Преобразователь постоянного тока в переменный

 

нц 4757l5

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Сокиалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 18.09.72 (21) 1829327/24-7 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 30.06.75. Бюллетень № 24

Дата опубликования описания 22.09.75 (51) М. Кл. Н 02m 7/48

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.314.57 (088.8) (72) Авторы изобретения

М. Ф. О. Мамедов, А. П. Пролыгин и Э. А. О. Алиев (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА

В ПЕРЕМЕННЫЙ

Изобретение относится к преобразователям электрической энергии, и может найти применение, в частности, на городском электрифицированном транспорте для питания собственных нужд вагона.

Совершенствование подвижного состава городского электрического транспорта привело к необходимости увеличения мощности собственных нужд, т. е. мощности электроэнергии, потребляемой на освещение, цепи управления и заряда аккумуляторной батареи.

Появление новых источников света (люминесцентное освещение), а также широкое внедрение путевой сигнализации и радиофикации подвижного состава поставили задачу создания источников переменного тока различного напряжения и мощности.

Таким образом, в современном подвижном составе наряду с низковольтным источником постоянного тока необходимо иметь источник переменного тока стабильной частоты. В качестве соответствующих источников питания в настоящее время применяют электромашинные преобразователи энергии, имеющие большой вес на единицу преобразованной энергии, малый срок службы и низкую наде кность.

Специфика работы подвижного электрического транспорта (возможность появления скачкообразного изменения нагрузки, изменение напряжения контактной сети в широком диапазоне, недопустимость излучения радиопомех) предъявляет особые требования к преобразователям электроэнергии при его эксплуатации.

К таким требованиям относятся необходимость автоматического регулирования по1р требляемой мощности, стабилизации выходного напряжения, а также стабилизации рабочей частоты. Поэтому очень важны такие технико-экономические показатели, как вес, габариты и стоимость каждого преобразова15 тели.

Имеюшийся опыт эксплуатации преобразователей показал, что при коэффициентах мощности нагрузки свыше 0,6 — 0,7 параллельные преобразователи имеют меньшую установленную электромагнитную мощность силоBblx элементов, более высокий к. п.д. и меньший вес на один квт преобразованной электроэнергии по сравнению с последовательными и последовательно-параллельными преобр азо25

Известен преобразователь, содержащий параллельну|о однофазную схему с коммутирующим конденсатором, силовой трансформаторвыпрямитель и нагрузку по постоянному

30 току.

475715

Принцип работы такого преобразователя заключается в следующем.

Постоянный ток высокого напряжения, получаемый из контактной сети, преобразуется с помощью тиристоров в переменный ток, поступающий в первичную обмотку трансформатора. С помощью трансформатора переменное напряжение понижается до нужного уровня, выпрямляется другим преобразователем и используется для подзаряда аккумуляторной батареи и питания собственных нужд.

Переменный ток может быть использован для питания ламп дневного света и других потребителей.

С целью одновременного преобразования постоянного тока одного напряжения в постоянный и переменный ток другого напряжения стабильной частоты при произвольно меняющейся нагрузке и изменяющемся входном напряжении, предложенный преобразователь снабжен двумя управляемыми дросселями насыщения и вторым силовым трансформатором, при этом две последовательные цепочки, одна из которых образована одним из управляемых дросселей насыщения и упомянутым силовым трансформатором, а вторая — другим управляемым дросселем насыщения и вторым силовым трансформатором, подключены параллельно выводам коммутирующего конденсатора. На выходе первой и второй цепочек включены соответственно нагрузка по постоянному току и нагрузка по переменному току, а между выходом первого трансформатора и вторым силовым трансформатором установлен пик-инвертор.

На фиг. 1 изображена блок-схема статического преобразователя напряжения (СПН) постоянного тока; на фиг. 2 — его принципиальная схема.

Электронный ключ 1 представляет собой параллельную однофазную схему с обратными диодами 2 — 7, тиристорами 8 — 13, включенными последовательно в каждое плечо коммутирующего конденсатора 14, и воздушными дросселями 15 и 16.

Выходы электронного ключа 1 соединены с последовательно включенными первичными обмотками управляемого дросселя насыщения

17 и трансформатора 18 и с последовательно включенными первичными обмотками у правляемого дросселя насыщения 19 и трансформатора 20, которые соединены параллельно.

Средняя точка первичных обмоток трансформаторов 18 и 20 соединена с минусом контактной сети. .Каждый из дросселей насыщения 17 и 19 собран на двух П-образных магнитопроводах и имеет две раздельные рабочие обмотки и одну обмотку управления. Управляемые дроссели обеспечивают стабилизацию выходного напряжения при изменении нагрузки и входного напряжения, а также предотвращают коммулятивный эффект в тиристорах при импульсе силового тока. Обмотки управления дросселей насыщения 17 и 19 соединены с

4 блоками стабилизации 21, 22, состоящими из сравнительного органа и усилителя постоянно о тока.

Трансформатор 18 с выпрямительным мостом 23 и il-образным фильтром 24 — 27 представляет собой понижающий силовой трансформатор.

Выходной фильтр 24 — 27 соединен со входом, собранного на логических элементах блока управления 28, выход которого соединен с управляющими входами электронного ключа 1.

