功率因數(shù)個補償容量計算電力機車多段橋整流電路功率因數(shù)補償容量的分析計算林洲電力機車研完所周書芹易理明

內(nèi)

容

提

耍、

本文在借助于計算機準(zhǔn)確地計算出電力機車多段橋整流電路有功功率值分布情況的基礎(chǔ)上關(guān)健詞:,

無」加力率。

、

視在功率

來分析電力機車加裝功率因數(shù)補償裝置的吝量,

。

電力機車

,

多段橋

相控調(diào)壓

,

功率因數(shù)

,

功率因數(shù)補償

,

計算方法

ABSTRACT

Aeti,e

e

Powe

er,

reaeu

tivepo

o

w

er

ano

d

a

ppare

n

t

powean

er

a

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一

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一

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.

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K.y

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w

er

fa

e

to

r

mp

ensa

eo

mp

u

*atio

na

lm

e

tho

d

目前

,

國內(nèi)外相控整流器電力機車為、

上

,

對電力機車再作如下假設(shè)(2)忽略變壓器、

:

了改善功率因數(shù)

降低等效干擾電流。

,

通常,

(1)忽略變壓器的勵磁電流;

采用置、

:

多段橋串聯(lián);

加裝LC或RLC補償裝鑒于目,

整流元件等的壓,,

強迫換向電路(如扇形控制)%及50%,

降

也即不計整流裝置和變壓器的損耗(3)忽略整流電路中的電流脈動;

前對電力機車功率因數(shù)提出的技術(shù)要求

即

即

當(dāng)機車發(fā)揮50時,

以上的額定功率(牽

認(rèn)為平波電抗器電感為無窮大

引電機額定電流

50

%

及50,

%以上額定電壓).

(4)忽略LC補償裝置對變壓器次邊

機車功率因數(shù)應(yīng)不小于0

9

。

該提法顯、

電壓升高的影響;(5)忽略換流過程,

然是指瞬時功率因數(shù)值進行綜合分析。

為此在機車設(shè)計過

即變壓器交流漏二

程中應(yīng)根據(jù)相控電力機車主電路結(jié)構(gòu)

參數(shù),

抗很小的,

,

換流瞬間完成(,一

)0

。

本文僅就電力機車采用多段對,

為了簡化推導(dǎo)過程

,

上述假設(shè)是允許。

橋整流考。

,

加裝LC功率因數(shù)補償裝置后

多段橋電壓,。

、

、

電流波形圖如圖l所示。、。

其功率因數(shù)改善進行深入的分析

供讀者參

根據(jù)文獻〔1〕多段半控橋在補償之前的有功功率尸視在功率S」

功率因數(shù)只的表達、

一

、

當(dāng)電流波形為矩形波時的計算

式如卜_

一

公式(,

二

)。一

‘

_

尸

。

三

r廠;

也塑迎竺二止些旦〕門叢“

汀

在假設(shè)電網(wǎng)電壓為理想正弦波的基礎(chǔ)

“

。

=

UZ幾

了

”名兀一

(Zn”2汀

一

1)a

.

(2)(3)

補償前的無功功率OQ一了S一尸。,。:

。:

(4a)

流田i一

.

廠石不布五麗寸飛〕瓜UZ二UZ”51n.t

擴2[(Zn

一1)+e

osa

二」

=

ZUI‘

拾一

x

礦

,,二,

一

(Zn

1)汀a

十一2〔2。一1)(

eosa

.

豆〕

(4b)

以上各式中的UI由機車主電路參數(shù)給:

‘

定

,

為常數(shù),、

,

n其余部分為和a的函數(shù).

。

若

/

{

{丫‘,

令f分,

f

:

、

f

。

分別為尸(2)一

。、

5

.

、

Q的函數(shù)部。

則(1)5.

(4b)式可寫成為:

P。=Uzl‘==:

ff

,

(5)

UI::

d

:

(6)(7)

Q一

。

UI

‘

f

。

以上各式中

ff

,

:

(了2〔Zn

一

1)

+eosa

。

〕

(8)

:=

了生一

nZ

兀一

(ZnnZ

一

1)a

.

兀

(9)

多段半控橋電壓電流波形圖(幾為矩形波)(a整流電壓“‘波形,)(b原邊電流幾波形)

九

=

x

矛擴矛一(2,

1)二a

。

一

2[(2,

一

l)

+

co

蔽〕云

2

以上各式中:”

(10)

U

—:-

多段橋整流的橋段數(shù);”

一為了進一步分析。,

“

.期間尸一s卜Q,

一多段橋整流。

段電壓有效值,

v

;

的相對變化關(guān)系~把。二

,

可采用計算機幫助計算,

幾a

。

)根據(jù)(1

—移相角一、

整流電流的持續(xù)額定值2()式’I幻,

A

,

分成為10個時間間隔。

計算出f,

,

、

f可得多段橋整流

:

、

f。及(3)式中的只的瞬時值2、

相應(yīng)的

曲線簇見曲線圖

3

、

4

、

5

。

各瞬時值

.f.f7.

