Выпрямительно-инверторный преобразователь электроподвижного состава

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК всгсеюзи., ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМЪ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ вньлио," „.

Ю

Cb

CO

4h

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3767759/24-11 (22) 05.06.84 (46) 07.03.86. Бюл. № 9 (71) Омский институт инженеров железнодорожного транспорта (72) Н. С. Назаров, И. Г. Семкин и Н. Г. Шабалин (53) 621.314 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 515674, кл. В 60 1. 9/12, 1974. (54) (57) ВЫПРЯМИТЕЛЬНО-ИНВЕРТОРНЫИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА, содержащий первый и второй тиристорные мосты, подключенные одними диагоналями к шунтированной конденсатором вторичной обмотке тягового трансформатора, а другими — к со„„SU„„1216040 A (5D4 В601 9 12 Н02М7 155 ответствующим тяговым двигателям, и узел искусственной коммутации, выполненный на конденсаторах и тиристорах, отличшощийся тем, что, с целью повышения экономичности, узел искусственной коммутации снабжен симистором и резистором, соединенными в последовательную цепь, подключенную параллельно двум последовательно соединенным конденсаторам, точка соединения которых подключена к одному из выводов вторичной обмотки тягового трансформатора, при этом тиристоры узла искусственной коммутации соединены в мост, одна диагональ которого подключена к анодной и катодной группам тиристоров первого и второго моста, а другая — к цепи из указанных симистора и резистора.

1216040

Изобретение относится к транспорту, в частности к тиристорным преобразователям напряжения тяговых двигателей транспортных средств, и может быть применено на электроподвижном составе переменно-постоянного тока с рекуперативным торможением.

Цель изобретения — повышение экономичности.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого выпрямительно-инверторного преобразователя; на фиг. 2 — временные диаграммы токов и напряжений в элементах преобразователя.

Преобразователь состоит из тиристорных мостов на тиристорах 1 — 4 и 5 — 8, в одни диагонали которых включены тяговые двигатели 9 и 10, а в другие диагонали вторичная обмотка тягового трансформатора 11, шунтированная конденсатором 12.

Узел искусственной коммутации выполнен на тиристорах 13 — 16, соединенных в мост двух конденсаторах 17 и 18, симисторе 19 и резисторе 20. Конденсаторы 17 и 18 соединены последовательно и общей точкой подключены к одному из выводов вторичной обмотки тягового трансформатора 11. Симистор 19 и резистор 20 соединены последовательно и вместе с цепью из конденсаторов 17 и 18 включены в диагональ моста коммутирующих тиристоров 13 — 16.

Другая диагональ указанного моста подключена к анодной и катодной группам первого и второго моста.

На временных диаграммах (фиг. 2) представлены кривые а, б — напряжение и ток вторичной обмотки трансформатора 11; в, г — напряжение на конденсаторах 17 и 18; д, е — ток конденсаторов 17 и 18.

Устройство работает следующим образом.

Интервал времени ti соответствует паузе, когда ток нагрузки не протекает по обмотке трансформатора 11, а замыкается через тиристоры 2, 4 и 6, 8 первого и второго мостов. Этот интервал завершается подачей импульсов управления тиристорам 5, 7 и 15, при этом тиристор 6 запирается естественным образом, в контуре конденсатор 12 — обмотка трансформатора 11 начинается колебательный процесс. За время

t конденсатор 17 разряжается до нуля на нагрузку (двигатель 10), после чего тиристоры 7 и 15 закрываются. Колебательный процесс в конденсаторе 12 за время 4+

+t3 приводит к возрастанию тока обмотки трансформатора 11 до величины тока нагрузки, т.е. до тока двух двигателей 9 и 10.

В этот момент отпирают тиристор 1, а тиристор 2 запирается естественным образом, колебательный процесс в конденсаторе

12 прекращается и начинается период выпрямления. Изменением фазы подачи первых импульсов регулируется среднее значение выпрямленного напряжения на двигателях 9 и 10.

