Преобразователь переменного токав постоянный

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (и)817926

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22}Заявлено 2 1278 (21) 2703751/24-07 (5!)М. К . с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Н 02 M 7/12

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий

Опубликовано 3003.81 Бюллетень,89 12

Дата опубликования описания 3QO 381 (53) УДК 621. 314.5 (088. 8) 1

В.В.Руденский, С.Д.Соколов я Т.П.Доброво ьскищ -р -, Ю р ", :

-с (72) Авторы изобретения

) 3,"..

Всесоюзный ордена Трудового Красного Знаме и

1 научно-исследовательский институт железнод рожного . . . . транспорта (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА В ПОСТОЯННЫт1

Изобретение относитс я к преобразованию электроэнергии переменного тока в постоянный и может быть исполь — зовано на тяговых подстанциях электрифицированных железных дорог постоянного тока.

Изв е стны выпрямит ель но- поворот ные преобразователи тяговых подстанций, в которых использованы конденсаторы для уменьшения потребляемой реактивной мощности (1 ).

Однако в известных преобразователях требуется большая установленная мощность, так как весь ток нагрузки протекает через конденсаторы. 15

Известен также преобразователь переменного тока в постоянный, содержащий трехфазный трансформатор и три-выпрямительных моста, выполненных на тиристорах, в диагонали перемен- 20 ного тока которых включены коммутирующие конденсаторы, при этом по посто" янному току выпрямительные мосты связаны с выходными выводами, а один вывод каждого коммутирующего конденсатора подключен к соответствующей фазе вторичной обмотки трансформатора

t2)

Недостатками указанного преобра.— зователя являются плохие энергети- 30 ческие показатели, так как в этом ре жиме конденсаторы не участвуют в работе, и плохая устойчивость в инверторном режиме.

Цель изобретения — улучшение энергетических показателей и повышение устойчивости.

Поставленная цель достигается тем, что объединенные аноды тиристоров каждого моста соединены с плюсовым выводом преобразователя через дополнительный тиристор, а с минусо" вым выводом - через дополнительный; диод, включенный в обратном направлении, объединенные катоды тиристоров каждого моста соединены с минусовым выводом преобразователя через второй дополнительный тиристор, а с плюсовым выводом — через второй дополнительный диод, включенный в прямом направлении.

Кроме того, с целью повышения устойчивости в инверторном режиме, параллельно коммутирующему конденсатору каждой фазы через первичную обмотку .импульсного трансформатора и ог -.. раничивающий резистор, подключен дополнительный выпрямительный мост, к выводам постоянного тока которого чеоез стабилитрон подключен зашунти817926 60 ров анный резистором, тиристор, анод которого соединен через другой стабилитрон с его управляющим электродом, а две вторичные обмотки упомянутого импульсного трансформатора соединены каждая с блоком управления тиристорами данной фазы.

На фиг. 1 представлена принци.яиальная схема преобразователя; на фиг. 2 — схема управления основными вентилями; на фиг. 3 — диаграммы работы преобразов ателя.

Предлагаемый преобразователь содержит трехфазный преобразов ательный трансформатор 1, основ ные управляемые вентили 2-7, соединенные с выводами вентильных обмоток трансформатора 1 непосредственно, коммутирующие управляемые вентили 8-13, соединенные с теми же выводами трансформатора 1 через коммутирующие конденсаторы 14-16, дополнительные управляемые вентили 17-19, подключенные анодами к плюсовому выводу преобразователя и катодами.к анодам вентилей

2,4 и 6, дополнительные управляемые вентили 20-22, подключенные катодами к минусовому выводу преобразователя и анодами к. катодам вентилей 3,5 и

7, дополнительные неуправляемые вентили 23-25, подключенные катодами к плюсовому выводу преобразов ателя и анодами к общим точкам основного, коммутирующего и дополнительного управляемых вентилей катодной группы соответствующих фаэ; дополнительные неуправляемые вентили 26-28, подключенные анодами к минусовому выводу преобразователя и катодами к общим точкам управляемых вентилей анодной группы соответствующих фаз °

Схема управления основными вентилями в каждой фазе содержит импульсный трансформатор 29, первичная обмотка которого через выпрямительный мост 30 и ограничивающий резистор 31 подключена к коммутирующему конденсатору 15. К выводам выпрямительного моста 30 подключена последовательная цепочка иэ стабилитрона 32 и тиристора 33, зашунтированного резистором

34, а к аноду и управляющему электроду тиристора 33 присоединен другой стабилитрон 35. Каждая иэ двух втс-ритиных обмоток трансформатора 29 включена на вход блока управления 36, импульсы управления с которого подаются на основной управляемые вентили

4 и 5 данной фазы. Преобразователь может работать в инверторном или в выпрямительном режимах.

В инверторном режиме преобразоватеь работает следующим образом. В интервалах между коммутирующими участвуют в работе основной и дополнительный управляемые вентили в анодной группе одной фазы и в катодной группе другой фазы. Допустим, в данный момент t (фиг. 3) ток протекает

50.го цепи плюсовой вывод преобразователя — вентили 17 и 2 — вентильные обмотки фаз а и с — вентили 7 и 22 минусовый вывод преобразователя. В момент „, близкий к моменту равенств а мгновенных значений напряже. ний фаз а и Ь, на вентили 18 и 13 подают управляющие импульсы и эти вентили открываются, происходит перезаряд конденсатора 15 и коммутация тогда с фазы а на фазу Ь, После завершения коммутации вентили 1 и 2 запираются, а конденсатор

15 продолжает перезаряжаться до тех пор, пока напряжение на нем не достигает уровня стабилизации стабилитронов 32 и 35. После этого появляется ток через управляющий переход тиристо ра 33, он открывается и ток в цепи

29-30-32-33-34 быстро возрастает, на вторичных обмотках 29 возникает импульс напряжения, запускается блок

36 управления и открывается вентиль

4. Под действием напряжения конденсатора 15 вентиль 10 запирается и TGK нагрузки протекает в дальнейшем по

/ цепи г:плюсовой вывод преобразов ателявентили 18 и 4 — вентильные обмотки фаз b и с âåíòèëè 7 и 22-минусовой вывод преобразователя. Аналогично протекает процесс коммутации и переэаряда конденсатора 16 с фазы с на фазу а в катодной группе после подачи импульсов управления на вентили 20 и 3. Каждый коммутирующий конденсатор дважды переэаряжается за период напряжения .сети, один раз коммутируя ток в анодной группе, один раз — в катодной.

