Выпрямительно-инверторный преобразователь электроподвижного состава переменного тока

 

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и предназначено для питания двух одинаковых нагрузок постоянного тока. Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей путем снижения установленной мощности коммутирующего оборудования. Преобразователь содержит два моста на основных тиристорах (первый мост на тиристорах 3-6, второй - на тиристорах 7-10), питаемых от общей сети переменного тока, и узел принудительной коммутации в виде однофазного моста на коммутирующих тиристорах 16 - 19 с коммутирующим конденсаторам 20 в диагонали переменного тока, причем каждый вывод постоянного тока коммутирующего моста подключен к одноименному выводу постоянного тока соответствующего моста на основных тиристорах. Такое подсоединение позволяет одним коммутирующим конденсатором принудительно запирать четрые главных тиристора преобразователя попарно в каждый полупериод. Причем в начале одна пара главных тиристоров, относящихся к различным главным мостам и включенных в цепи коммутации последовательно, запирается в процессе перезаряда коммутирующего конденсатора от исходной полярности напряжения на противоположную, а в следующий полупериод другая пара тиристоров запирается при перезаряде конденсатора вновь до исходной полярности напряжения. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

«91 И!!

А1 (g!)5 Н 02 М 7/757 7/162, В 60 L 9/!2

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОЕРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ П НТ ССа

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .., Н Д ВТОРСКСМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ю! (21) 4192678/24-07 (22) 10. 12. 86 (46) 30. 04. 90. Бюл. М 16 (71) Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт комплексного электропривода (72) P.Ä.Âàëååâ (53) 621.314.632(088.8) (56) Тихменев Б.Н. Трахтман Л.М.

Подвижной состав электрифицированных железных дорог. M.: Транспорт, !

980, с. 74.

Авторское свидетельство СССР

N - 954270, кл. В 60 L 9/12, 1976.

Авторское свидетельство СССР

Ф 515674, кл. В 60 L 9/12, 1974. (54) ВЫПРЯМИТЕЛЬ НО-ИНВЕРТОРНЬЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и предназначено для питания двух одинаковых нагрузок постоянного тока. Цель изобретения — улучшение массо-габаритных показателей путем снижения установленной мощности коммутирующего оборудования. Преобразователь содержит два моста на основных тиристорах (первый мост на тиристорах 36, второй — на тиристорах 7-10), питаемых от общей сети переменного тока, и узел принудительной коммутации в виде однофазного моста на коммутирующих тиристорах 16-!9 с коммутирующим конденсатором 20 в диагонали переменного тока, причем каждый вывод постоянного тока коммутирующего моста подключен к одноименному выводу постоянного тока соответствующего моста на основных тиристорах. Такое т1одсоединение позволяет одним коммутирующим конденсатором принудительно запирать четыре главных тиристора преобразователя попарно в каждый полупериод, причем в начале одна пара главных тиристоров, относящихся к различным главным мостам и включенных в цепи коммутации последовательно, запирается в процессе перезаряда коммутирующего конденсатора от исходной полярности напряжения на противоположную, а в следующий полупериод другая пара тиристоров запирается при перезаряде конденсатора вновь до исходной полярности напря3

3 15611

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано во входных преобразовательных устройствах с принудительной коммутацией тирйсторов, предназначенных для питания как коллекторных, .так и бесколлекторных тяговых двигателей электровозов переменного тока.

Целью изобретения является улуч шение массогабаритных показателей ,путем снижения установленной мошнос-! ти коммутирующего оборудования.

На фиг.l приведена принципиальная электрическая схема обратимого выпрямительно-инверторного преобразователя; на фиг.2 — временные диаграммы

1 .токов и напряжений в элементах преобразователя, а также временные диа- 20 граммы состояний тириеторов для выпрямительного режима работы; на фиг.3 — то же, для инверторного режима работы преобразователя.

Выпрямительно-инверторный преобразователь содержит тяговый трансформатор 1, первичная обмотка которого через токосъемник 2 подсоединена к тяговой контактной сети, два однофазных моста главных тиристоров 3-6 и

7-10, выводами переменного тока подсоединенных к вторичной обмотке 11 тягового трансформатора 1, а выводами постоянного тока — к нагрузкам 12 и 13, каждая из которых представляет собой цепь из последовательно соединенных сглаживающего реактора 14 и коллекторного тягового двигателя 15, однофазный мост коммутирующих тиристоров 16-19, выводом положительного полюса подключенный к выводу положительного полюса моста главных тирис- торов 3-6 и выводом отрицательного полюса подключенный к выводу отрицательного полюса моста главных тиристоров 7-10, а выводами переменного тока подсоединенный к выводам коммутирующего конденсатора 20, н блок

21 управления, соответствующими выводами подключенный к управляющим электродам тиристоров 3-10, 16-19. В качестве блока 21 управления может быть применена, например, система импульсно-фазового управления.

Преобразователь в выпрямительном режиме (фиг.l и 2) работает следующим образом.

Предположим„ что первоначально проводили тиристоры 3, 5 и 8, 10, 82

Токи 1 ьь H 1 1 нагpg30K 12 H 13 за мыкались в.буферных контурах по цепям: 12; 4; 6; 12 и 13; 8; 10; 13.

Предположим также, что первоначально коммутирующий конденсатор 20 был заряжен до напряжения U ь по величине равного амплитудному значению напряжения вторичной обмотки 11 (U ьь ) трансформатора I. Полярность напряжения Б показана на фиг °,1.

В момент времени 0 включаются тиристоры 4 и 9. Под действием напряжения U, полярность которого покаь зана на фиг.l стрелкой, токи i u

1 перераспределяются из буферного контура в обмотку 11 и протекают по цепям: 12; 4; Il; 5; 12 и 13; 8;

11; 9; 13. При этом к нагрузкам 12 и 13 прикладывается напряжение U

В момент t включаются тиристоры

l6 и 19. Под действием напряжения

11 о ток х!! во вторичной обмотке начинает спадать, а в конденсаторе 20 увеличивается по цепи: "+" 20; 16;

5; ll 8; 19 и "-". Токи в тиристорах 5 и 8 также спадают. В момент с после запирания тнристоров 5 и 8 и восстановления их непроводящих свойств ток i снижается в два ран за., становясь равным по величине токам нагрузок 1 и i f3 и замыкается по цепи: 11; 9; 13; !9; 20;

16; 12; 4; 11. Далее на интервале времени с -t3 конденсатор 20 переза1 ряжается током нагрузки, В момент когда напряжение U начинает превышать текущее значение переменного напряжения U, открываются тиристоры б и 7. На интервале времени токи нагрузок 12 и 13 замыкаэ ются в буферные контуры по цепям:

12; 4; б; 12 и !3; 7; 9; 13, а ток обмотки 11 спадает к нулю под действием встречного напряжения конденсатора 20 (полярность напряжения U> противоположна показанной на фиг.l).

При этом электромагнитная энергия, запасенная в индуктивностях цепи обмотки 11 током 0 5i, поступает в

И конденсатор 20, повьпяая на нем напряжение до некоторой величины. В момент t тиристоры 16 н 19 запираФ ются.

В следующем полупериоде переменного напряжения LÄ дозаряд конденсатора 20 до исходной величины напря" жения может осушествляться, например, при помощи обычного эарядного

156 моста от собственно питающей обмотки 11 на интервале времени t< — t

Тот же результат можно получить без применения специального зарядного устройства, например путем задержки момента включения главных тиристоров

6 и 7, так как до их включения ток нагрузки !и = i протекает через конденсатор 20, линейно повьппая на нем напряжение (фиг.2, пунктирная линия Uyp H 1 gq ) °

Изменением момента включения тиристоров 3, 4, 6 и 10 относительно нулевой фазы напряжения U „ достигается независимое (индивидуальное) регулирование напряжения на нагрузках.

Далее процессы протекают согласно временным диаграммам, показанным на фиг.2, аналогично описанному.

Таким образом, при работе преобразователя в выпрямительном режиме осуществляется процесс. принудительного "гашения" тока в обмотках трансформатора в два этапа с помощью коммутирующего конденсатора. На первом этапе производится принудительное запирание двух главных тиристоров при коммутации в них тока, равного половине полного тока трансформатора, а на втором этапе — искусственная коммутация второй половины его тоха, что позволяет уменьшить по сравнению с прототипом величину емкости, исключить холостой перезаряд коммутирующего конденсатора и снизить его установленную мощность.

Преобразователь в режиме зависимого инвертирования (фиг.l и 3) работает следующим образом.

Предположим, что первоначально проводили тиристоры 3, 5, 7, 10, а конденсатор 20 был заряжен напряжением, полярность которого показана на фиг.l. Токи нагрузок 12 и 13 замыкались в буферных контурах по цепям: 12; 3; 5; 12 и 13: 8; 1О; 13.

В момент времени О включаются тиристоры 16 и 19. Под действием напряжения конденсатора 20 (U

16; 5; ll 8; !9, "-" 20. В момент

t„ после запирания и восстановления непроводящих свойств тиристоров 5 и холостого перезаряда.

