Вентильный преобразователь с импульсно-фазовым регулированием напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано на железнодорожном подвижном составе в качестве главного преобразователя переменного тока в постоянный и обратно. Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей и повышение КПД. Устройство состоит из выпрямительного тиристорного моста, каждое плечо которого состоит из двух последовательно соединенных тиристоров 1, 3

2, 4

и 5, 7

6, 8. Между общими точками соединения этих тиристоров включены секции 9, 10 вторичной обмотки трансформатора соответственно. Коммутирующий конденсатор 13 подключен к выводам переменного тока тиристорного моста, а именно к общим точкам соединения тиристоров 4, 6 и 3, 5. Указанное выполнение преобразователя позволяет исключить из цепи коммутации перезарядный дроссель и улучшить распределение напряжений между тиристорами. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ. социАлистичесних

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ пРИ Гннт сссР (21) 4134644/24-07 (22) 05.08 .86 (46) 30.08.89, Бюл. К - 32 (7!) Московский энергетический институт (72) Ю.А. Карпов, !О.И. Ковалев, В.Д. Тулупов и В.С. Стародумов (53) 621.314.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 880809, кл. В 60 L 7/16, 1981.

Авторское свидетельство СССР

У 852660, кч. В 60 L 9/12, 1981. (54) ВЕНТИЛЪНЫ1! ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С

ИМПУЛЬСНО- ФАЗОВЬИ РЕГУЛИРОВАНИЕМ

НАПРЯЖЕНИЯ . (57) Изобретение относится к электро.технике и может быть использовано на железнодорожном подвижном составе в качестве главного преобразователя

„„SU„„3 5О4762 А 1 (511 4 Н 02 М 7/155, В 60 Т, 9/12

2 переменного тока в постоянный и об- . ратно . Цель изобретения — улучшение массогабаритных показателей и повышение КПД. Устройство состоит иэ выпрямительного тиристорного моста, каждое плечо. которого состоит из двух последовательно соединенных тиристоров 1,3; 2,4 и 5,7; 6,8. Между общими точками соединения этих ти— ристоров включены секции 9,10 вторичной обмотки трансформатора соответственно. Коммутирующий конденсатор 13 подключен к выводам переменHcI о тока тиристорного моста, а именно к общим точкам соединения тиристоров 4,6 и 3.5. Указанное выполнение а ф преобразователя позволяет исключить из цепи коммутации перезарядный дрос- * сель и улучшить распределение напряжений между тиристорами. 3 ил.

- ) 504762

Изобретение относится к силовой тиристорной преобразовательной технике и предназначено в основном для использования на железнодорожном подвижном составе в качестве главного преобразователя переменного тока в постоянный (в режиме тяги) и ! обратно (в режиме рекуперативного торможения), Цель изобретения — улучшение мас-! согабаритных показателей и повышение

КПД преобразователя путем упрощения коммутирующего узла.

На фиг. 1 представлена принципиальq5

30

50

55 ная электрическая схема цреобразователя на фиг. 2 — временные диаграммы его работы в- режиме выпрямления, ! на фиг. 3 — то же, в режиме инвертирования, Преобразователь (фиг.1) содержит выпрямительный тиристорный мост, состоящий из тиристоров 1-8. К общим точкам тиристоров 1,3 и 2,4 анодной группы плеч выпрямительного моста подключена секция 9 вторичной обмотки силового трансформатора, секция 10 которого включена между общими точками тиристоров 5,7 и 6,8 катодной группы плеч того же моста.

Параллельно секциям 9 и 10 подклю( чены конденсаторы 11 и 12 соответ( ственно. К выводам переменного тока выпрямительного моста, т.е. к катодам тиристоров 3,4 (анодам тиристоров

5,6), подсоединен коммутирующий конденсатор 13. Анодная группа плеч выпрямительного тиристорного моста ! соединена с отрицательным выводом для подключения нагрузки 14, а катодная группа — с ее положительным выводом.

Работа преобразователя в режиме выпрямления поясняется диаграммами на фиг. 2, а в режиме инвертирования — на фиг. 3. Кривые U< и i„ характерные для такого типа преобразователя напряжение на вторичных обмотках 9 и 1 0 силового трансформатора и ток в его первичной обмотке, т.е. потребляемый иэ питающей сети, соответственно, V — напряжение на коммутирующем конденсаторе

13. Остальные временные диаграммы иллюстрируют интервалы открытого и закрытого состояний тиристоров

1-8 выпрямительного моста, т.е. но.— мера временных диаграмм совпадают с номерами тиристоров. Полярность напряжений U, и Б показана условно и соответствует обозначению на фиг. 1. Интервал времени t соот1 ветствует буферному периоду, в котором ток нагрузки замыкается вне полуобмоток 9 и 1 0 силового трансформатора через тиристоры 1,3,5, 7. С момента подачи отпирающего импульса на тиристор 2 начинается интервал t — включение тока нагрузки в секции 9 и 10 трансформатора (коммутация) . Тиристор 1 при этом запирается напряжением U ! секции 9, в которую мгновенно вводится ток нагрузки, что возбуждает колебательный процесс во входном контуре, включающем конденсаторы 11 и 12, индуктивность рассеяния обмоток силового трансформатора, а также сопротивление питающей сети. В результате указанного. процесса ток i по косинусоидальному закону плавно нарастаетдо значения тока нагрузки (без учета принужденного тока входного контура и затухания колебательного процесса) . В этот момент отпирается тиристор 8 и ток нагрузки . также включается в секцию 10 трансформатора. Напряжением U последней запирается тиристор 7. Колебательный процесс во входном контуре прерывается и начинается интервал — период выпрямления (отперты тиристоры 2,3,5 и 8) °

Изменением момента начала интервала и регулируется среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке 14.

Период t> заканчивается отпиранием тиристора 4. При этом тиристор

3 запирается напряжением U - U „.

Ток нагрузки скачком выводится из полуообмоток 9 трансформатора, что провоцирует колебательный процесс во входном контуре. Ток i, питающей сети по косинусоиде снижается до сравнительно небольшого принужденного тока входного контура в интервале и . Одновременно перезаряжается конденсатор 14 до исходного напряжения U<, но обратной полярности.

В момент завершения первого полупериода колебания тока во входном контуре отпирается тиристор 6, а ти-, ристор 5 запирается напряжением

U — U Ток нагрузки мгновенно выводится из полуобмотки 10 трансформатора.. При этом колебательный про1504762 цесс во входном контуре прерывается и .начинается буферный интервал (через тиристоры 2,4,6 и 8) следующего полупериода напряжения питающей сети. Ра- 5 бочие процессы преобразователя в этом полупериоде принципиально не отличаются от описанных выше. Разница состоит в том, что в соответствующих интервалах времени вместо тиристора 10

1 отпирается тиристор 2 (и наоборот), так же, как и тиристоры 3 и 4, 5 и 6, 7 и 8.

Работа преобразователя в режиме инвертирования поясняется временными диаграмамми, изображенными на фиг. 3.

Интервал времени t соответствует процессу введения (коммутации) тока нагрузки в обмотки 9 и 10 трансформатора. Перед коммутацией ток нагруз- 20 ки замыкается, например, через тиристоры 1, 3,5 и 7 (буферный период).

В момент начала интервала t отпи1 рается тиристор 4, а тиристор 3 sagapaevca напряжением Uz - U,. В по25 луобмотку 9 трансформатора мгновенно вводится ток нагрузки (против напряжения 0 „). Это возбуждает колебательный процесс во входном контуре (аналогично режиму выпрямления), в результате чего ток i по косинусоиде нарастает приблизительно до тока нагрузки, и в этот момент отпирается тиристор 6. Тиристор 5 запирается разностью напряжений Uz конденсатора 13 который к этому времени перезаряжается) и U (полуобмот1 ки 10 трансформатора) . В интервале

С колебательный процесс во входном контуре прекращается и происходит инвертирование тока нагрузки в питающую сеть через тиристоры 1,4, 6 и

7. Заканчивается этот интервал моментом включения=тиристора 2. При этом тиристор 1 запирается напряже45 нием U полуобмотки 9 трансформа1 тора, ток нагрузки скачком выводится из нее. Возбуждается колебательный

1 процесс во входном контуре, в результате чего ток 1., снижается до принужденного тока того же контура также беэ учета затухания. В этот момент включается тиристор 8. На этом интервал t заканчивается. Колеба9 тельный процесс во входном контуре прекращается, тиристор 7 запирается напряжением U, полуобмотки 1 0 трансформатора и начинается буферный интервал и, в котором ток нагрузки замыкается через тиристоры 2,4,6 и

8. Регулированием длительности ин- тервала t изменяется величина инвертируемого в сеть тока i,.

Рабочие процессы в следующем полупериоде (условно отрицательном) аналогичны описанным выше за исключением того, что вместо тиристоров

2,4,6,8 включаются тиристоры 1 3 5

7 соответственно.

Формула и э о б р е т е н и я

Вентильный преобразователь с импульсно-фазовым регулированием напряжения, содержащий силовой трансформатор, вторичная обмотка которого выполнена из двух секций, каждая из которых зашунтирована конденсатором, выпрямительный тиристорный мост, выход постоянного тока которого образует выходные выводы для подключения нагрузки, а также коммутирующий конденсатор, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей и повышения КПД, указанный коммутирующий конденсатор подключен к выводам переменного тока выпрямительного тиристорного моста, каждое плечо которого выполнено в виде двух последовательно соединенных тиристоров, к общей точке соединения которых подключен один из выводов одной иэ соответствующих секций вторичной обмотки, 1504762

Составитель Т,Добровольскис

Техред М. Ходанич Корректор С.Черни

Редактор А. Маковская

Заказ 5263/54 Тираж 647 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патснт", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101