Период выпрямления t4+to заканчивается принудительным запиранием тиристора 5

В интервале времени t> открывается симистор 19, происходит выравнивание напряжений конденсаторов 17 и 18. По достижению равенства напряжений симистор 19 закрывается естественным образом. В результате уровень напряжения на конденсаторах 17 и 18 снижается по сравнению с

40 периодом ti. Это позволяет уменьшить величину перенапряжения, возникающего при запирании тиристора 5. Для его запирания подаются импульсы на тиристоры 15 и 16. При этом в контуре тиристоры 15 и 16 — конденсаторы 17 и 18 — обмот45 ка трансформатора 11 — тиристор 8 — двигатель 10 действует суммарное напряжение, способствующее запиранию тиристора 5 и отпиранию тиристоров 15 и 16. Поэтому ток нагрузки мгновенно коммутирует из тиристора 5 в тиристоры 15 и 16 и конденсаторы 17 и 18, работающие параллельно. По мере разряда коммутирующих конденсаторов

17 и 18 током нагрузки двигателя 10 напряжение на них уменьшается, однако на тиристоре 5 сохраняется обратное напря55 жение в течение времени достаточном для восстановления его запирающих свойств.

Протекание тока нагрузки через конденсаторы 17 и 18 приводит к изменению полярности на них и к моменту оконча5

30 в момент времени 4 посредством отпирания тиристоров 15, 16 и 6. После переключения тока нагрузки в цепь тиристоров 6 и 8 начинается колебательный процесс в конденсаторе 12, который за время t7 приводит к снижению тока в обмотке трансформатора 11 до относительно небольшой величины тока конденсатора 12. Тиристор 1 закрывается, а тиристор 2 отпирается управляющим импульсом. Начинается интервал времени, соответствующий паузе ti. Колебательные процессы в периоды коммутаций

tQ+ t3 и t7 сопровождаются наложением IIo лупериода собственных колебаний в контуре вторичной обмотки трансформатора 1 и конденсатора 12 на кривую напряжения трансформатора 11.

Разряд конденсатора 17 (18) при подключении нагрузки к трансформатору 11 и гашения тиристоров 3 и 5 обеспечиваются узлом искусственной коммутации. Перед отпиранием тиристоров 5 и 15 конденсаторы 17 и 18 заряжены до одинакового уровня напряжения и на общей точке имеют положительный потенциал. При отпирании этих тиристоров в контуре конденсатор 17 — тирис тор 15 — двигатель 10 — тиристор 7 течет ток разяда конденсатора 17, что способствует запиранию тиристора 6 и уменьшает величину провала в кривой напряжения вторичной обмотки трансформатора 11.

После разряда конденсатора 17 до нуля смены полярности на нем не происходит, так как открыт тиристор 5. При этом тиристоры 7 и 15 закрываются естественным образом, период tz коммутации тиристора 5 за вер ш а ется., 1216040 17 и1В

L /7э

118 фиг, Z

Составитель Н. Лысяков

Техред И. Верес Корректор А. Зимокосов

Тираж 648 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и от крытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Е. Папп

Заказ 948/21 ния периода времени 1а напряжение достигает своего исходного значения, но с обратным знаком. Коммутирующий узел готов к следующему циклу работы в следующем полупериоде напряжения сети.

Как видно из работы преобразователя время разряда конденсатора 17 и период приложения обратного напряжения к запираемым тиристорам постоянны при любых нагрузках (токах двигателей 9 и 10).

3а счет разряда конденсатора 17 снижается величина перенапряжений, возникающих при гашении тиристоров и улучшается использование коммутирующих конденсаторов.

Таким образом, в предлагаемом преобразователе улучшается форма кривой напряжения трансформатора 11, снижается установленная мощность коммутирующих конденсаторов, исключаются коммутирующие дроссели, что позволяет уменьшить аппаратурные затраты на преобразователь на 10—

12 об