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 (в режиме тяги) и обратно (в режиме рекуперативного торможения). Цель изобретения - снижение массы и габаритов. Устройство содержит тиристорный мост на тиристорах 1 - 4, в диагональ переменного тока которого включена вторичная обмотка 6 силового трансформатора, выполненная в виде двух секций, зашунтированных конденсаторами 7, 8. В выходную диагональ тиристорного моста включена нагрузка 5, а также последовательно соединенные дополнительные тиристоры 9, 12, включенные в том же направлении, что и основные. Последовательно соединенные дополнительные тиристоры 10, 11 включены между общей точкой соединения анодов тиристоров 1, 9, 2 и общей точкой соединения секций обмотки 6. Между катодами тиристоров 9, 10 включен коммутирующий конденсатор 13. Указанное построение устройства обеспечивает уменьшение мощности коммутирующего конденсатора и исключение перезарядного дросселя, т.к. указанное включение тиристоров 10, 11 позволяет регулировать длительность прохождения тока нагрузки через конденсатор 13 практически независимо от длительности коммутаций. При этом значительно уменьшается величина емкости конденсатора 13 и ограничивается его максимальное напряжение. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4328100/24-07 (22) 13,11.87 (46) 07,03.90. Бюл, ¹ 9 (71) Московский энергетический институт (72) Ю.А. Карпов, Ю.И. Ковалев и В.Д.. Тулупов (53) 621,314,5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 880809, кл. В 60 L 7/16, 1981.

Авторское свидетельство СССР

¹ 852660, кл. В 60 L 9/12, 1981.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1252200, кл. В 60 L 9/12, 1986. (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С

ИМПУЛЬСНО-ФАЗОВЬМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ

НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано на железнодорожном подвижном составе в качестве главного преобразователя (51) 5 Н 02 М 7/155 В 60 L 9 12

2 переменного тока в постоянный (в режиме тяги) и обратно (в режиме рекуперативного торможения). Цель изобретения — снижение массы и габаритов.

Устройство содержит тиристорный мост на тиристорах 1-4, в диагональ переменного тока которого включена вторичная обмотка 6 силового трансформатора, выполненная в виде двух секций, зашунтированных конденсаторами

7, 8, В выходную диагональ тиристорного моста включена нагрузка 5, а также последовательно соединенные дополнительные тиристоры 9, 12 включенные в том же направлении, что и. основные, Последовательно соединенные дополнительные тиристоры 10, 11 включены между общей точкой соединения .анодов тиристоров 1, 9, 2 и общей точкой соединения секций обмотки 6. С

Между катодами тиристоров 9, 10 вклю1548829 прохождения тока нагрузки через конденсатор 13 практически независимо от длительности коммутаций. При этом

5 значительно уменьшается величина емкости конденсатора 13 и ограничивается его максимальное напряжение.

3 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно 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 (B режиме рекуперативного торможения) . . Цель изобретения — снижение массы и габаритов преобразователя путем уменьшения мощности коммутирующего конденсатора и исключения перезарядного дросселя.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема преобра.зователя; на фиг. 2 и 3 — диаграммы его работы соответственно в режимах выпрямления и инвертирования.

Преобразователь (фиг. 1) содержит выпрямительный тиристорный мост, состоящий из тиристоров 1-4, через кото35 рый нагрузка 5 (электрические машины, соединенные последовательно со сглаживающим дросселем) подключена к вторичной секционированной обмотке

6 силового трансформатора. Параллельно каждой секции обмотки трансформатора включены конденсаторы 7 и 8 (входные). Аноды первого 9 и третьего

10 дополнительных тиристоров соеди нены с анодной группой плеч выпрямительного моста (анодами тиристоров

1 и 2). Тиристор 10 соединен последовательно с четвертым дополнительным тиристором 11, а катод последнего подключен к средней точке вторичной

50 обмотки 6 трансформатора. Катод. второго дополнительного тиристора 12 соединен с катодной группой плеч выпрямительного моста (катодами тиристоров 3 и 4), а его анод — с катодом первого дополнительного тиристо-! ра 9 и одним из выводов коммутирую-:-, щего конденсатора 13, подключенного чен коммутирующий конденсатор 13.

