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电力机车辅助电路移相电容控制方法的改进.pdf
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1、 6 0 工业仪表与自动化装置 2 0 1 3年第3期 电力机车辅助 电路移相电容控制方法的改进 王安明 ( 西安铁路职业技术学院, 西安 7 1 0 0 1 4 ) 摘要 : 在电力机车辅助电路移相 电容支路 中采用串联晶闸管的方法, 消除了在合 闸瞬间产生的 电流冲击。利用 P S I M仿真软件进行 了仿真 实验 , 在相 同的仿真参数 下, 对比了移相电容支路 串联 晶闸管前后的功率因数 曲线 , 可以看出, 在移向电容支路 串联 晶闸管后电路 的功率因数 明显提 高。 关键词: 电力机车; 辅助 电路 ; 移相电容; 晶闸管 中图分类号 : U 2 6 2 7 十 2 文献标志码:
2、A 文章编号 : 1 0 0 0 0 6 8 2 ( 2 0 1 3 ) 0 3 0 0 6 0 0 2 I mp r o v e me nt o f c o n t r o l me t ho d o f p ha s e s hi f t i n g c a pa c i t o r o n e l e c t r i c l o c o mo t i v e a ux i l i a r y c i r c u i t W ANG Anmi ng ( X i a n R a i l w a y V o c a t i o n a l & T e c h n i c a l I n s t
3、 i t u t e , Xi a n 7 1 0 0 1 4,C h i n a ) Abs t r a c t : Us e d me t h o d t h a t s h i fti ng p ha s e c a pa c i t o r s e r i e s t h y r i s t o r i n e l e c t ric l o c o mo t i v e a u x i l i a r y c i r c u i t ,e l i mi n a t e s i n t h e c l o s i n g mo me n t s g e n e r a t e d c
4、u r r e n t s h o c kS i mu l a t i n g t o u s e t h e PS I M s i mu l a t i o n s o f t wa r e,i n t h e s a me s i mu l a t i o n pa r a me t e r s ,c o n t r a s t t h e p o we r f a c t o r c u r v e us i n g t h y r i s t o r i n t h e s e r i e s o f s h i fti n g ph a s e c a pa c i t o r ,a
5、 f t e r s e rie s o f s h i fti n g p h a s e c a p a c i t o r u s e s t h y r i s t o r t h e p o we r f a c t o r o f t h e c i r c u i t i s i mp r o v e d o b v i o us l y Ke y wo r ds : e l e c t r i c l o c o mo t i v e;a u x i l i a ry c i r c u i t ;s hi fti n g p h a s e c a p a c i t o r
6、 ;t h y r i s t o r 0 引言 工业生产 中的电气设备和电力线路的电能损耗 占总量的 2 0 3 0 , 因此 , 节能降耗对工业企业是 至关重要的, 提高功率因数是一种非常有效 的节能途 径 。功率因数不高, 根本原因就是 由于电感性负载 的存在。当电压与电流之间有相位差 , 即功率因数不 等于 1时, 电路 中发生能量互换, 出现无功功率 Q= U l c o s q , 这样就引起 2个问题 : 1 ) 发电设备的容量不 能合理利 用; 2 ) 增 加线路 和发 电机绕组 的功率 损 耗 J 。有功功率电网损耗不超过负荷的 1 0 。而无 功功率电网损耗却 占无功负荷
7、的3 0 5 0 。无功 功率总损耗要比有功功率总损耗大3 5 倍 。 电力机车的辅助电源由异步劈相机提供 , 异步 劈相机把由主变压器的辅助绕组供给的单相工频交 收稿 日期 : 2 0 1 3 0 1 1 4 基金项目: 西安铁路职业技术学院2 0 1 1 年度立项课题“ 电力机 车辅助 电机智能控制研究” ( X T Z Y1 1 G O 3 ) 作者简介 : 王安明 , 男 , 西安铁 路职 业技术学 院 助教 , 研究方 向 为机 电控制技术。 流电转换成三相工频交流电, 以供给辅助 电路的所 有三相异步电机。劈相机的电负载随机车运行工况 而改变 , 为尽可能保持劈相机输 出三相线 电
8、压的对 称性 , 在它的 U 与 w 端子间并联有 4个 1 2 k v a r 电 容器 , 以对无 功功率进 行补偿 , 提高功率 因数。 用直接并联电容器的方法虽然能在一定程度上提高 功率因数 , 但在合闸的瞬间, 会产生较大的合闸电流 冲击 , 同时易在某个频率上产生并联谐振 , 引起过电 流。鉴于上述不足 , 在补偿 电容支路中串入晶闸管 , 在合闸的瞬间 , 晶闸管没有触发导通 , 电容器中没有 电流流过 , 从而消除了电容器直接接人电源产生的 合闸电流。同时 , 以基波频率即 5 0 H z 作为 晶闸管 的触发频率 , 在一定程度上降低谐波分量 , 有助于提 高电路的功率因数
9、。 1 无功补偿电路相关参数 相关参数主要包括移相电容器的额定电压 、 工 作频率 、 无功功率、 额定容量 、 相电压等。 1 1 补偿电容器的选用条件 采用并联电容器进行无功功率补偿称为移相电 容器 , 目的就是为了提高 电路 的功率因数。相关器 2 0 1 3年第 3 期 工业仪表与 自动化装置 6 1 件的参数必须满足下列 3个条件 : 1 ) 移相电容器的额定电压大于或等于其工作 电压 , 即 ; 2 ) 移相电容器的频率等于电网的工作频率, 即 c = k 3 ) 移相 电容器 的额定 容量 大于或等于无功功 率 , 即 Q q。 其中 为电网工作频率 ( H z ) , 为移相
10、电容器工作 频率 ( H z ) , Q为需要补偿 的无 功功率 ( k v a r ) , Q 。 为 移相 电容器的额定容量 ( k v a r ) 。 1 2补偿电容容量的确定 补偿 电容 的容量按下式确定 : q =2 7 rf U 2 C1 0 ( 1 ) 式中: c为 单 相 电 容 器 电 容 ( F ) , 为 相 电 压 ( k V) 厂 为工频 5 0 H z 。 根据式( 1 ) , 可知 c:旦 1 0 ( 2 ) 2 7 r f U 2 、 已知 Q =1 2 k v a r , U: 0 3 8 k V, 求得 C= 2 6 4 。 2 仿 真电路设计 P S I
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