Формула изобретения!!82 мыкается по цепи: "+" 20; 16; 12;

3; 1!; 10; 13; 19, "-" 20.

На интервале времени t — t I конденсатор 20 перезаряжается на обратную полярность, противоположную показанной на фиг.l.. момент t — момент начала пре8 вышения напряжением над текущим значением переменного напряжения U включаются тиристоры 6 и 7, На интервале времени t!! -t> токи и ь<> перераспределяются из цепц тйристоров 16 и 19 и конденсатора 20 в цепь тиристоров 6 и 7 и обмотки 11.

В момент t ток обмотки 11 дости9 гает по величине суммарного тока обеих нагрузок, тиристоры 16 и 19 запираются под действием встречного

20 напряжения конденсатора 20. Токи i < и э замыкаются по цепям: 12; 3;

11.; 6; 12 и 13; 7; 11; 10; 13. При этом к нагрузкам 12 и 13 прикладывается встречное напряжение Б

В момент t включаются тиристоры

4 и 9. Под действием напряжения U, тиристоры 6 и 10 запираются, а токи и i > замыкаются по цепям: 12;

4; 6; 12 и 13; 7; 9; 13.

Изменением .момента включения тиристоров 4 и 9 осуществляется регу- . лирование напряжения на выходных зажимах преобразователя.

В следующем полупериоде перемен35 ного напряжения U процессы проте11 кают аналогично описанному согласно временным диаграммам, показанным на фиг.3.

Таким образом, при работе преоб40 разователя B инверторном режиме ществляется процесс принудительного нарастания тока в обмотках трансформатора в два этапа с помощью коммутирующего конденсатора, причем принудительное запирание двух главных тиристоров производится на первом этапе при коммутации тока, равного по величине половине полного тока трансформатора. В результате снижается установленная .мощность коммутирующего конденсатора по сравнению с прототипом за счет уменьшения требуемой величины емкости и исключения

8 ток в обмотке !! достигает величины, равной 0,5i« = 1 = i<, и заВыпрямительно-инверторный преобразователь электроподвижного состава

1561182

Ф,У

Х8

47

1КIУ

f7 1Ю

Составитель В.Шитов

Техред Л.Олийнык Корректор В.Кабаций

Редактор А.Лежнина

Тираж 497

Заказ 983

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101 переменного тока, содержащий два однофазных моста, выполненных на основных тиристорах, выводы переменного тока которых объединены и образуют входные выводы, а выводы постоянного тока — две пары выходных выводов, узел принудительной коммутации с коммутирующим конденсатором, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения массо-габаритных показателей путем снижения установленной мощности коммутирующего оборудования, узел принудительной коммутации выполнен в виде четырех коммутирующих тиристоров, собранных по czeме однофазного моста, каждый вывод постоянного тока которого подсоединен к одноименному выводу постоянного тока соответствующего моста на основных тиристорах, а выводы переменного тока подсоединены каждый к своей обкладке коммутирующего конденсатора.

Выпрямительно-инверторный преобразователь электроподвижного состава переменного тока Выпрямительно-инверторный преобразователь электроподвижного состава переменного тока Выпрямительно-инверторный преобразователь электроподвижного состава переменного тока Выпрямительно-инверторный преобразователь электроподвижного состава переменного тока 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроподвижном составе железных дорог переменного тока

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в качестве средневольтного вторичного источника электропитания при требовании обеспечения высокой частоты пульсации выходного постоянного напряжения и одновременном использовании лишь двух фаз первичного источника питания

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве неполнофазного вторичного источника электропитания для потребителей постоянного напряжения среднего диапазона

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах постоянного тока

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для преобразования как однофазного, так и многофазного переменного напряжения в постоянное, характеризующегося самокомпенсацией уровня пульсаций, вплоть до получения беспульсного выпрямления в широком диапазоне регулирования ключевыми элементами

Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразовательной технике

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для электропитания автономных инверторов напряжения, двигателей постоянного тока и других аналогичных устройств

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в качестве средневольтного вторичного источника электропитания

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в качестве вторичного источника электропитания преимущественно средневольтного постоянного напряжения

Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для использования в мощных сетевых преобразователях (выпрямителях и ведомых сетью инверторах) с улучшенными энергетическими и динамическими показателями

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для питания двух нагрузок, требующих одновременного регулирования и реверса тока в них

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и предназначено для улучшения коэффициента мощности транспортного средства переменного тока

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)

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве главного преобразователя переменного тока в постоянный и обратно на железнодорожном подвижном составе
Наверх