Проектирование преобразователя для тяговой подстанции постоянного тока

Рисунок 1 - Двенадцатипульсовая схема выпрямления  последовательного типа

 

      

     Из  рисунка 2 ясно, что каждый вентиль открыт и пропускает весь ток нагрузки ,  то есть , , и, следовательно, токовый режим вентилей одинаков с таковым для простой схемы. Напряжение на каждом из 12 вентильных плеч определяется линейным данной секции, а его максимальное значение , что в два раза ниже, чем у простой. Таким образом, для создания 12 вентильных плеч потребуется столько же вентилей, что и для шести в простой.

     Типовая мощность трансформатора .

     Таким образом, схема позволила получить двенадцатипульсовое выпрямленное напряжение при том же числе полупроводниковых  вентилей и трансформаторе несколько  меньшей мощности. 

      1.2 Предварительный анализ электромагнитных процессов в схеме 

        Векторная  диаграмма напряжений приведена  на рисунке 2.

 

Рисунок 2 – Векторная диаграмма вторичных напряжений 

      Электромагнитные  процессы в вентильной обмотке, соединенной по схеме «звезда» приведены на рисунке 3, электромагнитные процессы в вентильной обмотке, соединенной по схеме «треугольник» и в двенадцатипульсовой схеме выпрямления приведены на рисунке 4. 
 
 
 

        
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

        
 
 

        
 
 

        
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      2 Расчет основных параметров схемы преобразователя 

      2.1 Расчет напряжений на элементах схемы 

     Исходным  для определения напряжения на обмотках трансформатора и вентильных плечах является среднее значение выпрямленного напряжения при холостом ходе преобразователя (U_d0). Определить U_d0 можно из уравнения внешней характеристики для неуправляемого выпрямительного  режима:

                                                                   (2.1)

где   U_d – среднее значение выпрямленного напряжения при токе нагрузки ;

         А – коэффициент наклона внешней  характеристики, зависящий от схемы, А = 0,26;

          u_к – напряжение короткого замыкания трансформатора, выраженное в относительных единицах, u_к = 0,125.

     Так как известно, что  при , то

      .     (2.2)

      .

     Разница между значениями и учитывает потери напряжения в обмотках трансформатора, обусловленные их индуктивным сопротивлением и процессом коммутации тока.

     Действующее значение напряжения на фазе вентильной обмотки U₂ зависит от схемы выпрямления и от U_d0. Для сложной двенадцатипульсовой схемы выпрямления последовательного типа действующие значения напряжений вентильной обмотки трансформатора определяются для каждой из секций: для секции «звезды» используется значение соотношения U_d0/U₂, указанное в числителе, для секции «треугольника» – в знаменателе. Для данной схемы U_d0/U₂ = 4,68/2,71, найдем значения и :

      ,

      . 

     Учитывая, что номинальное линейное напряжение питающей сети U_1л задано, коэффициент трансформации трансформатора

,      (2.3) 

где U₁ и U₂ – действующие значения фазных напряжений первичной и вторичной вентильных обмоток трансформатора.

      ,

     

     Напряжение  на вентильном плече определяется линейным напряжением вторичных обмоток. Так как выше определено фазное напряжение U₂, то не представляет труда определить линейное.

     Надежность  работы полупроводниковых вентилей определяется максимальным (амплитудным) обратным напряжением на вентильном плече, т.е.

                         .     (2.4)

      ,

      .