Выпрямительно-инверторный преобразователь

 

ц852660

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21.11.79 (21) 2842145/24-11 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.08,81. Бюллетень № 29 (45) Дата опубликования описания 07.08.81 (51) М. К, В 60L 9/12

Государственный комитет (53) УДК 621.337 (088.8) па делам изобретении н открытий

Ю. А. Карпов

Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской волюции энергетический институт

1 (72) Автор изобретения

1 (71) Заявитель (54) ВЬ1ПРЯМИТЕЛЬНО-ИНВЕРТОРНЬ1И

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к области силовой тиристорной преобразовательной техники и предназначено в основном для использования на железнодорожном подвижном составе в качестве главного преобразователя переменного тока в постоянный (в режиме тяги) и обратно (в режиме рекуперативного торможения).

Известен выпрямительно-инверторный преобразователь, содержащий силовой трансформатор, вторичная обмотка которого выполнена из двух секций, шунтированных конденсаторами, соединена с тяговыми электрическими машинами через выпрямительный тиристорный мост, анодная группа плеч которого соединена с анодом первого дополнительного тиристора, а катодная — с катодом второго дополнительного тиристора, соединенного анодом со средней точкой вторичной обмотки трансформатора, и узел принудительной коммутации, выполненный на коммутирующем конденсаторе, коммутирующем тиристоре и дросселе (1).

Недостатком этого устройства является наличие трех отдельных узлов принудительной коммутации.

Целью изобретения является упрощение преобразователя.

Для осуществления этой цели узел принудительной коммутации соединен одним выводом с катодом первого дополнительного тпрпстора, а другим — с анодом второго дополнительного тиристора, при этом коммутирующий конденсатор подключен параллельно цепи у последовательно включенных коммутирующего тиристора и дросселя.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема преобразователя; на фиг. 2 — временные диаграммы рабочего процесса (в режиме тяги) .

Выпрямительно-инверторный преобразователь содержит выпрямительный тиристорный мост, состоящий пз тиристоров

1 — 4, через который тяговые электрические машины 5 подключены к вторичной секцпонированной обмотке 6 силового трансформатора, параллельно каждой секции которой включены конденсаторы 7. Коммутирующий узел, состоящий из коммутирующего конденсатора 8, коммутирующего тиристора 9 и дросселя 10, включен последовательно в цепь с дополнительными тиристорами 11 и 12.

Работа преобразователя и узла принудительной коммутации в режиме тяги поясняется диаграммами на фиг. 2.

Кривая U> представляет собой кривую напряжения на вторичной обмотке 6 силового трансформатора. Кривая i представ852660 ляет алгебраическую сумму токов в секциях вторичной обмотки 6 силового трансформатора (эта сумма равна приведенному току первичной оомотки трансформатора, т. е. току в контактной сети), Интервал времени tl соответствует паузе, когда ток нагрузки не протекает по обмоткам трансформатора, а замыкается Ilo плечам выпрямительного моста с тирпсторамп

1 и 3. Этот интервал заканчивается подачей импульса на дополните. ьный тпрпстор 12, при этом тиристор 3 запирается естественным ооразом.

Колеоательный процесс за время 1 приводит к возрастанию тока 11 до величины тока нагрузки. В этот момент следующим пмпульсом отпирается тиристор 4, а дополнительный тиристор 12 гаснет естественным образом, колебательный процесс прекращается, и начинается период выпрямления (через плечи моста с тиристорами 1 и 4 и вторичную обмотку 6 трансформатора).

Процесс коммутации (интервал времени

t>) сопровождается наложением полупериода собственных колебаний на кривую вторичного напряжения UI. Измерением фазы подачи первого импульса регулируется среднее значение выпрямленного напряжения на тяговых машинах. Период времени выпрямления t3 заканчивается принудительным запиранием тиристора 1 с одновременным отпиранием дополнительного тиристора. Колебательный процесс за вречя

14 приводит к снижению тока il до относительно небольшой величины принужденного тока конденсаторов 7, в этот момент отпирается тиристор 2. Тиристор 5 принудительно запирается, и ток нагрузки переводится в цепь, образованную тиристорами 2 и 4.

Колебательный процесс в период коммутации t4 также сопровождается наложением полупериода собственных колебаний в контуре вторичных обмоток 6 трансформатора и конденсаторов 7 на кривую напряжения

U,.

В следующем полупериоде напряжения сети отпирается дополнительный тиристор

12, затем отпирается тиристор 3 и устанавливается период выпрямления полного напряжения вторичной обмотки IIO тирпсторам 2 и 3. В конце рассматриваемого полупериода осуществляется принудительное запирание тиристора 2 с одновременным отпиранием дополнительного тиристора 11, а затем — отпирание тиристора 1 с одновременным принудительным запиранием дополнительного тиристора 11, в результате чего ток нагрузки выводится из вторичной обмотки трансформатора и на пинает протекать по тиристорам 1 и 3 моста.

Принудительное запирание тиристоров 1, 11 и 2 обеспечивается работой узла принудительной коммутации и происходит следующим образом.