熟目曰

t舀

.

口5,

:J.3:2:l、

.

{

圖2

多段橋盛流有功功率函數(shù)部f,

f‘

即呂‘自口..口

.

川粼

l.0月n曰

a

n

圖3

多段橋整流視在功宇瓜致部f(l‘

,

a

。

)

。二

價迄卜叢。.仁孟曰

0寫

.

.認(rèn)0,今認(rèn)‘曰.,.

仁護

a

.

圖毛

多段橋整流無功功率函數(shù)部f.

月二

09.

解.

/

7

,‘

\婦叫

戶/如間

l介丹即AnU

甘腸一腸,硯‘

份二2

…UnUn.月,公

:.

02

a

.

民5

多段橋整流功率因數(shù)入扭

,

Q

。

)

25

什算表此處略去

。

知f為單調(diào)減函數(shù)f:,

:。.

,

發(fā)生在a。

=

。

。

上述曲線指系統(tǒng)開放到”段橋整流的末n段(即第段)時的參數(shù)變化,

f、發(fā)生在。‘

a

“

工08

。,

計算結(jié)果見表2

若對段橋整,

農(nóng)2,a.

流系統(tǒng)移相開放到某一段橋則在上述冠以(5):、

(設(shè)為第m

段)

,

,

(6)

(

…

、

(7)式等號后

令

后得

州叫川Jl3|!lezw引’.

se

}

二(

fs0。

。。‘

0

。

994987

180J...,1月八n弓呂n二U二0.上0.八,0U1甘U幾幾‘

000133

0996243。

80

0500000O666657。

。

尸一S一

令

‘叭了介

’

(11)

09972180997810。

。

07500000。

。

二

U:IJfs

“2,

0998198。

800000

0998471。

0833333。

Q

。

=

令。

U:“f。

“3,,

0

。

.98673

08571名30。

。

0998827

。

875000

顯然函數(shù)部分仍不變

函數(shù)曲線簇也不3)

變m

。

同時之的表達式仍與(3)。。

式相同

,

因

由

勢U“.

=

(〔Zn

一

1)

+eosa

8”〕‘a(chǎn)

此(

,n式又同時表示了段橋或段橋的第

一

段橋功率因數(shù)的變化

(Zn3。

一

l)二/4

=

0

(16)

分別對f際上對應(yīng)凡,

,

、

f。、

:

、

f。。

、

幾函數(shù)的a

。

。

求導(dǎo)

,

解得表衰3

以便求出n段半控橋各功率的函數(shù)部分(實、

S

O)及功率因數(shù)只的最大。.。

值和最小值以及相對應(yīng)的角度a4.

一…231”

d,。

口:

萬二U“..:

f

尸_

。:

_

_一

_

。

一0

衛(wèi)J二“

‘V

(14)。,

|一.刀‘,.

。

.

(rad)

a

。

(

娜、,眨弓‘J

,

177076019964722。。

.

舊d二呀,,.二O且,馬月五

n

0

。

55340

解得f=

發(fā)生在a

。

=。

o

f

;,

,。

發(fā)生在a

。

084393126683151017166724177672185728

…1219。

0429292。

04162690。

。

180

“。

計算結(jié)果見表l

曰‘.月0J吸

5

22

。

416269

。

1232‘目.勝.二目二,自曰,

.

0417720。

衰1.

2

.

怡舀馬J

自DO幾,

0

。

419394

e527‘一

0一0日0

不習(xí)蕊一…j衍一認(rèn)’’’‘

“

22

。

。

…a:

04209040。

。

422211

0000

。

900094900205900242900261

通O甘1人UU幾呂八,二U1.八幾n內(nèi)八八甘甘1”n.石已口Rn..

00000

。

000000.

。

。

450158600211675237720253

!

a

。

(rad)

(

j口3。

。。‘

。

。

000丹目口眨弓月‘七

。

42337067252

2

24

。

0353165

。

。

。

385。

03387430357314。

。

0900272

。

.

。

755397

4345

。

36

0900279。

07502640,

。

合else1selse,..‘.

。

0?95171‘

。

0371916。

09002850900289。

。

771700

081826708332960。。

。

46

。

9

0382313

。

180

0787777

。

477。

0389923。

、d:I出二~Q一

1

一

“

。

二‘=氣二一了不幾一一萬云,開幾萬韶二、U一一Zn呀汀L”兀一氣Z刀一1少」口

2(一n

一

D

/

843837851633

4348

。

4

03956540400128。

。

。

(15)

0

。

。

8

名Q

由’

一

叢aa.

