Преобразователь переменного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение надежности. Преобразователь содержит инверторы 1 и 2, минусовые и плюсовые выводы которых перекрестно подключены к выводам двух гальванически развязанных источников питания 25, 26. Выходные выводы 32 - 37 одноименных фаз инверторов 1, 2 формируют выводы для подключения нагрузки. Между инверторами 1, 2 включен подзарядный блок 38, конструкция которого позволяет ликвидировать возможность возникновения сквозных токов через тиристоры 3 - 14 и обеспечить запасом дополнительной энергии междуфазовые конденсаторы 15-20. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Н 02 М 5/257

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (56) Заявка Японии hL 59-6156, кл. Н 02 М 7/515, 1976.

23 (21) 4618499/24-07 (22) 12,12.88 (46) 15.11.90. Бюл. М 42 (71) Ленинградский институт инженеров железнодорожного транспорта им. акад. В..Н. Образцова (72) К.Ю. Бурак, Т.К. Александрова и H.Ï. Лебедева (53) 621,314.2(088.8) (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ,, Я2,ы 1607059 А1 (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — повышение надежности. Преобразователь содержит инверторы

1 и 2, минусовые и плюсовые выводы которых перекрестно подключены к выводам двух гальванически развязанных источников питания 25, 26. Выходные выводы 32 — 37 . одноименных фаз инверторов 1, 2 формируют выводы для подключения нагрузки. Между инверторами 1, 2 включен подзарядный блок 38. конструкция которого позволяет ликвидировать возможность возникновения сквозных токов через тиристоры 3 — 14 и обеспечить запасом дополнительной энергии междуфазовые конденсаторы 15-20, 2 ил.

1607059

Изобретение относится к области электротехники.

Целью изобретения является повышение надежности.

На фиг, 1 представлена принципиаль- 5 ная схема предложенного устройства, на фиг. 2 — диаграммы управляющих сигналов на тиристорах.

Устройство содержит два объединенных через нагрузку инвертора 1, 2 с тиристора- 10 ми 3 — 14 и междуфазовыми конденсаторами 15 — 20. Инверторы 1, 2 входами 21 — 24 подключены к двум гальванически развязанным источникам питания 25, 26 с плюсовыми выводами 27, 28. Плюсовой вывод 27 15 через дроссель фильтра 29 соединен с входом 21 инвертора 1. Плюсовой вывод 28 через дроссель фильтра 30 соединен с входом 23 инвертора 2, Каждая фаза А, В, С нагрузки 31 включена между соответствую- 20 щими выходными выводами 32 — 37. Подзарядный блок 38 содержит две цепочки на конденсаторах 39, 40 и диодах 41, 42, Аноды

43, 44 диодов 41, 42 подключены к входам

22, 24 соответственно. Параллельно каждо- 25 му из разделительных конденсаторов 39, 40 подключена соответствующая первичная обмотка 45, 46 соответствующего однофазного трансформатора 47, 48. Соответствующая вторичная обмотка 49, 50 каждого из 30 однофазных трансформаторов 47, 48 подключена к Соответствующему мостовому выпрямителю 51, 52 таким образом, что плюсовой выходной вывод 53, 54 каждого из мостовых выпрямителей 51. 52 подключен к 35 входу 21, 23 соответствующего инвертора

1, 2. А минусовый выходной вывод 55; 56 каждого из мостовых выпрямителей 51, 52 подключен к входу 24, 22 инвертора 2, 1 .соответственно. Источники питания 25, 26 40 содержат трансформаторы 57, 58 и выпрямители 59, 60.

На фиг. 2 представлены следующие диаграммы: 61 — управляющие сигналы на тиристорах 3, 6; 62- управляющие сигналы на 45 тиристорах9, 12; 63-управляющие сигналы на тиристорах 5, 8; 64 — управляющие сигналы на тиристорах 11, 14; 65 — управляющие сигналы на тиристорах 7, 4; 66— управляющие сигналы на тиристорах 13, 10. 50

Рассмотрим работу предлагаемого устройства в рабочем режиме.

Допустим, что в момент t открыты тиристоры 7, 4 и 11, 14 согласно алгоритму управления (фиг. 2). При этом создаются 55 следующие цепи рабочего тока: источник питания 25 — дроссель фильтра 29 — тиристор 7 — фаза С нагрузки 31 — тиристор 4— источник питания 25; источник питания 26— дроссель фильтра 30 — тиристор 11 — фаза В нагрузки 31 — тиристор 14 — источник питания 26.

Кроме того, одновременно осуществляется заряд междуфазовых конденсаторов

15 — 20 по следующим цепям: источник питания 25 — дроссель фильтра 29, тиристор 7— междуфазовый конденсатор 16 — выходной вывод 34 — тиристор 14 — диод 41 — конденсатор 39 — вход 24; источник питания 25— дроссель фильтра 29 — тиристор 7 — междуфазовый конденсатор 17 — междуфазовый конденсатор 15 — тиристор 14, диод 41— конденсатор 39 — источник питания 25; источник питания 25 — дроссель фильтра 30— тиристор 11 — междуфазовый конденсатор

19 — тиристор 4 — диод 42 — конденсатор 40— источник питания 26; источник питания 26— дроссель фильтра 30 — тиристор 11 — междуфазовый конденсатор 18 — междуфазовый конденсатор — тиристор 4 — диод 42 — конденсатор 40 — источник питания 26.

Таким образом, заряд междуфазовых конденсаторов 15-20 инверторов 1 и 2 осуществляется через конденсаторы 39, 40 подзарядного блока 38.

По окончании заряда междуфазовых конденсаторов 15 — 17 и конденсатора 39 происходит колебательный перезаряд конденсатора 39 через первичную обмотку 45 однофазного трансформатора 47. Энергия, накопленная на конденсаторе 39, будучи преобразована в однофазном трансформаторе 47, через мостовой выпрямитель 51 поступает на входы 21, 22 инвертора 1 (фиг. 1).

В момент tp открываются тиристоры 3 и

6, а тиристоры 7 и 4 за счет энергии, накопленной на междуфазовых конденсаторах

15-20 и конденсаторах 39, 40, закрываются по следующим цепям, Тиристор 7; междуфазовый конденсатор 17 — тиристор 7 — тиристор 3 — конденсатор 17; междуфазовый конденсатор 16 — тиристор 7 — тиристор 3— междуфазовый конденсатор 15 — конденсатор 16. Тиристор 4: междуфазовый конденсатор 20 — тиристор 6 — тиристор 4 —: конденсатор 20; междуфазовый конденсатор 18 — тиристор 6 — тиристор 4 — междуфаэовый конденсатор 19 — междуфазовый конденсатор 18.

После закрытия тиристоров 7 и 4 энергия, накопленная в индуктивности фазы С нагрузки, разряжается через междуфазовые конденсаторы 16 и 19, перезаряжая их до обратной полярности, по цепи: фаза С нагрузки — междуфаэовый конденсатор 19— фаза В нагрузки — междуфаэовый конденсатор 16 — фаза С нагрузки.

Одновременно от источников питания

25, 26 происходит перезаряд всех междуфа1607059

30

55 зовых конденсаторов 15 — 20 через конденсаторы 39 и 40 по цепям: междуфазовый конденсатор 15 — источник питания 25— дроссель фильтра 29 — тиристор 3 — междуфазовый конденсатор 15 — тиристор 14— диод 41 — конденсатор 39 — источник питания 25.

Междуфазовые конденсаторы 17, 16 . источник питания 25 — дроссель фильтра 29— тиристор 3 — междуфазовый конденсатор 17— междуфазовый конденсатор 16 — тиристор

14 — диод 41 — конденсатор 39 — источник питания 25.

Междуфазовый конденсатор 18: источник питания 26 — дроссель фильтра 30— тиристор -1 1 — междуфазовый конденсатор

18 — тиристор 6 — диод 42 — конденсатор 40— источник питания 26.

Междуфазовые конденсаторы 19, 20: источник питания 26 — дроссель фильтра 30— тиристор 11 — междуфазовый конденсатор

19 — междуфазовый конденсатор 20 — тиристор 6 — диод 42 — конденсатор 40 — источник питания 26.

Таким образом, к очередной коммутации (в момент t2) тока с тиристоров 11 и 14 на тиристоры 13 и 10 все конденсаторы окажутся заряженными с полярностью, указанной на фиг. 1 в скобках. Через конденсаторы

39 и 40 рабочие токи не проходят, Эти конденсаторы формируют цепи заряда междуфазовых конденсаторов 15-20, Величина энергии, накапливаемой на каждом из перечисленных конденсаторов зависит от соотношения величин емкостей конденсаторов 39, 40 и междуфазовых конденсаторов 15 — 20 и от величины коэф-. фициента трансформации импульсных трансформаторов 47, 48.

Массогабаритные показатели конденсаторов штатных конденсаторов инверторов тока зависят, как известно, от cos p нагрузки. Поэтому инвертор тока имеет большую электромагнитную совместимость с синхронным двигателем, так как в этом случае потребуется компенсировать значительно меньшую часть реактивной составляющей электрической энергии, чем, например, при использовании в качестве нагрузки асинхронного двигателя.

Таким образом, предлагаемая схема группового преобразователя не вносит изменений в рабочие режимы каждого из включенных в него типовых инверторов тока.

Допустим, что по каким-либо причинам, например, из-за сбоев в системе управления, не произошла очередная коммутация тока в момент t> с тиристора 4 на тиристор

6. А коммутация тока с тиристора 7 в цепь тиристора 3 осуществлялась llo заданному алгоритму, Тогда рабочий ток через тиристор 4 не замыкается, так как для этого не создается соответствующего замкнутого контура. Через тиристор 4 осуществляется только доэаряд междуфазового конденсатора 19 по цепи: источник питания 26— дроссель фильтра 30 — тиристор 11 — междуфазовый конденсатор 19 — тиристор 4 — диод

42 — конденсатор 40 — источник питания 26.

По окончании этого процесса ток дозаряда междуфазового конденсатора 19 спадает до нуля, в результате чего создаются условия для восстановления запирающих свойств тиристора 4. Таким образом, при сбое коммутации в таком устройстве условия сквозного короткого замыкания исключаются.

Допустим, что тиристор 4 не закрылся по каким-либо причинам к моменту t2. В этом случае для типового инвертора тока в момент tz наступает режим сквозного короткого замыкания по фазе С инвертора.

В изобретении этот режим не приводит к сквозному опрокидыванию работающих на одну нагрузку инверторов тока. А именно, в момент tz создается следующий контур тока: источник питания 26 — дроссель фильтра 30 — тиристор 13 — тиристор 4 — диод 42— конденсатор 40 — источник питания 26, Т.е. как и в предыдущем варианте (при сбое в системе управления) создается контур дозаряда конденсатора 40, По окончании дозаряда ток через тиристоры 13 и 4 прекращается. Таким образом, этот режим также не является аварийным, не приводит к невосстанавливаемому отказу и не нарушает технологический цикл работы привода (замена вышедшего из строя блока силового модуля может быть произведена при очередной остановке экипажа по графику).

Аналогичные выводы можно сделать и в том случае, если пробитыми окажутся оба тиристора 13 и 4 в одной фазе инвертора 2 в предлагаемом преобразователе.

Предлагаемый групповой преобразователь тока может найти широкое применение как в преобразователях общепромышленного назначения, например, с трансформаторной нагрузкой, так и в высоковольтном тяговом электроприводе с синхронными тяговыми двигателями.

Формула изобретения

Преобразователь переменного напряжения, содержащий два обьединенных через нагрузку инвертора, каждый из которых содержит междуфазовые конденсаторы и подключен входами к двум гальванически развязанным выводам для подключения источника питания, к плюсовому выводу для

1607059

Фиг.2

Составитель И. Головинова

Редактор О,Спесивых Техред М,Моргентал Корректор О,Кравцова

Заказ 3554 Тираж 496 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 подключения каждого иэ которых через свой дроссель фильтра подключен плюсовой вывод соответствующего инвертора, о тличающийся тем,что,сцвлью повышения надежности, введен подэарядный блок, минусовый вывод каждого из инверторов подключен к минусовому выводу для подключения противоположного источника питания, плюсовой вывод для подключения которого соединен с другим инвертором, каждый фазный вывод для подключения нагруЗки включен между выходными выводами одноименных фаэ обоих инверторов, кроме того, подзарядный блок выполней в виде двух цепочек из последовательно соединенных конденсатора и диода, анод каждого из которых подключен к минусовому выводу соответствующего инвертора, а свободный вывод конденсатора подключен к минусовому выводудругогоин5 вертора, причем параллельно каждому из конденсаторов цепочек подключена первичная обмотка соответствующего однофазного трансформатора, вторичная обмотка каждого из которых подключена к диагона10 ли переменного тока соответствующего мостового выпрямителя, при этом плюсовой вывод каждого из мостовых выпрямителей подключен к плюсовому выводу соответствующего инвертора, а минусовой вывод

15 каждого из выпрямителей подключен к минусовому выводу другого инвертора.