Реверсивный по цепи питания преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и м.б. исполь- , в частности, в автономных инверторах напряжения электровозов переменного тока с асинхронными тяговыми двигателями. Целью является повышение КПД путем снижения коммутационных напряжений на тиристорах основного и обратного мостов. Устр-во содержит реверсивный источник I пи- /5 танин, два фильтровых конденсатора 2 и 3, подсоединенных своими выводами к шинам реверсивного источника пита- -,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

»191 (11) 1;1) 4»» 02 M 7/515

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ1ТИИ (21) 4108869/24-07 (22) 27.08.86 (46} 07.03.88. Бюл. Р 9 (71) Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт комплектного электропривода (72) Г. Н. Коваливкер, В. В, Литовченко и И.M.ÈHüêîâ (53) 62!.314.572 (088.8) (56) Заявка ФРГ Ф 2747449. Тиристорная цепь с принудительной коммутацией. — Изобретения за рубежом: Бюллетень, 1978, М 17-1!3, с ° 35.

Заявка Японии »! 55-37190. Устройство для преобразования частоты.

Изобретения эа рубежом: Бюллетень, 1981, »» 5-113, с. 73.

ЕПВ (ЕР). Заявка Р 0058528. Преобразователь. — Изобретения эа рубежом:

Бюллетень, 1983, У 17-125, с. 26.

Быков h). Г. Преобразователи частоты для электроподвижногo состава с асинхронными тяговыми двигателями.

Электротехн. промышл. Сер.: Преобраз. техника, 1980, вып. 3 (122), с ° 19. (54) РЕВЕРСИВНЫИ ПО ЦЕПИ ПИТАНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

В ТРЕХФАЗНОЕ ПЕРЕМЕННОЕ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и м.б. использовано, в частности, в автономных инвертпрах напряжения электровозов переменного тока с асинхронными тяговыми двигателями. Целью является повышение КПД путем снижения коммутационцых напряжений на тиристорах основного и обратного мостов. Устр-во содержит реверсивный источник 1 питания, два фильтровых конденсатора 2 и 3; подсоединенных своими выводами к шинам .реверсивного источника нитаl 379919 ния, коммутирующую ?.С-день 4 и 5, подсоединенную одним выводом к Общей точке соединения фильтроных конденсатОрон и другим ВНВОдОм к Выводу первичной обмотки трансформатора (Т)

6, дне пары встречно-параллельно включенных коммутирующих тиристорон

9-12, три трехфазных моста главных

13-!8, Обратных 19-24 и распределительных 25-30 тиристорон, подсоедиИзобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано н тиристорных преобразователчх частоты, в частности в автономнь.х инверторах напряжения злектрово- 5 .-,он переменного тока с асинхронными тяговыми дни га тел я ми.

Цель изобретения — повышение КПД путем снижения коммутационных напря!

О жений на тиристорах основного и обратного мостов.

llа фиг.l изображена принципиальная схема преобразователя постоянного напряжения н трехфаэное переменное; на фиг.2 и 3 — диаграммы токов, напряжений и управляющих импульсов, поясняющие его работу.

Преобразователь постоянного нагряжения н трехфазное переменное напря20 жение (фиг.1) содержит реверсинный источник 1 питания, фильтроные конденсаторы. 2 и 3, коммутирующую LC цепь 4 и 5, трансформатор 6 с двумя обмотками 7 и 8, коммутирующие тирис- 25 торы 9-!2, трехфазный мост основных тиристорон 13-18, трехфазный мост обратных тиристоров 19-24, трехфазный мост распределительных тиристоров 2530, источник 3! подзарядного напряжения, состоящий из зарядного моста на тиристорах 32- 35, резисторов 36 и 37 обратного моста на диодах 38У

Ф

41, фильтрового конденсатора 42, диодного моста 43-46, блока 47 управпения .

Выводы переменного тока трехфазных мостов основных, обратных и распределитель ь ных тири с торов соединены с выводами трехфазной нагрузки А, В, ненных выводами переменного тока к нагрузке, источник 31 зарядного напряжения, подсоединенный к выводам коммутирующей LC-цепи. Обмотка 7 Т 6 подсоединена к выводам источника 31 зарядного напряжения к ныноду коммутирующей ЕС-цепи и к общей точке соединения коммутирующих тиристоров 912. 3 ил.

С. Выводы постоянного тока моста главных и обратных тиристоров подсоединены к шинам реверсивного источника l питания и к выводам фильтровых конденсаторов 2 н 3 и коммутирующих тиристоров 9-12, коммутирующая LCцепь 4 и 5 подключена к средней точке фильтровых конденсаторов 2 -и 3 и к выводу первичной обмотки 8 трансформатора 6, другой вывод первичной обмотки 8 подсоединяется к общей точке соединения коммутирующих тиристоров 9-12, выводы постоянного тока распределительных тиристоров 25-30 соединяются с выводом коммутирующего трансформатора и коммутирующей LC-цепи. Зарядный мост на тиристорах 3235 и обратный мост на диодах 38-41 подключены к выводам 48-51 соответственно. Вторичная обмотка 7 трансформатора 6 соединяется с выводами 50 и 51 источника 31 подэарядного напряжения и включается в диагональ переменного тока диодного моста 38-41, подсоедииенного к выводам источника питания, состоящего из диодного моста 43-46 и фильтрового конденсатора

42, к выводам которого подключен мост зарядных тиристоров 32-35. Выводы переменного тока диодного 38-41 и тиристорного 32-.35 мостов через резисторы 36 и 37 соединяются между собой.

Коммутирующий конденсатор 4 подключается к выводам 48 и 49 источника подзарядного напряжения и включается в диагональ моста зарядных тиристоров

32-35, выводы 52 и 53 источника 31 подзарядного напряжения подсоединяют- ся к системе электроснабжения. Выво1379919 ды управления тиристоров 9-30 и 3235 подсоединяются к выходу блока 47 управления, на вход которого подается сигнал задания выходной частоты.

На фиг.2 приняты обозначения:

Ip, )с напр"жени" и токи фаэ А, В, С нагрузки.

Работа преобразователя постоянного напряжения в трехфазное перемен- 10 ное напряжение в режиме тяги заключается . в следующем.

Предположим, что согласно диаграмме управления (фиг.2) на интервале времени t,-t, включены главные тирис-15 торы 13, 17 и 22 и конденсатор 4 заряжен полярностью напряжения, указанной на фиг.)..Тог нагрузки Тд протекает по цепи: источник 1 питания, тиристор 13, фаза А, фаза С, тиристор

22, а также источник 1 питания, тиристор 17, фаза В, фаза С. В момент времени t (фиг.2) включают тиристор

14. Для выключения тиристора )3 включают тиристоры 11 и 25. При этом ток 25 нагрузки начинает вытесняться из тиристора 13 током перезаряда LC-цепи

4 и 5 по контуру. 4, 5, 25, 13, 2, 4.

В момент выключения тиристора 13 избыточный ток перезаряда конденсато- 30 ра 4 замыкается по цепи: 4, 5, 8, 11, 2, 4, вследствие чего напряжение первичной обмотки 9 трансформатора 6 прикладывается в обратном направлении к выключенному тиристору 13 (фиг.l ) по цепи: +8, 25, катод 13;

-8, 11, анод 13. При этом ток нагрузки протекает по цепи: 1, 2, 4, 5, 25, А, С, 22, 1. В момент времени, когда избыточный ток перезаряда конденсато- 40 ра 4 становится равен току нагрузки и он перезаряжается на противоположную полярность, начинается процесс выключения тирнсторов 11 и 25, вследствие чего энергия, запасенная током 45 нагрузки в коммутирующем реакторе 5, эакачивается в фильтровой конденсатор 2, При этом со сдвигом во времени, равном схемному времени выключения, создаваемым действием узла принудительной коммутации, включается обратный тиристор 16 и ток нагрузки

I> замыкается по цепи. фаза А, фаза С, 18, 20, фаза A. При этом в про" цессе восстановления вентильных свойств к выключенным тиристорам )4

55 и 20 прикладывается сумма напряжений, не превышна»шая напряжения Б,) источника 1 питания и напряжения первичной обмотки 8 трансформатора 6. Таким об-разом, введение трансформатора позволяет снизить уровень коммутационных напряжений, лрикладываемых в процессе коммутации к тиристорам преобразователя, до величины, равной U +

+ 100 (В). По окончании процесса коммутации со сдвигом во времени включают зарядные тиристоры 32 и 35, вследствие чего конденсатор 4 дозаряжается по цепи: 42, 32, 4, 35, 42.

Процесс выключения основных тиристоров катодной группы рассмотрим на примере выключения тиристора 18. К моменту времени t на интервале времени t t проводят ток тиристоры 14, 15 и 18 (фиг.2) и конденсатор 4 заряжен полярностью напряжения, указанной в скобках (фиг.l). В момент времени с включают тиристоры )2 и 30, вследствие чего тиристор 18 выключается перезарядом конденсатора 4 по цепи: 4, 3, 18, 30, 5. В момент выключения тиристора 18 избыточный ток перезаряда конденсатора 4 замыкается по цепи: 4, 3, 12, 8, 5, 4 и напряжение обмотки 8 трансформатора 6 прикладывается плюсом к выключенному тиристору по цепи: +8, 12 катод 22, минусом по цепи: -8, 30, анод 22.

При смене знака напряжения реверсивного источника 1 питания (полярность напряжения указана в скобках) выключение основных тиристоров 13-18 преобразователя осуществляется sa счет естественной коммутации, а вьгключение обратных тиристоров 19-24принудительно. Так, например, для выключения тиристоров 20, 22 и 24 анодной группы вклочают распределительные тиристоры 25, 27 и 29 и коммутирующий тиристор !О. При этом минус обмотки 8 трансформатора по цепи тиристора 10 прикладывается к анодам тиристоров

20, 22 и 24, а плюс через распределительные тиристоры 25, 27 и 29 - к катодам, причем избыточный ток конденсатора 4 замыкается по цепи: +4, 5, 8, 10 3, 4. Аналогично для выключения тиристоров 19, 21 и 23 катодной группы включают коммутирующий тиристор 9 и распределительные тиристоры

26, 28 и 30, вследствие чего плюс обмотки 8 по цепи тиристора 9 прикладывается к катодам тиристоров )9, 2l и 23, минус через распределительные тиристоры 26, 28 и 30 - к анодам тиристоров 19 2) и 23, а избыточный

1379919 ток переэаряда конденсатора 4 замыкается по цепи: 4, 2, 9, 8, 5 и 4. Подключение вторичной обмотки 7 трансформатора 6 к клеммам 50 и 51 и включение се в диагональ диодного моста обратных диодов позволяет ограничивать напряжение на первичной обмотке 8 на уровне, равном U<, /К, (где

U — напряжение на обмотке 7, а 1О

К, - коэффициент трансформации трансформатора 6).

Формула и э обретения !

Реверсивный по цепи питания преобразователь постоянного напряжения в трехфаэное переменное, содержащий два встречно-параллельно включенных тиристорных моста, мост распредели- 2О тельных тиристоров, причем выводы переменного тока трех укаэанных мостов объединены, образуя выходные выводы преобразователя, два последовательно соединенных и включенных между шина- 25 ми питания фильтровых конденсатора, подключенную между .этими шинами пи1 тания цепочку из двух последовательно соединенных коммутирующих ключей, каждый из которых выполнен в виде встречно-параллельно соединенных коммутирующих тиристоров, коммутирующую

ЬС-цепь, включенную между точкой соединения укаэанных фильтровых конден саторов и точкой объединения выводов постоянного тока моста, источник подэарядного напряжения, через зарядные тиристоры связанный с обкладками коммутирующего конденсатора, и блок управления тиристорами, а также выпрямитель, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД путем снижения коммутационных напряжений на тиристорах основного и обратного мостов, он снабжен трансформатором, первичная обмотка которого включена между точкой объединения выводов постоянного тока моста распределительных тиристоров и точкой соединения указанных коммутирующих ключей, а его вторичная обмотка через выпрямитель подключена к источнику подзарядного напряжения.

1379919

1Ф

f5

Составитель Г.Иыцык

Техред М.Дидык

Корректор Н. Король

Редактор А.Козориз

Заказ 991/57 Тирал 665 Подписное

BHHKIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, IK-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4