Високоскоростният маглев влак, експлоатиран в Шанхай, е TR08 маглев влак, внесен от Германия, който използва линеен синхронен двигател с дълъг статор и система за левитация с постоянен ток. Неговата тягова захранваща система е показана на фигура 1 и се състои от основни компоненти като трансформатор за високо напрежение (110kv/20kv), входен трансформатор, входен преобразувател, инвертор и изходен трансформатор.
Тяговата електрозахранваща система на маглев влака се преобразува от напрежението на мрежата от 110 kv до 20 kv чрез трансформатор за високо напрежение и след това се преобразува в постоянно напрежение от ±2500 v от входния трансформатор и входния преобразувател. DC напрежението от DC връзката се преобразува в трифазно променливотоково захранване с променлива честота (0~300Hz), променлива амплитуда (0~×4.3kv) и регулируем фазов ъгъл (0~360°) от трифазен трифазен -точков инвертор.Тяговият преобразувател на маглев влака има два режима на работа:
(1) Директният изходен режим на инверторната широчинно-импулсна модулация е изходният режим, когато двигателят работи на ниска честота, с честота на превключване от 0~70Hz. По това време два комплекта триточкови инвертори са свързани паралелно и изходът е свързан през първичната намотка на изходния трансформатор, както е показано на фигура 1. По това време първичната намотка на изходния трансформатор е еквивалентна на паралелен балансиращ реактор и също играе филтрираща роля.
(2) Изходният режим на трансформатора е изходният режим, когато двигателят работи на висока честота, с честота на превключване от 30Hz~300Hz. По това време двата комплекта инвертори в главния преобразувател на тяга са свързани последователно към първичната страна на изходния трансформатор и изходът се извежда, след като изходният трансформатор повиши напрежението.
EFD трансформатор EI трансформатор PQ трансформатор
3.1 Входен преобразувател
Предният етап на входния преобразувател се състои от трансформатор за високо напрежение и входен трансформатор. Входният трансформатор се състои от два токоизправителни трансформатора, чиято функция е да намалят мрежовото напрежение с високо напрежение през вторичния трансформатор и след това да го изпратят към входния преобразувател. За високоволтови токоизправителни трансформатори с голям капацитет, за да се подобри ефективността на изправяне, се използват два комплекта 6-импулсни токоизправителни мостове. Всеки набор от токоизправителни трансформатори се захранва от два комплекта трифазни намотки, една y връзка и една d връзка. Системата за статичен преобразувател приема схема от три еднофазни трансформатора с три намотки, които са свързани, за да образуват трансформаторна схема на токоизправител на група y/y, d, показана на фигура 2 чрез предписаното свързване на всяка намотка. Основните му предимства са:
(1) Малък резервен капацитет, по-икономичен;
(2) Малък единичен капацитет, по-лесен за изпълнение на транспортните изисквания за размера на устройството;
(3) Трите намотки могат да бъдат разположени на една и съща сърцевина, което спомага за намаляване на хармоничните загуби на трансформатора.
За да се контролира напрежението на DC връзката на междинната верига и да се намали възбуждането от страната на мрежата, всеки токоизправител на системата е съставен от шест импулсен трифазен напълно контролиран токоизправителен мост и шест импулсен трифазен неконтролиран токоизправителен мост последователно, както е показано на фигура 2. По този начин двата комплекта токоизправители са свързани последователно и средната точка е заземена чрез високо съпротивление (както е показано на фигура 1), образувайки трипотенциална междинна верига DC връзка . Напрежението на DC връзката е контролируемо, вариращо от 2×1500V до 2×2500V, а номиналният ток е 3200A. За да се получи плавен постоянен ток, изглаждащ реактор е свързан последователно в междинната верига. В същото време, за да се предотврати пренапрежение на токоизправителния мост и DC връзката, е приета защита от пренапрежение от страна на DC. В междинната верига на постоянен ток има тиристори и резистори с висока мощност със защита срещу разряд като устройства за поглъщане на постоянен ток за потискане на пренапрежението. В допълнение, междинната точка на DC връзката на междинната верига е заземена чрез защита с високо съпротивление и има дисплей за заземяване.
3.2 Тягов инвертор
(1) Структура на инвертора
Структурата на една фаза в трифазния инвертор на Shanghai Maglev Train е показана на Фигура 3. Основната тръба приема устройство за пълно управление GTO. Главната верига приема две главни тръби последователно със затягащ диод в средната точка. Тази схема се нарича също триточков (или тристепенен вграден средна точка) инвертор. Това може да намали напрежението на устойчивост на основната тръба наполовина. В същото време, при същата честота на превключване и режим на управление, хармониците на неговото изходно напрежение или ток са по-малки от тези на двустепенното, а напрежението в общ режим, генерирано от изходното напрежение в края на двигателя, също е по-малко , което е от полза за удължаване на експлоатационния живот на двигателя.
Четирите основни тръби на всяко рамо на фазовия мост имат три различни комбинации за включване и изключване и съответно извеждат различни напрежения (вижте таблица 1). Пиковото напрежение на главния GTO е 4.5kV, а пиковият ток е 4.3ka. Триточковият инвертор изисква основните V1 и V4 да не могат да бъдат включени едновременно, а управляващите импулси на V1 и V3, V2 и V4 са взаимно противоположни. В допълнение, горното главно преобразуване на включване-изключване трябва да отговаря на принципа първо изключване и след това включване.
