Выпрямительная установка возбуждения электровоза на igbt модуле со способом защиты от коммутационных перенапряжений



Выпрямительная установка возбуждения электровоза на igbt модуле со способом защиты от коммутационных перенапряжений
Выпрямительная установка возбуждения электровоза на igbt модуле со способом защиты от коммутационных перенапряжений
Выпрямительная установка возбуждения электровоза на igbt модуле со способом защиты от коммутационных перенапряжений

 


Владельцы патента RU 2565633:

Открытое акционерное общество "Российские железные дороги" (RU)

Группа изобретений относится к электрическим тяговым системам транспортных средств. Выпрямительная установка возбуждения (ВУВ) электровоза состоит из выпрямительных диодов, IGBT транзисторного модуля и диода для поддержания непрерывности тока возбуждения. ВУВ подключена к трансформатору напряжения и работает на обмотки возбуждения двигателей. Цепи защиты IGBT модуля состоят из дополнительного маломощного трансформатора, первичная обмотка которого подключена к вторичной обмотке тягового трансформатора электровоза. Две вторичные обмотки подключены одним из выводов к питающей обмотке ВУВ, а другим выводом к коллектору IGBT модуля через последовательно включенные диод и дополнительный управляемый электронный ключ. Способ защиты заключается в том, что большая часть энергии индуктивностей рассеяния при выключении модуля отводится с его коллектора на вторичную обмотку дополнительного маломощного трансформатора. Включение дополнительных ключей происходит в зависимости от полупериода сетевого напряжения, в момент не позже выключения IGBT модуля, а выключение - в зависимости от длительности коммутационных перенапряжений. Техническим результатом является защита выпрямительной установки возбуждения от коммутационных перенапряжений. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к цепям защиты коммутирующих аппаратов, и может быть использовано на электроподвижном составе, получающем питание от однофазной сети переменного тока.

Известны электровозы переменного тока ВЛ80р, ВЛ85 [1], ВЛ65, ЭП1, Ермак, в которых используется тиристорная выпрямительная установка возбуждения. Для защиты тиристоров от коммутационных перенапряжений используются шунтирующие RC цепи. Из-за большей длительности коммутации тиристоров выделяется небольшая энергия коммутационных перенапряжений, следовательно, RC цепи небольшой мощности способны надежно защитить от таких перенапряжений. Недостатком схемы данных электровозов является использование тиристоров в выпрямительной установке возбуждения, так как фаза пульсации тока возбуждения сдвинута относительно фазы напряжения сети примерно на 90 электрических градусов [2]. Это, в свою очередь, снижает коэффициент мощности электровоза в режиме рекуперативного торможения.

Известен способ управления и устройство выпрямительной установки возбуждения, выполненной на основе управляемых электронных ключей [2]. Данный способ управления позволяет устранить сдвиг фазы пульсации тока возбуждения относительно фазы напряжения сети, тем самым повысить коэффициент мощности электровоза в режиме рекуперативного торможения. Недостатком предлагаемого устройства является отсутствие защиты от коммутационных перенапряжений. Так как скорость коммутации электронных ключей (IGBT модулей) очень высокая, возникает большая ЭДС от индуктивностей рассеяния, которая приведет к выходу из строя электронных ключей.

Предлагаемый способ защиты заключается в том, что большая часть энергии индуктивностей рассеяния при выключении модуля отводится с его коллектора на вторичную обмотку дополнительного трансформатора, включенного параллельно тяговому трансформатору электровоза, через дополнительные управляемые электронные ключи. Включение дополнительных электронных ключей осуществляется поочередно, в зависимости от полупериода сетевого напряжения, в момент не позже выключения защищаемого IGBT транзисторного модуля, а выключение происходит через некоторый промежуток времени, зависящий от длительности коммутационных перенапряжений. Энергия коммутационных перенапряжений гасится за счет направления возникающего тока противоположно электродвижущей силе вторичной обмотки дополнительного трансформатора.