В в ыпр ями т ель ном режиме импуль сы управления на дополнительные управляемые вентили не подают, а на коммутирующие вентили поступают импульсы, сдвинутые по фазе на 180О по сравнению с инверторным режимом.

Когмутация тока с фазы на фазу проходит так же, как в инверторном режиме, а вместо дополнительных управляеmm вентилей в работе участвуют дополнительные неуправляегьге вентили.

По отношению к нагрузке постоянногс тока преобразователь в выпрямительном режиме является источником и ток нагрузки протекает в интервалах через дополнительный неуправляемый вентиль, например через вентиль 2, вентильные обмотки трансформатора фаз а и с, вентиль 7 и вентиль 25 к плюсовому выводу преобразователя. В момент, близкий к моменту равенства мгновенных значений напряжений фаз а и b c некоторым опережением подают импульс управления на вентиль 10, через него и конденсатор 15 начинает протекать ток, происходит коммутация тока нагрузки с фазы а на фазу b и переэаряд конденсатора 15. После завершения коммутации вентиль 8 распирается и ток течет по цепи минус преоб817926

Формула изобретения

50.разователя — вентили 27 и 10,+конденсатор 15 — вентильные обмотки трансформатора фаз b и с — вентили 7 и

25. Когда конденсатор 15 зарядится до уровня стабилизации стабилитронов

32 и 35, вырабатывается импульс. Управления на вентиль 4 и ток коммутируется на него. Аналогично происходят коммутации в других фазах.

Для перевода преобразователя иэ инверторного режима в выпрямительный требуется снять импульсы управления с дополнительных управляемых вентилей, а фазу импульсов управления коммутирующих вентилей изменить на 180О.

Для запуска преобразователя, чтобы создать цепь тока в первоначальный . момент, на один из коммутирующих вентилей (в выпрямительном режиме) или на коммутирующий и дополнительный вентиль (в инверторном режиме) подают дополнительный импульс со сдвигом 20 е на 60 в сторону отстаивания от основного импульса. (На фиг. 3 этот импульс пок азан для в ентилей 18 и 11 в начале диаграммы) .

Компенсация реактивной мощности в преобразователе достигается за счет уменьшения угла сдвига фазы между током и напряжением, что в свою очередь обеспечивается коммутирующими конденсаторами. По сравнению с неком-, пенсированным выпрямителем или инвертором, ведомым сетью, большая часть реактивной мощности, затрачиваемой на междуфаэную коммутацию тока,-отбирается не из сети переменного тока, а от коммутирующих конденса З5 торов .

Таким образом, предлагаемый преобразователь устойчиво работает в выпрямительном и инверторном режимах с компенсацией реактивной мощности.. 40

Управление в ентилями преобразователя

Ф устойчивость преобразователя и стабилизация напряжения на коммутирую" щих конденсаторах обеспЕчиваются срав. нительно простой системой управления, 1. Преобразователь переменного тока в постоянный, содержащий трехфазный трансформатор и три выпрямительных моста, выполненных на тиристорах, в диагонали переменного тока которых включены коммутирующие кон денсаторы, при этом по постоянному току. выпрямительные мосты связаны с выходными выводами, а один вывод каждого коммутирующего конденсатора подключен к соответствующей фазе вто-, ричной обмотки трансформатора, о т л и ч а ю шийся тем,,что, с целью улучшения энергетических показателей, объединенные аноды тиристоров каждого моста соединены с плюсовым выводом преобразователя через дополнительный тиристор, а с минусовым выводомчерез дополнительный диод, включенный в обратном направлении, объединенные катоды тиристоров каждого моста соединены с минусовым выводом преобразователя через второй дополнительный тиристор, а с плюсовым — через второй дополнительный диод, включенный в прямом направлении.

2. Преобразователь по п. 1, о т— л и.ч а ю шийся тем, что, с целью повышения устойчивости в инверторном режиме, параллельно коммутирующему конденсатору каждой фазы через первичную обмотку импульсного трансформатора и ограничивающий резистор подключен дополнительный выпрямительный мост, к выходам постоянного тока которого через стабилитрон подключен. зашунтированный резистором тиристор, анод которого соединен через другой стабилитрон с его управляющим электродом, а две вторичные обмотки упомянутого импульсного трансформатора соединены каждая с блоком управления тиристорами Данной фазы.

Источники информации, принятые во внимание при эксйертизе

1. Николаев Г.A. Компенсированный выпрямительно-инверторный агрегат на тиристорах цо трехфазной мостовой схеме. Вестник ВНИИ ж.д,.транспорта.N. Транспорт, 1974, 9 1 с ° 11 °

2. Глазенко Т.А, и др. Полупроводниковые преобразователи частоты B электроприводах. Л., Энергия, 1969, с. 29, рис. 16

817 926

g4 ъ

Рис. д

Составитель IO.Ìåðsëÿêîâ

Редактор И.Михеева Техред Т.Маточка Корректор О.Билак

3 а к аз 1 47 8/7 5 Тираж 730 ПодписноеВНИИНИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4