50 )0

G0

Перед or; ирапием дополнительного тиристора 11 коммутирующий конденсатор 8 заряжен напряжением, имеющим полярность, показанную на фиг. 1, и превосходящим чгновенное значение напряжения поIoIIIIIII I вторичной обмотки 6 трансформатора. 1oI нагрузки протекает по тиристору

1, втор;1чно:"; оомотке 6 и тиристору 4. При отпирашгп дополнительного тири..зра 11 в контуре, состоящем из тиристора одной пз сск;,,1 . вторичной обмотки 6, конденсатора Ь и дополнительного тирнс-ора 11, депствуст суммарное напрякение, способс-вующсс запиранию тиристора 1 и отпиранию дополгп1тельного тиристора 11. Поэтому ток нагрузки (iz) мгновенно коммутпрует пз тпристора в дополнительный тирпстор 11 и коммутирующий кондепсTop 8. По мере разряда коммутирующего копденса-ора 8 током нагрузки напряже1 IIc па коммутпр ющсч конденсаторе 8 (L; у..1епьшается, однако на плече моста, состоящего из тиристора 1, сохраняется обра-, .ое напряжение в течение времени, достаточного для восстановления запирающихся свойств тиристоров. Дальнейшее протекание тока нагрузки через коммутирующий конденсатор 8 приводит к изченснию поляр;1ости напряжения IIB нем и к моменту окоп-1ания периода

t4 это напряжение достигает своего исходного значения, но с обратной полярностью.

В момент окончания периода /4 подается отпирающий импульс на тиристор 2. Тогда в контуре, образованном тпрпстором 2, одной из секций вторичной обмотки 6, коммутирующим конденсатором 8 и дополнительным тиристором 11, начнет действовать напряжение, способствующсе запиранию дополнительного тиристора 11 и отпиранию тиристора 2, и ток нагрузки мгновенно коммутирует из дополнительного тиристора 11 в плечо моста с тиристором 2.

Одновременно с тиристором 2 отпирается коммутирующий тиристор 9, и в элементах коммутирующего контура начинается колебательный процесс, прекращающийся в момент достижения током перезаряда ® нуля, коммутирующий конденсатор 8 к этому моменту вновь приобретает полярность, показаппуIO на фиг. 1; BcIIIiIHHB напряжения заряда становится равной (за вычетом потерь в цепи псрезаряда) своему исходному значешпо в начале колеоателш1о"o процесса. Коммутирующий узел становится такпч образом готовым к следующему циклу раооты (в конце следующего полупериода напряжения сети), когда ток нагрузки переводится пз плеча моста с тиристором 2 в цепь с дополнительныAI тиристором 9, а затем из это."1 цепи в плечо моста с тиристором 1. Период собственных колебаний в перезарядпом контуре выоирается из условия надежного заппраппя дополнительных тпристоров 11 и 12.

852660

Puz.1

Из рассмотрения. работы коммутирующего узла вытекает основная его характерная особенность: так как амплитуда напряжения на коммутирующем конденсаторе (U ) пропорциональна току нагрузки, то 5 время действия обратного напряжения на тиристоры 1 и 2 плеч моста при принудительном их запирании постоянно при любых нагрузках. Время приложения обратного напряжения к дополнительным тиристорам 10

11 и 12 также постоянно во всех режимах, так как определяется собственным временем перезарядного контура. Ограничением нагрузочной способности рассмотренного коммутирующего узла является амплитуда напряжения на коммутирующем конденсаторе. Поэтому емкость коммутирующего конденсатора целесообразно выбирать так, чтобы при максимально возможном токе нагрузки амплитуда напряжения заряда не превосходила амплитудного значения напряжения вторичной обмотки трансформатора.

Другой важной особенностью преобразователя с коммутирующим узлом рассмотренного типа является отсутствие временных задержек между подачей управляющего импульса и коммутацией тока из запираемого плеча в плечо, принимающее на себя ток нагрузки. Тем самым обеспечивается стабильность формы потребляемого из сети тока в широком диапазоне нагрузок.

То же обстоятельство обеспечивает возможность управления тиристорами преобразователя при помощи узких импульсов (ши- З5 рина которых зависит лишь от собственного времени включения тиристоров), что упрощает схему устройств управления преобразователем.

Формула изобретения

Выпрямительно-инверторный преобразователь, содержащий силовой трансформатор, вторичная обмотка которого выполнена из двух секций, шунтированных конденсаторами, соединена с тяговыми электрическими машинами через выпрямительный тиристор.ный мост, анодная группа плеч которого соединена с анодом первого дополнительного тиристора, а катодпая — с катодом второго дополнительного тпристора, соединенного анодом со средней точкой вторичной обмотки трансформатора, и узел принудительной коммутации, выполненный на коммутирующем конденсаторе, коммутирующем тиристоре и дросселе, отличающееся тем, что, с целью упрощения преобразователя, узел принудительной коммутации соединен одним выводом с катодом первого дополнительного тиристора, а другим — с анодом второго дополнительного тиристора, при этом коммутирующий конденсатор подключен параллельно цепи из последовательно включенных коммутирующего тиристора и дросселя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Заявка № 2494571/27-11, 08.07.1977, кл. В 601 7/16, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства.

852660

Составитель Л. Резникова

Техред И. Пенчко

Корректор Л. Слепая

Редактор О. Юркова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1807/12 Тираж 749 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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