Выпрямительная установка возбуждения (Фиг. 1), подключенная к трансформатору напряжения 1, включает в себя выпрямительные диоды 2, IGBT транзисторный модуль 3 и диод 4 для поддержания непрерывности тока возбуждения. Трансформатор 1 подключен к сети переменного тока через токоприемник. Цепи защиты состоят из дополнительного трансформатора 10, управляемых ключевых элементов 6, включающих в себя диод 7 и управляемый электронный ключ 8, блока управления ключами 9. Первичная обмотка дополнительного трансформатора 10 подключена к вторичной обмотки тягового трансформатора 1. В качестве электронных ключей используются IGBT транзисторы.

Выпрямительная установка возбуждения (Фиг. 2), подключенная к трансформатору напряжения 1, включает в себя выпрямительные диоды 2, IGBT транзисторный модуль 3 и диод 4 для поддержания непрерывности тока возбуждения. Трансформатор 1 подключен к сети переменного тока через токоприемник. Цепи защиты состоят из дополнительного трансформатора 10, управляемых ключевых элементов 6, включающих в себя диод 7 и управляемый электронный ключ 8, блока управления ключами 9. Первичная обмотка дополнительного трансформатора 10 подключена к вторичной обмотке тягового трансформатора 1. В качестве электронных ключей используются тиристоры.

На Фиг. 3 показаны временные диаграммы напряжения и тока выпрямительной установки возбуждения, а также напряжение управления электронных ключей U у п р . к л . . Показано, что в момент времени, не позднее чем момент снятия напряжения управления U у п р . к л .3 с IGBT транзисторного модуля, подается напряжение управления U у п р . к л .1 или U у п р . к л .2 на управляемые электронные ключи в зависимости от полупериода сетевого напряжения, а снимается напряжение управления через некоторый промежуток времени, зависящий от длительности коммутационных перенапряжений.

Техническим результатом является защита IGBT транзисторного модуля выпрямительной установки возбуждения электровоза переменного тока от коммутационных перенапряжений.

Список источников

1. Б.А. Тушканов, Н.Г. Пушкарев, Л.А. Позднякова и др. Электровоз ВЛ85. Руководство по эксплуатации. М., 1992, 480 с.

2. Пат. 2475374, Российская Федерация, МПК B60L. Способ повышения коэффициента мощности при рекуперативном торможении электровоза переменного тока и устройство для его реализации [Текст] / Портной А.Ю., Мельниченко О.В., Шрамко С.Г.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Иркутский государственный университет путей сообщения». - №2010144087/11; заявл. 27.10.2010; опубл. 20.02.2013, Бюл. №5. - 7 с.: ил.

1. Выпрямительная установка возбуждения (ВУВ) электровоза переменного тока на IGBT транзисторном модуле, состоящая из выпрямительных диодов, IGBT транзисторного модуля и диода для поддержания непрерывности тока возбуждения, подключенная к трансформатору напряжения, работающая на обмотки возбуждения двигателей, отличающаяся тем, что для защиты IGBT транзисторного модуля ВУВ используются цепи защиты, состоящие из дополнительного маломощного трансформатора, первичная обмотка которого подключена к вторичной обмотке тягового трансформатора электровоза, а две вторичные обмотки одним из выводов подключены к питающей обмотке ВУВ, а другим выводом к коллектору IGBT модуля ВУВ через последовательно включенные диод и дополнительный управляемый электронный ключ.

2. Способ защиты от коммутационных перенапряжений выпрямительной установки возбуждения электровоза, отличающийся тем, что большая часть энергии индуктивностей рассеяния при выключении модуля отводится с его коллектора на вторичную обмотку дополнительного трансформатора, включенного параллельно тяговому трансформатору электровоза, через дополнительные управляемые электронные ключи, включаемые поочередно в зависимости от полупериода сетевого напряжения, в момент не позже выключения защищаемого IGBT транзисторного модуля, а выключение происходит после окончания коммутационных перенапряжений и преобразуется в тепловую энергию на диодном плече, установленном параллельно обмотке дополнительного трансформатора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразовательной технике. Способ управления многофазным выпрямительным агрегатом осуществляется путем плавного регулирования выпрямленного напряжения, которое осуществляется изменением выходного напряжения трехфазного автономного инвертора напряжения с широтно-импульсной модуляцией, подключенного зажимами переменного тока ко входу низкочастотного фильтра (Г-образного), выходные зажимы которого подключены к первичной обмотке трехфазного согласующего трансформатора, который вторичными фазными обмотками подключен последовательно с сетевой обмоткой преобразовательного трансформатора.