Тристепенният инвертор е разработен на базата на двустепенния инвертор. Въвеждането на зрялата технология за управление на двустепенния инвертор в тристепенния инвертор формира различни стратегии за управление на инвертора. Понастоящем по-зрелите стратегии за управление, използвани за тристепенни инвертори, са: метод за управление на единичен импулс, метод за управление на SPWM с двойна вълна на горна и долна модулация, метод за управление на PWM с 120° проводимост, метод за управление на PWM с 90° фаза, отклонение на потенциала на неутралната точка метод за управление на ШИМ с потискане, метод за оптимален ШИМ за честота на превключване, метод за елиминиране на специфични хармоници от нисък порядък (SHEPWM), метод за пространствено векторно управление на три нива на инвертора (SVPWM) и метод за пространствено векторно управление на потискане на отклонението на неутралната точка на напрежението [2,3 ].
(2) Задвижваща верига на GTO
Веригата за задвижване на GTO с висока мощност трябва първо да реши проблемите с изолацията и анти-смущенията. Сигналът за задействащ импулс на GTO в главния тягов инвертор на влака Shanghai Maglev се предава чрез кабел от оптични влакна, така че проблемите с изолацията и анти-смущенията са решени, като по този начин се гарантира точността на задействащия импулс на GTO и косвено се гарантира безопасността при шофиране на Maglev влак. В допълнение, ключът към това дали задвижващата верига с висока мощност GTO може да работи нормално се крие в захранването. Амплитудата на задействащия импулс на GTO гейт трябва да е достатъчно висока и предният му фронт трябва да е стръмен, докато задният фронт трябва да е по-нежен. За да изпълни това изискване, захранването на задвижването на GTO в главния тягов инвертор на влака Maglev е 45 V/27 A, а сигналът на задния ръб и сигналът за напрежение на задействащия импулс на GTO се изпращат обратно към системата за управление. В допълнение, главният тягов инвертор на влака Shanghai Maglev приема различни защити: защита от пренапрежение на прекъсвача на спирачната верига, ограничение на тока на защита срещу свръхток, прекъсване на импулса и откриване на заземяване.
(3) Абсорбционна верига
Има много абсорбционни вериги на GTO. Абсорбционната верига на тристепенния главен тягов инвертор на Шанхайския маглев влак е показана на фигура 3. Абсорбционната верига трябва да гарантира, че di/dt и du/dt на GTO не превишават определените допустими стойности, когато е работещ. По този начин абсорбционната верига на GTO трябва да има индуктор и кондензатор C. На фигура 3 индукторите L1, L2 и GTO са свързани последователно, за да ограничат di/dt на GTO. Диодите D11, D12, резисторът R1 и индукторът L1 образуват веригата за освобождаване на енергия на самия индуктор. Кондензаторите C11 и C12 се използват за ограничаване на du/dt на GTO, а диодите D12 и D13 образуват веригата за освобождаване на енергия на кондензатора. В сравнение с RCD абсорбционната верига, горната абсорбционна верига добавя голям кондензатор C12, така че изключващият абсорбционен кондензатор C11 е половината от стойността на капацитета на RCD абсорбционната верига, така че загубата също е намалена наполовина; в същото време кондензаторът C12 играе роля на затягане на напрежението, което се използва за потискане на пренапрежението при изключване на GTO. За инвертор 1500kva загубата на тази абсорбционна верига е приблизително същата като тази на асиметричната абсорбционна верига.
Трансформатор тип ER Трансформатор тип свързване 5V-36V трансформатор с феритна сърцевина
4 Заключение
Системата за тягово захранване на шанхайския високоскоростен маглев влак има следните характеристики:
(1) Той използва високоскоростен конвенционален линеен синхронен двигател. Цялата система за тягово захранване е поставена на земята и не е ограничена от пространството на тялото на превозното средство, което е благоприятно за най-ефективния тристепенен метод на захранване;
(2) Той възприема технологията на преобразувател на три нива със закрепена неутрална точка, подходяща за случаи с високо напрежение и висока мощност, избягвайки директното последователно свързване на тиристори GTO, така че капацитетът на електронните устройства с висока мощност да може да се използва напълно;
(3) Във входния преобразувател се използват два комплекта регулируеми 12-импулсни токоизправителни мостове, които не само намаляват хармониците и смущенията, но също така потискат отклонението на потенциала на средната точка;
(4) Тиристорите и GTO използват кабели от оптични влакна за предаване на импулсни сигнали, което има висока ефективност срещу смущения. Системата за електрозахранване и контрол на сцеплението е един от ключовете за контролиране на безопасната и стабилна работа на маглев влаковете. Неговият принцип и структура се нуждаят от допълнителни изследвания и анализи.
Zhongshan XuanGe Electronics Co., Ltd. е производител, специализиран в R&D, производство и продажби нависоко- и нискочестотни трансформатори, индукторииЗахранвания за LED драйвери.
Компанията произхожда от Шенжен, в челните редици на реформите и отварянето на Китай, и е създадена през 2009 г. През годините ние продължаваме да растем и да се развиваме. До 2024 г. имаме 15 години опит в производството на високочестотни трансформатори и нашият усъвършенстван опит е накарал XuanGe Electronics да се радва на добра репутация на вътрешния и външния пазар.
Ние приемаме OEM и ODM поръчки. Независимо дали изберетестандартен продуктот нашия каталог или потърсете помощ за персонализиране, моля, не се колебайте да обсъдите нуждите си от доставка с XuanGe, цената определено ще ви задоволи.
Уилям (генерален мениджър продажби)
186 8873 0868 (приложение Whats/We-Chat)
E-Mail: sales@xuangedz.com
liwei202305@gmail.com
Време на публикуване: 30 май 2024 г