Указанное построение устройства обес.— печивает уменьшение мощности коммутирующего конденсатора и исключение переэарядного дросселя, так как укаэанное включение тиристоров 10.и 11 позволяет регулировать длительность

I другим выв одом к общей точке тиристоров 10 и 11.

Работа преобразователя в режиме выпрямления и инвертирования поясняется с помощью диаграмм, показанных на фиг. 2 и 3, где кривые U 4 и i соответственно напряжение на вторичной обмотке трансформатора и ток, потребляемый из питающей сети. Кривая U< иллюстрирует напряжение коммутирующего конденсатора 13. Полярность напряжения U и U показана условно и соответствует обозначениям на фиг. 1. Остальные диаграммы, представленные на фиг. 2 и 3, иллюстрируют интервалы открытого и закрытого состояний тиристоров преобразователя, причем цифры 1-12 соответствуют номеру тиристора на фиг, 1.

Преобразователь работает следующим образом.

В интервале времени t< ток нагрузки замыкается вне обмоток 6 трансформатора буферный период ) через тиристоры 10 и 12 и коммутирующий конденсатор 13. После перезаряда конденсатора 13 до заданного напряжения

U< отпираются тиристоры 1 и 3, Дополнительные тиристоры 10 и 12 запираются напряжением U конденсатора

13 (в интервале t ). В следующем интервале времени t> ток нагрузки вводят в обмотки 6 трансформатора, для чего отпирают дополнительные тиристоры 10 и 11. Тиристор 1 запирается напряжением U4/2 одной секции вторичной обмотки 6 трансформатора, в которую скачком вводится ток нагрузки, что возбуждает колебательный процесс во входном контуре, включающем в себя конденсаторы 7 и 8,. индуктивность рассеяния обмоток трансформатора и сопротивление питающей сети. В результате колебательного процесса ток i в первичной обмотке трансформатора плавно нарастает до значе5 ния тока нагрузки. В этот момент отпирают тиристор 2, Тиристоры 10 и

11 запираются напряжением Ul/2, колебательный процесс прекращается, ток нагрузки вводится во всю вторич ную обмотку 6 силового трансформатора и далее идет процесс выпрямления вторичного напряжения U в интервале времени t в котором отпер ты тиристоры 2 и 3.

Изменением момента начала интервала t регулируется среднее значе

Л ние выпрямленного напряжения на нагрузке 5. При значениях выпрямленно напряжения меньших максимального (при t2)0) величина напряжения Б,< достаточна для обеспечения переключений тиристоров 1 (2), а при макси мальных (й =О), значениях выпрямлен ного напряжения введение тока нагру ки в обмотки трансформатора осущест вляется принудительно, т.е, после окончания интервала времени t< отпи рают тиристоры 11 и 3, а тиристор 1 запирается напряжением U<<2 +U<. На-, пряжение О, в момент окончания инте вала времени t во всех режимах достаточно велико для обеспечения зап рания тиристоров 10 и 11.

Период выпрямления t заканчивают, отпирая тиристоры 9 и 11, При этом тиристор 2 запирается напряжением U2-U<(2 . В интервалах времени

Е и t6 во входном контуре происхо дит колебательный процесс, в резуль тате которого ток i плавно снижается до сравнительно небольшого при нужденного значения входного контура. В интервале t+ происходит перез ряд коммутирующего конденсатора 13 током нагрузки до заданного напряже ния U, а затем отпирают тиристор

10. Тиристор 9 запирается напряжением U2 и ток нагрузки выводится из конденсатора 13, протекая по тирист рам 10,, 11 и 3. Изменяя соотношение между интервалами t< и й6, регулир величину напряжения U обеспечивая необходимое схемное время запирания тиристоров преобразователя в широко диапазоне токов нагрузки без применения цепей форсирующего перезаряда (перезарядных тиристоров и дросселя при меньшей, по сравнению с извест преобразователем, требуемой емкости коммутирующего конденсатора 13.

