Высоковольтный импульсный преобразователь постоянного тока

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

И ЗОВРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (и) 5612©® (6l) Дополнительное к авт. свнд-ву(22) Заявлено27.03.75 (21) 2120515/07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет(43) Опубликовано05.06.77.Бюллетень № 21 (4б) Дата опубликования описания 22.09.77 (5l) M. Кл, Н 02 М Э/1Э5

//Н 02 P 5/16

В 60 L 15/04

Государственный иамитет

Совета Министров СССР оо делам изооретений н отхрытий (72) Авторы изобретения

О. Г. Чаусов, В. П. Феоктистов и E. П. Каяри (71) Заявитель (54) ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к области преобразовательной техники и предназначено, главным образом, для использования в си-, стемах пуска, регулирования скорости и электрического торможения тятовых 5 электродвигателей электроподвижного состава, питающихся от контактной сети постояннот о тока с номинальным напряженнем

3, 3 кВ.

Известны трехоперационные импульсные )0 преобразователи, которые обеспечивают миннмальньтй коэффициент заполнения выходного напряжения импульсного преобразователя порядка 6-77 o прн частоте 400 .fh.

Однако требования повышения рабочей час- и

-,îòû импульсных преобразователей, а также специфические условия пуска тяговых электродвигателей от сети 3,3 кВ выдвигают проблему уменьшения минимально возможного коэффициента заполнения преобразователя.

Прототипом предлагаемого устройства является преобразователь, содержащий главный тиристор, параллельно которому присоединены соединенные последовательно пере- 2S зарядный и коммутирующий тиристоры, первый из которых шунтирован коммутирующей

1,С -цепью.

Его недостатком является то, что он обеспечивает минимальную ширину выходного импульса напряжения, равную примерно @ I. р 1 . Такой аианааон раоуинрования выходнот о напряжения недостаточен, например, для случая питания тяговых электродвигателей от контактной сети 3, 3 кВ.

Известное решение проблемы расширения диапазона регулирования связано, например, с использованием амплитудной модуляции.

Но это решение существенно усложняет преобразовательн добавляя к нему, по крайней мере, один тиристорный блЬк на полное рабочее напряжение.

1(ель изобретения - расширение диапазона регулирования выходного напряжения высоковольтного импульсного преобразователя постоянного тока.

Эта цель достигается тем, что переэарядный тиристорный блок шунтирован в обратном.Направлении цепью иэ последовательно соединенных диодов и тиристора, анод

5I j 1 263 которого через стабилитрон соединен с его управляющим электродом.

На фиг. 1 дана принцип :,чьная сх, ма высоковольтного преобразовн-,å:ëÿ; на фиг.

2 а, б, в — Bp ."þåíI э ди1граммы, соответствую цие ра.яичным уровням выходного напряжения, Преобразователь подклк. ен к контактной сеч.r 3, 3 кВ через фильтр, содержащий реактор 1 и конденсатор 2. Преобразователь 0 содержит главный тиристэрный лэк пз последовательно соединенных тири< торов 3 3е, коммутирующую 1.С -цепь из конденсатора 4 и дросселя 5. Имеется также вспомогательный (перезарядный) тиристорный 15 блок из последовательно соединенных тиристэров 6о, — 6, эашунтирэванньгх в обратном направлении цепью из последовательно соединенных диодов 7 -7(и тиристора 7з, анод которого соединен с его 20 управляющим электродом посредством импульсного стабилитрона 7 . Последовательно с перезарядным тиристорным блоком

6О -6 включен другой вспомогательный (коммутирующий) тиристорный блок 8>-98э. 25

K выходу преобразователя (точка А) под ключен силовой диодный блок 9С, -9е, а к обшей точке вспомогательных тиристоряых блоков 6 — 6е и 8> — 8е - резисгор 10. Общая точка конденсатора 4 и 30 дросселя 5 соединена с диэцным. блоком, состоящим из последовательно соединенных диодов 1 1о — 1 1;, В некоторых вариантах выполнения преобразователя этот блок может отсутствовать. 35

К выходу А преобразователя присоединена нагрузка 12, т.е. тяговые двигатели электропоезда с якорными обмотками Я и обмотками возбуждения ОБ, присоединенные к зем:не 13. Между выходом пре- ®0 образователя и нагрузкой 1 2 включен сглаживающий реактор 14.

Главный тиристорнь|й блок Зэ — Зе эашунтирован в обратном направлении диодным блоком 15д — 15е .

Рассмотрим работу преобразователя по этапам регулирования, начинал от момента первоначального включения двигателя.

Первый этап регулирования характеризуетсч очень малым выходным напряжением,50 когда используют амплитудную модуляцию.

При этом включают тиристорные блоки

6д — 6е и 8д — 8в . Главные тиристоры

3> - Зе не включают.

Пусть (фиг. 2 а) в исходном состоянии,,55 т.е, до момента 1 конденсатор 4 заряжен до 3,3 кВ с полярностью, показанной на фиг. 1, В момент t. включают тирисгорный блок 6 — 6», в результате чего происхо..дит перез рцд конденсатора 4 на обратную @

4 полярность, заканчивающийся к моменту г

В мэменг окончания перезаряда между точ- ками В и С пэявляегся напряжение, которое включает гирисгор 7е через сгабилитрон 7р, В результате опять ироисходиг перезаряд конденсатора 4, и на, нем восстанавливается первоначальная полярность, показанная на фиг. 1.

Пусть гэк нагрузки 12, обозначенный

:-a фиг. 2а через 3z, не равен нулю.

Мэмэнгы равенства эгэгэ тока и тока перезаряда конденсатора <4 = обээначе1 ны на фиг. 2а через v и

Если блэк Рн - 8 включаюг после момента Я, как показано на фиг. 2а, а именно в момент $ g то тиристэр 7 выключается приложенным к блоку 7„-7 обратным напряжением эг источника, а перезаряд конденсатора 4 заканчивается через блоки 8Π— 8е и нагрузку 12. При атом напряжение на нагрузке 12 в течение открытого состояния блока 8э — 8е остается равным нулю.

К моменту напряжение на конденсат торе 4 становится равным напряжению источника, ток конденсатора прекращается.

Ток дросселя 5 замыкается по контуру, содержащему диоды 11 д — 11 4 и тиристоры 8cI - 8е . Когда агэг ток уменьшается до нуля, тиристоры 8 — 8е выключаются.

Таким образом, если гиристоры 8 — 8@. включают после момента g, то на нагрузке напряжение равно нулю (У О).

Пусть при дальнейшем регулировании, сдвигая момент 1 включения тиристэрэв

8 — 8, делают t. с 9 (фиг. 2б). До

2 момента г. процесс протекает как описано ранее. С момента 4> перезаряд конденсатора 4 продолжается по контуру, содержащему тиристоры 8, — 8, диоды

15д — 15я и дроссель 5. При этом от момента 1 до момента к нагрузке

Г риложено йапряжение источника; С моменга, когда ток конденсатора 4 сравнивается с TOKDM нагрузки I, перезаряд конденсатора продолжается током, равным

I току нагрузки,, пока напряжение кон I ß денсатэра не сравняегся с напряжением исгочника (моменг t ).

Тэк конденсатора в атот момент падает до нуля, а реактивный ток дросселя замыl кается через вентили 11 — 11 и 8с, — 80, как было рассмотрено на фиг. 2 а. При изменении момента включения тиристоров 8— ( а

8 д в пределах от до») длительность импульса выходного напряжения преобразователя меняется соответственно от нуля прнмврнв ар» / „С „

561263

Рассмотренный этап характеризуется тем, что тиристоры Зд — Зе не включают> а включают только тиристоры 6a - 6з и

8 — 8з по сигналам системы управления

3 кроме тоге, тиристор 7д включается приложенным к нему прямым напряжением.

Для nepexoqa к следуюшему этапу (фиг.2в) момент включения тиристоров 8,1 — 8 сдвигают вперед, чтобы они включились к моменту т. окончания подготовительного 1р перезаряда конденсатора 4.,Тогда тиристор

7 включен не будет. Главный тиристорный БлОк Зд Зg включают до момента

М

4 (на фиг. 2в- в момент ) . При этом работа предложенного преобразователя не 15 отличается,:от прототипа. Регулирование вы.ходного напряжения осушествляется сдвигом момента 1. включения 3 - 3 относительl но момента j включения 8х — 8е . Это позi воляет увеличивать выходное напряжение 20 йрактически до напряжения источника.

Эффективность предложенного устройства по сравнению с прототипом определяется возможностью плавного регулирования выходного напряжения практически от нулевоro значения. Экспериментальная проверка показала, что преобразователь по предложенной схеме при частоте 400 Гц обеспечивает минимальный коэффициент заполнения 0,5%, а преобразователь по схеме прототипа — 4Ъ.

Ф ормула из обре те ния

Высоковольтный импульсный преобразователь постоянного тока, подключенный к входным зажимам и к цепи нагрузки, которая за, шунтирована в обратном направлении силовым диодным блоком, и содержаший сило,вой тиристорный блок, параллельно которому ,присоединены включенные последовательно перезарядный и коммутируюший тиристорные блоки, первый из которых шунтирован коммутируюшей LC - цепью, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования напряження на нагруз- ке, перезарядный тирнсторный блок шунтирован в обратном направлении цепью из последовательно соединенных диодов и тиристора, анод которого через стабилитрон соединен с его управляюшим электродом.

561263

Iud. Р/

Составитель Т. Добровольскис

Редактор В. фельдман Текред М.Левицкая, Корректор Л. Небола

Заказ 158B/156 Тираж 917, П одписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4