Введение. 
Проектирование преобразователя для тяговой подстанции постоянного тока

Основными элементами тяговых подстанций постоянного тока электрических железных дорог, метрополитена, городского и рудничного (карьерного) электротранспорта являются мощные выпрямительные, инверторные и выпрямительно-инверторные преобразователи, являющиеся промежуточными звеньями между источниками и приемниками электроэнергии. Выпрямители должны обеспечивать надежное питание тяговых двигателей электроподвижного состава, инверторы надежный прием избыточных токов рекуперации, выпрямительно-инверторные преобразователи совмещать их функции.

Любой из вышеперечисленных преобразователей состоит из тягового трансформатора, служащего для преобразования уровня напряжения и числа фаз; вентильных конструкций, состоящих из управляемых или неуправляемых вентилей, которые обладают односторонней проводимостью; устройств коммутации и защиты преобразователя от аномальных режимов работы.

Принцип работы преобразователя

Описание схемы и режима работы

Рисунок 1 — Двенадцатипульсовая схема выпрямления последовательного типа Двенадцатипульсовые схемы выпрямления позволяют: повысить коэффициент мощности тяговых подстанций до 0,97…0,98; улучшить форму кривой потребляемого от сети тока и тем самым повысить качество электрической энергии; улучшить форму кривой выпрямленного напряжения и снизить влияние тяговой сети на линии связи; повысить уровень напряжения в тяговой сети без применения специальных устройств регулирования напряжения; снизить расходы электротехнических материалов, затрагиваемых на изготовление выпрямителей. Приведенная схема является результатом последовательного соединения двух секций, каждая из которых представляет собой простую шестипульсовую мостовую схему выпрямления. Различие между секциями состоит с том, что у одной из них вентильная обмотка трансформатора соединена по схеме «звезда», а у другой — по схеме «треугольник». В результате этого кривые выпрямленных напряжений секций сдвинуты одна относительно другой на угол 30^о, а результирующее напряжение на выходе выпрямителя имеет двенадцатипульсовую форму. Первичная (сетевая) обмотка трансформатора может соединяться как в «звезду» так и в «треугольник». В этой схеме катод мостовой схемы «звезды» соединен с анодом «треугольника» нагрузка подключается к выводам «+U_d» и «-U_d». В каждой мостовой схеме работают одновременно два диода: один — из катодной группы, другой — из анодной. При совместной работе находятся одновременно четыре диода, напряжение одной схемы складывается с напряжением другой, в результате чего на нагрузку поступает двенадцатипульсовое выпрямленное напряжение.

Предварительный анализ электромагнитных процессов в схеме

Векторная и временные диаграммы электромагнитных процессов в двенадцатипульсовой схеме выпрямления последовательного типа приведены на рисунке 2 и 3 соответственно.

Рисунок 2 — Векторная диаграмма в двенадцатипульсовой схеме выпрямления последовательного типа.

Рисунок 3 — Временные диаграммы электромагнитных процессов в двенадцатипульсовой схеме выпрямления последовательного типа.