В конце интервала времени t< под ют отпирающий импульс на тиристор 1

1548829 6 а тиристоры 3 и 11 запираются напряжением С2-U /2. Колебательный процесс во входном контуре прекращается и начинается буферный интервал t в течение которого происходит перезаряд конденсатора 13, а затем отпираются тиристоры 2 и 4 (или 11 и 4).

Рабочие процессы преобразователя в следующем, условно отрицательном, полупериоде питающего напряжения в интервалах времени t -t< не отличаются от описанных выше, за исключением того, что вместо тиристора 1 в

"î lS соответствующем интервале и включают тиристор 2, а вместо тиристора

2 — тиристор 1 (в интервале, ), и в чачале интервала а отпирают тиристор 4 вместо тиристора 3 (в интервале t<). з- Работа преобразователя в режиме инвертирования при максимальном выпрямленном напряжении иллюстрируется диаграммами, представленными на

25 фиг. 3.

В интервале времени t< начинается р- введение тока i нагрузки в обмотки

6 трансформатора ° При этом отперты и тиристоры 10, 11 и 4. В следующем интервале t2 отпирают тиристор 9, тиристор 10 запирается напряжением

U2 конденсатора 13, последний перезаряжается до момента окончания введения тока нагрузки в обмотки 6 трансформатора, В этот момент отпирают тиристор 1, а тиристоры 9 и 11 за35 пираются напряжением Б -U<< ° В интервале времени t происходит инЪ вертирование, которое заканчивается

40 В интервале t< ° кoräÿ Отпирают ти ристоры 10 и 11, а тиристор 1 запирается напряжением Б<< . Ток плавно снижается до принужденного тока входного контура, а затем в ин45 тервале t< отпирается тиристор 12. о- Тиристоры 11 и 4 запираются напряжением U2+U«2, Ток нагрузки вывоуют дится из обмоток 6 трансформатора в цепь из тиристоров 10 и 12 и конденсатора 13 и происходит перезаряд м последнего. В следующем интервале отпираются тиристоры 11 и 3, а тиристор 12 запирается напряжением

), U -U

2, аналогично рассмотренным, за ис1548829 торный мост, четыре дополнительных тиристора, анод первого из которых подключен к анодной группе плеч

5 выпрямительного моста а катод — к первому из выводов коммутирующего конденсатора и айоду второго дополнительного тиристора, соединенного катодом с катодной группой плеч выпрямительного моста, о т л и ч а— ю шийся. тем, что, с целью снижения массы и габаритов, третий дополнительный тиристор подключен анодом к анодной группе плеч выпрямительного моста, а катодом - к второму выводу коммутирующего конденсатора и аноду четвертого дополнительного тиристора, соединенного катодом с указанной средней точкой вторичной обмотки силового трансформатора, ключением того, что вместо тиристоров 1 и 4 отпирают соответственно тиристоры 2 и 3.

Таким образом, преобразователь обеспечивает работу в режиме инвертора, ведомого сетью, т.е. в режиме рекуперативного торможения.

Формула и з обре т е н и я

Вентильный преобразователь с импульсно-фазовым регулированием напряжения, содержащий силовой трансформатор, вторичная обмотка которого выполнена со средней точкой, делящей ее на две секции> каждая из которых зашунтирована конденсатором, и соединена с выводами для подключения нагрузки через выпрямительный тирис30

4(4!

1иг.3

Составитель Т, Добров ольскис

Редактор Н, Лазаренко Техред Л.Олийнык Корректор О. Кравцова

Тираж 497

Заказ 144

Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðîä, ул. Гагарина, 101