=

(2,:a。

一

1):(2,汀一

一

1)

一

,

。《s。,

.

](17)

力機乍主變)器的交流阻抗不為零il30“

,

當(dāng)機車:二“

發(fā)揮出額定功率時的過零自然換向角v右左,

一

Zsln

”〔

2

。=(2”一1)a〕0

而移相觸發(fā)后的換流角夕

:

二

01

左

解得表衰4r一‘‘,

4

。

右

。

l,

(

:入一

,

二

fp0873703。

—

矛

l1es山.,月.

‘r1,..

甘才仲比一盛J‘巾幾,二匕兮

0000

。

35509455585999

2032

。

40

0

。

9261426

/

。

。

09303569。

0

。

865273

{LV。

。

61515496389742

35336。

。

0924544200。

。

0871659。

。

if

9199993916760491439579126092

08767000881424.

。

0651660500。

。

373。

。

65943066646426

37

。

8

00

。

0884572。

。

38138。

。

。

0886822。

。

洲人J(‘為梯形波),,(產(chǎn)原邊電流‘波形)

‘

0668367。

3

09112175

。

0888508

。

”

l

a

,

(ra(1)

a

。

(

入叫

、

.

了圖6

p

165.

{

32222222

。

141593446414

‘,.心幾JQ二自J通JO,n.三任61上呂八舀比口介Q目通工九”

R

州|l剎l訓(xùn)婦1州引|州e.

多段半控橋電壓電流波形圖

lsese.t,山曰Jd廿e才s馬!毛月....

!ew1

。

.

00

。

77895888430199

0

。

501811

佃)掛流電壓uJ波形,

。

424443

。

425182428159430966433307

…。。

0637707。

設(shè)在換流角夕期間電流按線性規(guī)律變化

,

0863731300。

00000

。

703360742751

此時可按下列各式求得機車補償前的有功功

。

87363988793845

。

率尸

q,

、

視在功率S,

q,

、

無功功率Q2

。,、

功率。

。

.

。

769012787770801838

因數(shù)幾尸。,

:

。

01390

。

88311618857287

。

=

p

。

=

u

2

1

。

435225

。

。

洲

[(Zn

一

1)+”兀

e

osa

〕

(19)

根據(jù)以上計算結(jié)果△Q一、

,

機車所需功率因數(shù):

s

一UQ。,

Z

J‘

.

補償容量△Q可由卞式?jīng)Q定=

了x

nZ汀

一

(2,:”2汀

一

1)a

。

+

衛(wèi)‘一下3汀

2

(20)一,‘

認(rèn)一

Id

.

fI

尸.

‘

一“、V一

(

‘

/瑞l只2。,J

一

l

二

U:Id一

一l氣O一汁V9。

/

.

一

1一

\/

,+

(18)l

丫

nZ兀一

(ZnnZ

1)

a

。

_

2[(Zn

旦旦衛(wèi))蘭旦a],

、

v,

一

,

:

汀

夕汀不

3

汀

(21)只.,

上式中,一一’‘

。,.~

‘,

為第’一

”

”

牛亡、2

、,’

段補償前的最~”~“~‘’

二

r

’

碑

(護2〔2”一1)+污二1)試干(,耐砂(乞

eosa‘

一

〕3

一

石而/

小功率因數(shù)二、

(22)

當(dāng)電流波形為梯形波時的計算公式(尹=

考慮多段橋在a。功率因數(shù)義‘,。

。

二

140

。

附近時出現(xiàn)最小,..‘。

夕:

+

下今,

:

)0

在此角度上考慮換流角的影通過計算名7

電壓

、

電流波形見圖6

實際上由于電

響后求得最小的功率因數(shù)人

見下表.5

5

。

四

、

結(jié)

論

,(1)按(23)式、久:,:

多段品閘管半控橋、

。

方0

的機車主電路中

,

n當(dāng)已知橋段數(shù),

額定空

:

10。

載電壓U74650000。

Z

、

”,

段持續(xù)電流幾一’一

再查得有功功一『’寸’’

率函數(shù)部分f及第’

501811

一一,

‘

獷’

~“

‘

忍了、2

一

、

l一

,~

段、的最小功率因~~~。

O8170000。

0637707。

數(shù)幾

.

、,

則可求得功率因數(shù)補償容量刀O,

08405000、

0703360。

(2)當(dāng)不考慮再生或主電路結(jié)構(gòu)等其

000

。

公200005公8800058683000