Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Резонансные фильтры
|
|
При необходимости фильтрации напряжения выпрямителя от определенных гармоник применяют резонансные фильтры (рис. 5.3). Достоинствами резонансных фильтров является их большая компактность и меньшая стоимость в сравнении с обычными LC -фильтрами.
По принципу действия резонансные фильтры делятся на два типа:
1) фильтры-пробки (основаны на резонансе токов);
2) режекторные фильтры (основаны на резонансе напряжений).
| L | Z р | |||
| C р | C р | C 0 | L р rd | |
| rd | Y | rd | ||
| C р | ||||
| А | б | L 1 | в | |
| L | ||||
| Z | С 1 | |||
| Y р L р | ||||
| rd | L 2 | rd | ||
| C р | C 2 | |||
| Г | д |
Рис. 5.3. Резонансные фильтры:
а – фильтр-пробка; б – Г- образный фильтр с резонансным контуром;
в – режекторный фильтр; г – Г- образный фильтр с резонансной цепочкой;
д – Г- образный фильтр с резонансными контуром и цепочкой
Фильтры-пробки обычно используются вместо дросселя в LC -фильтре (рис. 5.3, б). Коэффициент фильтрации Г- образного фильтра с резонансным контуром
| К фр1 Z р Y Z р Y, | (5.16) |
где Z р – сопротивление резонансного контура для определенной гармоники.
Величина продольного сопротивления, а соответственно и коэффициента фильтрации резонансного фильтра во много раз превышают индуктивное сопротивление дросселя и К ф обычного LC -фильтра:
| Z р | К фр | 1. | (5.17) | ||
| Z | К ф |
Применяя цепочку фильтров-пробок, настроенных каждая в резонанс на определенную гармонику, можно осуществить фильтрацию
| нескольких гармоник. | (см. рис. 5.3, в, г) обычно используются | |||
| Режекторные | фильтры | |||
| в | Г– образных | фильтрах | вместо конденсатора для фильтрации |
определенной гармоники. Сопротивление резонансной цепочки L р C р при резонансе минимально и определяется активным сопротивлением ветви:
| Z р rL rC, | (5.18) |
где rL, rC – активные сопротивления, учитывающие потери в дросселе и конденсаторе соответственно.
Коэффициент фильтрации Г- образного фильтра с режекторной цепочкой для любой гармоники
| ZY р | Z | qp ω L | |||||
| К ф | . | (5.19) | |||||
| Z р | rL rC |
Для высокой фильтрации определенной гармоники используют фильтр-пробку и режекторный фильтр совместно (см. рис. 5.3, д).
К недостаткам резонансных фильтров можно отнести необходимость индивидуальной настройки каждого фильтра и снижение коэффициента фильтрации при изменении частоты внешнего источника питания.
32. Назначение, классификация статических преобразователей частоты. Достоинства и недостатки различных вариантов СПЧ.
Одним из наиболее распространенных способов преобразования электроэнергии по частоте и величине напряжения является применение статических преобразователей частоты (СПЧ), выполненных на основе полупроводниковых приборов. Основными достоинствами СПЧ являются: широкий диапазон частот преобразованного напряжения с возможностью его плавной регулировки; высокий КПД преобразования; надежность и хорошие эксплуатационные качества.
По способам преобразования первичной электроэнергии СПЧ разделяются на преобразователи со звеном постоянного тока, или выпрямительно-инверторные, и на преобразователи с непосредственной связью питающей сети и нагрузки (НПЧ). НПЧ могут выполняться как с естественной коммутацией вентилей (ЕК), так и с искусственной коммутацией (ИК).
Статический преобразователь — устройство, предназначенное для преобразования рода тока, напряжения и частоты в силовых, вспомогательных и низковольтных цепях управления и защиты на электроподвижном составе (ЭПС) и тяговых подстанциях, в устройствах связи и СЦБ, в депо и т. д. Статический преобразователь не содержит подвижных частей, состоит из трансформатора (на переменном токе), управляемых и неуправляемых вентилей, аппаратуры управления, охлаждения, защиты и сигнализации.
Классификация преобразователей
По виду применяемых вентилей статические преобразователи подразделяют на ионные (газотронные, ртутные) и полупроводниковые (кремниевые, селеновые, германиевые и др.); по типу вентилей — на диодные, тиристорные и диодно-тиристорные, с 1990-х годов получают распространение транзисторные преобразователи. На тяговых преобразователях подвижного состава в настоящее время применяются запираемые тиристоры (GTO) и транзисторы IGBT в зависимости от мощности привода.
По выполняемым функциям выделяют выпрямительные преобразователи, инверторные и выпрямительно-инверторные преобразователи; по способу регулирования напряжения — на импульсные (постоянного тока), импульсно-фазовые, зонно-фазовые, частотные, частотно-импульсные, широтно-импульсные и др.
Статические преобразователи могут быть зависимыми от питающего напряжения (для ЭПС переменного тока) и независимыми (для ЭПС постоянного тока); выполняются с охлаждением естественным и принудительным, воздушным и жидкостным (масляным), а также термосифонным.
Конструктивно статические преобразователи могут быть стационарными и передвижными, на ЭПС внутрикузовными (внутривагонными) и подвагонными.
Статические преобразователи силовых цепей подстанций и ЭПС изготовляют в виде шкафов или панелей, в которых устанавливают вентили. По схеме соединения вентилей различают статические преобразователи 2-, 4-плечевые (мостовые), 6-, 8-, 10-плечевые и другие с последовательно-параллельным включением вентилей.
На ЭПС применяют статические преобразователи в тяговом исполнении (см. рис.) с электрическими вентилями, выполненные с учётом соответствующих технических условий. В маломощных, низковольтных статических преобразователях используют вентили общетехнического изготовления.
На железной дороге распространены также полупроводниковые статические преобразователи, более надёжные по сравнению с ртутными, имеющие меньшие габаритные размеры и массу, больший срок службы, не токсичные при обслуживании и ремонте.
Статические преобразователи для ЭПС должны обеспечивать:
работоспособность ЭПС без ограничений мощности при выходе из строя одного из вентилей (в любом плече) и при повреждениях в цепях управления;
удобную и быструю замену повреждённых вентилей;
устойчивую работу при изменении значения и формы питающего напряжения в установленных пределах.
При работе статические преобразователи открываются и закрываются в соответствии с заданным алгоритмом управления, в результате чего в нагрузке возникает ток в определённые периоды времени. На ЭПС устанавливают один или несколько силовых статических преобразователей, от каждого из которых питается один или несколько тяговых электродвигателей. Мощность таких статических преобразователей — до нескольких тысяч кВт, рабочее напряжение — от единиц до нескольких тысяч В; сила тока — от единиц до нескольких тысяч А.
Совершенствование статических преобразователей возможно в направлении улучшения их параметров, снижения габаритных размеров и массы, уменьшения числа вентилей при обеспечении той же мощности, повышения надёжности, упрощения системы обслуживания и ремонта