На входе преобразователя имеется последовательный входной фильтр, состоящий из конденсатора 29 и трансформатора 30. Защита преобразователя от перенапряжений, возникающих в контактной сети, осуществляется лавинным тиристором 31 и линейным автоматом 32.

Пик-инвертор 33 представляет собой последовательный инвертор с вынесенными конденсаторами 26, 27 и состоит из тиристоров

34, 35 дросселя 36 и трансформатора 20. Пикинвертор питается от аккумуляторной бата25 реи 37.

Трансформатор 20 является понижающим силовым трансформатором с отсекающими диодами 38, 39 в средней точке.

Выход пик-инвертора 33 соединен с обмоткой трансформатора 20, от которой осуществляется питание нагрузок переменного тока в момент перехода подвижным составом токор аздел ов.

Предлагаемый статический преобразовазя тель напряжения постоянного тока работает следующим образом.

Замыканием кнопки 40 (фиг. 2) питание от аккумуляторных батарей 37 подается на блок управления 28, который вырабатывает импульсы с частотой 400 гц, необходимой крутизны переднего фронта. Импульсы поочередно поступают через блоки формирователей на управляющие электроды тиристоров 8—

13, открывая то одно, то другое плечо элект4з ронного ключа 1, на выходе которого появляется переменный ток с частотой 400 гц.

Величина однополярного переменного тока зависит от нагрузки и напряжения контактной сети. Однополярные силовые импульсы, смещенные относительно друг друга во времени, поступают к разделенным рабочим обмоткам дросселей насыщения 17 и 19 и силовых трансформаторов 18, 20, создавая в магнитопроводах переменный магнитный поток частотой 400 гц. Рабочее напряжение переменного тока на вторичных обмотках силовых трансформаторов 18, 20 с частотой 400 гц сфазировано по магнитному потоку с электронным ключом 1.

Изменение нагрузки или напряжения в контактной сети вызывает изменение величины напряжения на выходе преобразователей, контролируемых блоками стабилизации 21 и

22. Возпикаемые изменения выходных напряб5 жений сравниваются в измерительных орга475715 нах блоков стабилизации 21, 22 с опорным напряжением, в результате чего вырабатываются разностные сигналы, которые после усиления подаются на обмотки управления соответствующего дросселя насыщения до тех пор, пока величина разностного сигнала не станет близкой к нулю. Этим осуществляется замкнутая система стабилизации выходных напряжений. Изменение магнитного состояния дросселей вызывает автоматическое регулирование потребляемой мощности, стабилизирх.ет выходное напряжение и чвеличивает устойчттвость преобразователя. Контактттая сеть оборудована секционными изоляторами. пртт проезде которых СПН не получает питание от контактной сети. Поэтому для обеспечения непрерывного питания нагрузок переменного и постоянного тока на выход преобразователя в схеме предусмотрен пик-инвертоп 33.

В работающем СПН вьтрабатьтваемьте схемой управления сигналы с частотой 400 гп поступают на хправляюцттте электроды тиристоров 8 — 13, 34, 35, которые фазипован,-.т по магнитному потоку силового трансформатооа

20 на пмти к управляютцим электрола.т ттп>исторов 34, 35 стоит элемент «запрет» (не показано), работающий в зависимости от наличия напряжения в контактной сети.

С исчезновением напри>кения контактной сети запрет сни>тается и сигналы хпттавчеттття поступают на тиристоры 34. 35, В пез1льтате включается пик-инвертор 33 и создает персменный магнитный поток с частотой 400 гц. согласованный по фазе с магнитным потоком силового трансформатора 20. Таким образом, на период отсутствия напря>кения в контактной сети пик-инвертор 33 обеспечивает питание нагрузки переменного тока от аккумуляторной батареи 37. Диоды 38 и 39 осуществляют частичную развязку по мощности во вре5 мя работы пик-инвертора ЗЗ для исключения передачи мощности на первичную обмотку тр ансфор м атор а 20.

Предмет изобретения

10 Преобразователь постоянного тока в переменный преимуп.ественно для питания подвижного объекта от сети постоянного тока, содержащий параллельный инвертор на тиристорах, ко вторичной обмотке выходного

15 трансформатора которого подключены выпрямитель и фильтр, вспомогательный выходной траттсформатор, первичная обмотка которого связана с коммутирутощим конденсатором, а также буферный пт>еобразователь, вы20 полненньтй в виде ппк-инвертора и регулируюnine дроссели наст- щения, включенные последовательно в первичные обмотки чказанньтх трансформаторов. отличающийся тем. что, с Uc,÷üþ одновременного преобразования

25 постоянного тока одного напряжения в постоянный и переменный ток другого напряжения стабильной частоты с автоматическим рег лированпем потребляемой мощности и стабилизированным выходным напряжением при произволт-но м пяютцихся нагрузке и входном напряжентттт, первт.чная обмотка дополнительного выходного трансформатора подключена

nai>aллельтто к коммутирующему конденсатоpv через развязывающие диоды, а пик-инверЗ5 тор подсоединен тсо вторичной обмотке этогс трансформатора.

475715

ttt1

Составитель В. Самвелов

Техред Е. Подурушииа Корректор И. Позняковская

Редактор В. Левятов

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2305/17 Изд № 1558 Тираж 782 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, )К-35, Раушская иаб., д. 4)5