
1 AFP作用的原理
8K型电力机车的传动方式是交直系统即电网交流电通过可控硅整流,为直流牵引电动机供电 ,由于主回路大量采用晶闸管,其缺点是功率因数低,产生大量谐波,尤其在采用再生制动 技术后,情况更为严重,为了改善8K型电力机车的功率因数和电网波形,除了在牵引变电站 安装滤波和功率因数补偿装置之外,又在电力机车上装有L-C组成的AFP无源滤波电路,该滤 波支路设计在3次和5次低次谐波的准谐振点处,吸收主整流器非线负载所产生的谐波电流, 使机车主变压器绕组内电流波形得以改善,如图1所示。与此同时,AFP滤波电路在基波网压 的作用下产生基波容性电流,可对相控整流机车滞后的负载电流起到补偿作用,从而改善了 机车的相位移点数,这两方面的共同作用,可使机车功率因数有明显提高。

图1 加装L-C功率因数补偿装置主电路
图1中整流电路采用半控桥,它与机车主变压器次边一段绕组联结,次边绕组电压为 u=umsinωt,Ll为换算到变压器次边绕组接触网一侧的等效电感,包括变电站变压 器和线路的电感,因此它是个随机车离牵引变电站距离而变化的变量,电阻忽略不计,L T为机车主变压器换算到次边绕组的漏电感,L和C为谐波支路的谐振电感和电 容,Ld为直流回路的平波电抗器电感,i为主变压器次边绕组电流,ic为 谐波支路电容电流,Id和Ud为直流回路平均输出电流和电压,直流输出功率Pd =Ud.Id。
图2表示变压器次边绕组电流i波形,曲线1表示不装L-C功率因数补偿装置时的电流波形 ,而 曲线2表示装有功率因数补偿装置时的波形,后者比较接近于正弦波,而且电流峰值明显增 加,且向前移动,与变压器次边电压在相位上基本一致,其结果是使机车功率因数有明显提 高。
图2电流波形是相应于控制角α较小,接近满开放的工况,图3则表示控制角α≈90° 时变压器绕组内电流i的波形。从图可见,不装功率因数补偿装置时,在ωt≤90°期间 ,由 于图1中晶闸管T