Анализ режимов работы однофазного активного выпрямителя тока с широтно-импульсной модуляцией по прямоугольно-ступенчатому закону

Autor: Krasnov, Alexey, Liubarskyi, Borys, Bozhko, Vladimir, Petrenko, Оleksandr, Dubinina, Oksana, Nuriiev, Ramil
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 3, № 9 (93) (2018): Information and controlling system; 50-57
Восточно-Европейский журнал передовых технологий; Том 3, № 9 (93) (2018): Информационно-управляющие системы; 50-57
Східно-Європейський журнал передових технологій; Том 3, № 9 (93) (2018): Інформаційно-керуючі системи; 50-57
ISSN: 1729-3774
1729-4061
Popis: The operating modes of the single-phase active current-source rectifier in the case of rectangular-stepped pulse-width modulation and load in the form of DC traction motor are investigated. The single-phase bridge rectifier circuit with a discharge diode is considered. The mathematical model of the rectifier is developed and the main ratios for pulse-width modulation with rectangular-stepped modulating signal are determined. On the computer model, electromagnetic processes at three modulation frequencies (900, 1,200, 1,800 Hz) are studied. The features of the effect of the modulation depth and frequency on the rectifier power factor and the total harmonic voltage and current distortion in the mains supply are determined.The DC motor for today remains the main type of the traction motor of the 25 kV, 50 Hz AC mainline electric locomotives of alternating current in Ukraine and in some other countries. To power such motors, diode or thyristor rectifiers are used. At the same time, it is known that converters on fully controlled semiconductor devices provide higher power efficiency.The studies allow determining what values of modulation frequency and depth provide a high power factor (more than 0.9) and minimum total harmonic voltage and current distortion distortions in the mains supply. This allows finding rational approaches to the selection of power circuits and control algorithms for active converters in the traction electric drive of electric locomotives. The efficiency of increasing the power factor and reducing the total harmonic voltage and current distortion can be achieved, first of all, by reducing the power consumption for traction of trains.According to the set of selected comparison criteria, the active current-source rectifier with a modulation frequency of 1,200 Hz is the most suitable for implementation in the traction electric drive of the electric locomotive. Provision of high power characteristics in a wide range of traction loads can be achieved in the multi-zone circuit of such a converter.
Досліджено режими роботи однофазного активного випрямляча струму у випадку широтно-імпульсної модуляції по прямокутно-ступінчатому закону і навантаження у вигляді тягового двигуна постійного струму. Розглянуто однофазну мостову схему випрямляча з розрядним діодом. Розроблено математичну модель випрямляча і визначено основні розрахункові співвідношення для широтно-імпульсної модуляції при прямокутно-ступінчатій формі модуляційного сигналу. На комп’ютерній моделі досліджено електромагнітні процеси при трьох значеннях частоти модуляції (900, 1200, 1800 Гц). Встановлено особливості впливу глибини і частоти модуляції на коефіцієнт потужності випрямляча і ступінь спотворення синусоїдальності форми кривих напруги та струму в мережі живлення.Двигун постійного струму на сьогодні залишається основним типом тягового двигуна магістральних електровозів змінного струму напругою 25 кВ, 50 Гц в Україні та в ряді інших країн. Для живлення таких двигунів як правило застосовують випрямлячі на діодах або тиристорах. Разом с тим відомо, що перетворювачі на повністю керованих напівпровідникових приладах забезпечують більш високу енергетичну ефективність.Проведені дослідження дозволили встановити, при яких значеннях частоти і глибини модуляції забезпечується високий коефіцієнт потужності (більше 0,9) і мінімальні спотворення синусоїдальності форми напруги і струму в мережі живлення. Це дозволяє визначити раціональні підходи до вибору силових схем и алгоритмів управління активними перетворювачами в тяговому електроприводі електровозів. Ефективність підвищення коефіцієнта потужності і зменшення несинусоїдальності напруги та струму полягає, насамперед, в зниженні витрат електроенергії на тягу поїздів.За сукупністю обраних критеріїв порівняння найбільш прийнятним для реалізації в тяговому електроприводі електровоза є активний випрямляч струму з частотою модуляції 1200 Гц. Забезпечення високих енергетичних характеристик в широкому діапазоні тягових навантажень може бути досягнуто в багатозонній схемі такого перетворювача
Исследованы режимы работы однофазного активного выпрямителя тока в случае широтно-импульсной модуляции по прямоугольно-ступенчатому закону и нагрузки в виде тягового двигателя постоянного тока. Рассмотрена однофазная мостовая схема выпрямителя с разрядным диодом. Разработана математическая модель выпрямителя и определены основные расчетные соотношения для широтно-импульсной модуляции с прямоугольно-ступенчатой формой модулирующего сигнала. На компьютерной модели исследованы электромагнитные процессы при трех значениях частоты модуляции (900, 1200, 1800 Гц). Установлены особенности влияния глубины и частоты модуляции на коэффициент мощности выпрямителя и степень искажения синусоидальности формы кривых напряжения и тока в питающей сети.Двигатель постоянного тока на сегодня остается основным типом тягового двигателя магистральных электровозов переменного тока напряжением 25 кВ, 50 Гц в Украине и в ряде других стран. Для питания таких двигателей обычно применяют диодные или тиристорные выпрямители. Вместе с тем известно, что преобразователи на полностью управляемых полупроводниковых приборах обеспечивают более высокую энергетическую эффективность.Проведенные исследования позволили установить, при каких значениях частоты и глубины модуляции обеспечивается высокий коэффициент мощности (более 0,9) и минимальные искажения синусоидальности формы напряжения и тока в питающей сети. Это позволяет определить рациональные подходы к выбору силовых схем и алгоритмов управления активными преобразователями в тяговом электроприводе электровозов. Эффективность повышения коэффициента мощности и уменьшения несинусоидальности напряжения и тока заключается, прежде всего, в снижении расхода электроэнергии на тягу поездов.По совокупности выбранных критериев сравнения наиболее приемлемым для реализации в тяговом электроприводе электровоза представляется активный выпрямитель тока с частотой модуляции 1200 Гц. Обеспечение высоких энергетических характеристик в широком диапазоне тяговых нагрузок может быть достигнуто в многозонной схеме такого преобразователя
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: