает тягово-энергетические показатели электровоза в целом и дает экономию электроэнергии по сравнению с электровозом ВЛ-80С порядка 7−11%.
Использование двух ШПЧ-150 в электровозе ВЛ-40П снижает расход электроэнергии на собственные нужды электровоза, увеличивает ресурс вспомогательных машин и исключает из схемы электровоза электромашинный фазорасщепитель, что в конечном итоге сокращает затраты на обслуживание и ремонт электровоза.
Электровоз ВЛ40П с преобразователем М-0МП-3500 прошел тягово-энергетические испытания на экспериментальном кольце ВНИИЖТ в г. Щербинке. Суммарный пробег восьми электровозов, укомплектованных этими преобразователями, к настоящему времени составляет более 850 тыс. км.
В настоящее время на предприятии ведутся разработки многоканальных статических преобразователей для отечественных локомотивов нового поколения.
Литература
1. Мартыненко В. А., Мускатиньев В. Г., Чибиркин В. В. Новые конструкции IGBT-модулей для высоковольтных применений. HIT: Разработки в электронике. Май, 2004, с. 28−31.
б)
-Q-

Показать Свернуть
Заполнить форму текущей работой