Выпрямительно-инверторный преобразователь электроподвижного состава Советский патент 1986 года по МПК B60L9/12 H02M7/155 

Изобретение относится к транспорту, в частности к тиристорным преобразователям напряжения тяговых двигателей транспортных средств, и может быть применено на электроподвижном составе переменно-постоянного тока с рекуперативным торможением.

Цель изобретения - повышение экономичности.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого выпрями- тельно-инверторного преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы токов и напряжений в элементах преобразователя.

Преобразователь состоит из тиристорных мостов на тиристорах 1-4 и 5-8, в одни диагонали которых включены тяговые двигатели 9 и 10, а в другие диагонали - вторичная обмотка тягового трансформатора 11, шунтированная конденсатором 12. Узел искусственной коммутации выполнен на тиристорах 13-16, соединенных в мост двух конденсаторах 17 и 18, симисто- ре 19 и резисторе 20. Конденсаторы 17 и 18 соединены последовательно и обшей точкой подключены к одному из выводов вторичной обмотки тягового трансформатора 11. Симистор 19 и резистор 20 соединены последовательно и вместе с цепью из конденсаторов 17 и 18 включены в диагональ моста коммутирующих тиристоров 13-16. Другая диагональ указанного моста подключена к анодной и катодной группам первого и второго моста.

На временных диаграммах (фиг. 2) представлены кривые а, б - напряжение и ток вторичной обмотки трансформатора 11; в, г - напряжение на конденсаторах 17 и 18; (, е - ток конденсаторов 17 и 18.

Устройство работает следующим образом.

Интервал времени ti соответствует паузе, когда ток нагрузки не протекает по обмотке трансформатора 11, а замыкается через тиристоры 2, 4 и 6, 8 первого и второго мостов. Этот интервал завершается подачей импульсов управления тиристорам 5, 7 и 15, при этом тиристор 6 запирается естественным образом, в контуре конденсатор 12 - обмотка трансформатора 11 начинается колебательный процесс. За время t2 конденсатор 17 разряжается до нуля на нагрузку (двигатель 10), после чего тиристоры 7 и 15 закрываются. Колебательный процесс в конденсаторе 12 за время t2+ +1з приводит к возрастанию тока обмотки трансформатора 11 до величины тока нагрузки, т.е. до тока двух двигателей 9 и 10.

В этот момент отпирают тиристор 1, а тиристор 2 запирается естественным образом, колебательный процесс в конденсаторе 12 прекращается и начинается период выпрямления. Изменением фазы подачи первых импульсов регулируется среднее значение выпрямленного напряжения на двигателях 9 и 10.

Период выпрямления t4+t5 заканчивается принудительным запиранием тиристора 5

в момент времени te посредством отпирания тиристоров 15, 16 и 6. После переключения тока нагрузки в цепь тиристоров 6 и 8 начинается колебательный процесс в конденсаторе 12, который за время t приводит к снижению тока в обмотке трансформатора 11 до относительно небольшой величины тока конденсатора 12. Тиристор 1 закрывается, а тиристор 2 отпирается управляющим импульсом. Начинается интервал

времени, соответствующий паузе t|. Колебательные процессы в периоды коммутаций t2+t3 и t сопровождаются наложением полупериода собственных колебаний в контуре вторичной обмотки трансформатора 11 и конденсатора 12 на кривую напряжения трансформатора 11.

Разряд конденсатора 17 (18) при подключении нагрузки к трансформатору 11 и гащения тиристоров 3 и 5 обеспечиваются узлом искусственной коммутации. Перед отпи0 ранием тиристоров 5 и 15 конденсаторы 17 и 18 заряжены до одинакового уровня напряжения и на общей точке имеют положительный потенциал. При отпирании этих тиристоров в контуре конденсатор 17 - тирис тор 15 - двигатель 10 - тиристор 7

5 течет ток разяда конденсатора 17, что способствует запиранию тиристора 6 и уменьшает величину провала в кривой напряжения вторичной обмотки трансформатора 11. После разряда конденсатора 17 до нуля смены полярности на нем не происходит, так как открыт тиристор 5. При этом тиристоры 7 и 15 закрываются естественным образом, период tz коммутации тиристора 5 заверщается.

В интервале времени ts открывается симистор 19, происходит выравнивание напряжений конденсаторов 17 и 18. По достижению равенства напряжений симистор 19 закрывается естественным образом. В результате уровень напряжения на конденсаторах 17 и 18 снижается по сравнению с

0 периодом t|. Это позволяет уменьшить величину перенапряжения, возникающего при запирании тиристора 5. Для его запирания подаются импульсы на тиристоры 15 и 16. При этом в контуре тиристоры 15 и 16 - конденсаторы 17 и 18 - обмот5 ка трансформатора 11 - тиристор 8 - двигатель 10 действует суммарное напряжение, способствующее запиранию тиристора 5 и отпиранию тиристоров 15 и 16. Поэтому ток нагрузки мгновенно коммутирует из тиQ ристора 5 в тиристоры 15 и 16 и конденсаторы 17 и 18, работающие параллельно. По мере разряда коммутирующих конденсаторов 17 и 18 током нагрузки двигателя 10 напряжение на них уменьшается, однако на тиристоре 5 сохраняется обратное напря5 жение в течение времени достаточном для восстановления его запирающих свойств. Протекание тока нагрузки через конденсаторы 17 и 18 приводит к изменению полярности на них и к моменту оконча0

ния периода времени is напряжение достигает своего исходного значения, но с обратным знаком. Коммутирующий узел готов к следующему циклу работы в следующем полупериоде напряжения сети.

Как видно из работы преобразователя время разряда конденсатора 17 и период приложения обратного напряжения к запираемым тиристорам постоянны при любых нагрузках (токах двигателей 9 и 10). За счет разряда конденсатора 17 снижается

величина перенапряжений, возникающих при гащении тиристоров и улучщается использование коммутирующих конденсаторов.

Таким образом, в предлагаемом преобразователе улучщается форма кривой напряжения трансформатора 11, снижается установленная мощность коммутирующих конденсаторов, исключаются коммутирующие дроссели, что позволяет уменьщить аппаратурные затраты на преобразователь на 10- 12%.

Ц tstg tj

Составитель Н. Лысяков

Редактор Е. ПаппТехред И. ВересКорректор А. Зимокосов

Заказ 948/21Тираж 648Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретеннй и открытий

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

Филнал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

фиг, 2