Изобретение относится в основном к системам передачи электроэнергии, в частности к подстанции системы передачи электроэнергии. Технический результат заключается в разработке подстанции для работы при высоких напряжениях.

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может использоваться в системах управления тиристорными выпрямителями, выполненными по трехфазной нулевой схеме.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при создании регулируемых электроприводов постоянного и переменного тока для повышения быстродействия станков, а также на преобразовательных подстанциях для питания электрифицированных железных дорог, в электрометаллургической и химической промышленности для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения и уменьшения содержания высших гармонических составляющих в кривой переменного тока в питающей их трехфазной сети.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при проектировании узлов управления инверторами, входящими в состав систем генерирования энергии переменного тока с жесткими требованиями по электромагнитной совместимости.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при создании регулируемых электроприводов постоянного тока для станков для повышения их быстродействия, для питания электроподвижного транспорта и для питания электрохимических производств.

Изобретение относится к электронной технике преобразования переменного напряжения в постоянное. .

Изобретение относится к области преобразовательной техники. .

Изобретение относиться к области электротехники и может быть использовано при производстве, преобразовании и распределении электрической энергии, в частности в стабилизаторах трехфазного переменного напряжения локомотивов.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для обеспечения гарантированного беспроводного питания и зарядки различных устройств, например для беспроводной зарядки маломощных электроприборов (телефон, фотоаппарат, камеры, игрушки, сувениры), в квартире, офисе, общественном здании.

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к устройствам фильтрации и компенсации (УФК) в тяговой сети переменного тока системы 25 кВ и 2×25 кВ. Устройство фильтрации и компенсации системы тягового электроснабжения содержит последовательно соединенные главный выключатель с замыкающим блок-контактом и пультом управления на его включение, первый реактор и первую секцию конденсаторов, вторую секцию конденсаторов с параллельно включенным вторым реактором, и третью секцию конденсаторов с третьим реактором и демпфирующим резистором, подключенным между точкой соединения второй и третьей секцией конденсаторов и рельсом.

Изобретение относится к области электрического транспорта и предназначено для индуктивной передачи электроэнергии от стационарного источника переменного тока, содержащего первичную катушку индуктивности, к транспортному средству, содержащему приемную катушку индуктивности.

Изобретение относится к области транспортных средств, прежде всего к рельсовым транспортным средствам, содержащим электрическую проводниковую структуру (12) для создания переменного электромагнитного поля и передачи посредством него энергии на транспортное средство.

Изобретение относится к устройствам генерации электроэнергии, а точнее к устройствам, обеспечивающим режим рекуперативного торможения электровоза с возвратом энергии в электрическую сеть переменного тока.

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и может быть использовано на транспортных средствах, в частности на маневровых тепловозах с тяговыми двигателями постоянного тока.

Изобретение относится к средствам беспроводной передачи энергии и может быть использовано для электропитания электротранспортных средств. .

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано в тяговых электроприводах рельсовых транспортных средств. .

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано на электровозах, питающихся от контактной сети переменного тока 25 кВ 50 Гц. .

Группа изобретений относится к электрическим тяговым системам транспортных средств. Выпрямительная установка возбуждения (ВУВ) состоит из выпрямительных диодов, IGBT транзисторного модуля и диода для поддержания непрерывности тока возбуждения. ВУВ подключена к трансформатору напряжения и работает на обмотки возбуждения двигателей. Цепи защиты IGBT модуля состоят из двух дополнительных секций тягового трансформатора, расположенных на одном сердечнике и работающих в зависимости от полупериода сетевого напряжения. Секции одним выводом подключены к питающей обмотке ВУВ, а другим выводом - к коллектору IGBT модуля через последовательно включенные диод и дополнительный управляемый электронный ключ. Способ защиты заключается в том, что большая часть энергии индуктивностей рассеяния при выключении модуля отводится с его коллектора на дополнительные вторичные обмотки тягового трансформатора. Включение дополнительных ключей происходит в зависимости от полупериода сетевого напряжения, в момент не позже выключения IGBT модуля, а выключение - в зависимости от длительности коммутационных перенапряжений. Техническим результатом является защита выпрямительной установки возбуждения от коммутационных перенапряжений. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх