Улучшение электромагнитной совместимости преобразователей тяговых подстанций постоянного с питающей и контактной сетями

Abstract

Диссертация на соискание учѐной степени кандидата технических наук по специальности 05.09.12 – полупроводниковые преобразователи электроэнергии. – Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт" – Харьков - 2016. Диссертация посвящена исследованию электромагнитных процессов в активных четырех-квадрантных выпрямителей с системами управления построенных на базе гистерезисной и широтно-импульсной модуляции, которые обеспечивают высокие показатели электромагнитной совместимости с питающей и контактной сетью. Выполнен анализ путей улучшения электромагнитной совместимости и возможности реализации рекуперации в выпрямительных установках тяговых подстанций постоянного тока. Сделан вывод, что наиболее перспективной схемой выпрямительного агрегата тяговой подстанции является схема активного трехфазного четырехквадрантного выпрямителя напряжения построенная на базе схемы автономного инвертора напряжения. Разработаны системы автоматического управления двухуровневого и трехуровневого АВН с реализации широтно-импульсной модуляции. Преимуществом разработанных систем управления является постоянная и значительно меньшая частота коммутации ключей, что обуславливает физическую реализуемость системы, а также снижение динамических потерь в преобразователе, и как следствие повышение КПД преобразователя. При этом трехуровневый АВН в сравнении с двухуровневым обладает большим числом ступеней модуляции напряжения, что обуславливает улучшенные показатели качества электроэнергии. Разработана система автоматического управления компенсационного АВН, который состоит из нескольких параллельных мостов, которые запитаны от одной сети и работают на одну нагрузку. Синхронизация каналов управления отдельных мостов с реализацией сдвига опорного сигнала ШИМ на угол ξ, обеспечивает взаимную компенсацию высших гармоник входных токов и выходного напряжения, чем достигаетсся улучшение параметров электромагнитной совместимости: коэффициент мощности 99,83%; коэффициент гармонических искажений 1,82%; коэффициент пульсаций выходного напряжения 0,1824%; мешающее напряжение в контактной сети 1,123В.

Thesis for candidate degree of technical sciences of speсiality 05.09.12 – Semiconductor converters of electric energy – National Technical University "Kharkov Politechnical Institute" – Kharkov - 2016. The thesis is dedicated to investigation of electromagnetic processes and EMC parameters of the two-level, three-level and parallel three-phase four quadrant active rectifiers with power factor correction with novel automated control systems based on hysteresis modulation and PWM. Control characteristics and automated control system of active four quadrant active rectifiers with hysteresis modulation and PWM was designed. Studies have shown principle weaknesses of the hysteresis modulation. It’s high and variable switching frequency and high losses in IGBT. Automated control system based on PWM has strong advantage – constant switching frequency, that improves efficiency of convertor and EMC parameters.