Выпрямительно-инверторный преобразователь Советский патент 1989 года по МПК H02M7/155 B60L9/12 

СП

О

1

о

315047614

интервалов перезаряда конденсатораобмотку 6. Это позволяет использо12 в зависимости от тока нагрузки ивать конденсатор 12 меньшей мощноI вне зависимости от длительности ин-сти, исключить перезарядный дроссель

; тервалов, в которые производится повысить надежность. 2 ил. дение и выведение тока нагрузки в

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано на железнодорожном подвижном составе в качестве главного преобразователя в режимах тяги и рекуперативного торможения. Цель изобретения - повышение надежности работы путем увеличения времени выключения принудительно запираемых тиристоров, снижение массогабаритных показателей и повышение КПД. Устройство содержит выпрямительный мост на тиристорах 1-4, в диагональ переменного тока которого включены секции вторичной обмотки 6 силового трансформатора, зашунтированные конденсаторами 7, 8. Коммутирующий узел устройства состоит из коммутирующих конденсатора 12 и тиристоров 10, 11, 13-15. Переходный тиристор 9 анодом соединен с анодами тиристоров 1, 10, 11, 2, а катодом - с точкой соединения конденсаторов 7, 8. Конденсатор 12 одним выводом соединен с катодом тиристора 10 и анодом тиристора 13, а другим - с катодом тиристора 11 и анодом тиристора 14. Катоды тиристоров 13, 14 соединены с концами вторичной обмотки 6. Указанное выполнение коммутирующего узла обеспечивает регулирование длительности интервалов перезаряда конденсатора 12 в зависимости от тока нагрузки и вне зависимости от длительности интервалов, в которые производится введение и выведение тока нагрузки в обмотку 6. Это позволяет использовать конденсатор 12 меньшей мощности, исключить перезарядный дроссель и повысить надежность. 2 ил.

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

Цель изобретения - повьппение надежности работы путем увеличения времени выключения принудительно запираемых тиристоров, снижение мас- согабаритных показателей и повьппение КПД преобразователя.

На фиг. 1 представлена электрическая схема преобразователя; на фнг.2 временные диаграммы его работы в режиме ..выпрямления.

Выпрямительно-инверторный .преобразователь .содержит выпрямительный мост, состоящий из тиристоров , через который нагрузка 5 (тяговые электрические машины) подключена к вторичной секционной обмотке 6 силового трансформатора, параллельно каждой секции которого включены конденсаторы 7,8. К средней точке вторичной обмотки 6 силового трансформатора подключен катод переходного тиристора 9,анодом соединенного с анодной группой плеч вьшрямительного тиристорного моста и с анодами первого 10 и четвертого 11 коммутирующих тиристоров К катодам тиристоров 10 и 11 подключен своими выводами коммутирующий конденсатор 12. Кроме того, с катодом тиристора 10 соединены также аноды второго 13 и третьего 14 коммутирующих тиристоров, подключенных катодами к крайним выводам вторичной обмотки 6 трансформатора, а с катодом тиристора 1 1 - анод пятого коммутирующего тиристора 15. Катод последнего соединен с катодной группой плеч выпрямительного тиристорного моста (с катодами тиристоров 3 и 4).

0

5

0

5

0

5

0

5

Работа преобразователя в режиме выпрямления иллюстрируется временными диаграммами, показанными на фиг. 2.

Кривые и., и i представляют собой характерные для такого типа преобразователя соответственно напряжение на вторичной обмотке 6 силового трансформатора и ток в его первичной обмотке (потребляемый из питающей сети). Кривая U - напряжение коммутирующего конденсатора . 12. Полярность напряжений U, и U обозначена условно и соответствует их обозначениям на фиг. 1. Остальные диаграммы показывают интервалы открытого и закрытого состояний ти- 5исторов 1-4 выпрямительного моста, переходного тиристора 9 и коммутирующих тиристоров 10, 11, 13-15 (номера диаграмм соответствуют номерам тиристоров).

В интервалах времени t и t ток нагрузки замыкается вне обмоуок 6 трансформатора (буферный период). При этом в интервале t/, отперты коммутирующие тиристоры 10 и 15, а тиристоры 4 и 9 запираются напряжением и + Uj,,,. Происходит перезаряд конденсатора 12 током нагрузки до заданного уровня напряжения Затем отпираются тиристоры 1,3 и начинается интервал t буферного периода, который продолжается до отпирания переходного тиристора 9. При этом тиристор 1 запирается на- пряжениеми У одной секции вторичной обмотки 6 трансформатора. Ток нагрузки мгновенно вводится в указанную секцию, что возбз/ждает колебательный процесс во входном контуре, образованном конденсаторами.7,8, индуктивностью рассеяния обмоток силового трансформатора и приведенным к ним сопротивлением питающей сети. В интервале t происходит плавное нарастание тока i, до величины тока нагрузки (без учета затухания, колебательного процесса Во входном контуре). В момент окончания первого полупериода колебания тока во входном контуре отпирают тирис- с тор 2. Переходный тиристор 9 запирается напряжением полуобмотки 6 трансформатора. Ток нагрузки мгновенно вводится во всю вторичную обмотку 6 трансформатора, что преры- ю вает колебательный процесс во входном контуре, и начинается период выпрямления - t4, в котором отперты тиристоры 2 и 3. В интервале t, отпираются тиристоры 1 1 и 14,Чтобы 15 ввести ток нагрузки в конденсатор 12 и перезарядить его, при этом напряжением U запирается тиристор 2. В интервале t, включается тиристор 9, а тиристоры 11 и 14 запира- 20 ются напряжением U - . Ток нагрузки скачком вьгоодится из одной секции вторичной обмотки 6 трансформатора. Это вызывает колебательный процесс во входном контуре, в ре- 25 зультате чего ток i по косинусди- дальному закону уменьшается до принужденного тока того же контура, без учета затухания колебательного процесса. В этот момент включаются 30 тиристоры 10 и 15. Тиристоры 3 и 9 запираются напряжением U + Uwj, Ток нагрузки мгновенно выводится из всей вторичной обмотки 6 тран- сфО1матора. Колебательный процесс 35 во входном контуре прекращается и начинается буферный интервал следующего, отрицательного полупериода напряжения сети, в котором рабочие процессы преобразователя аналогич- 40 ны описанным вьше за исключением того, что в соответствующих интервалах вместо тиристора 1 отпирается тиристор 2 (и наоборот), вместо тиристора 3 - тиристор 4 и вместо 45 тиристора 14 - тиристор 13.

Среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке 5 регулируется изменением момента включения то ка нагрузки в обмотки 6 силового 50 трансформатора (интервал t), а также отклкйения (интервал t).

В интервалах принудительного запирания тиристоров 1 и 2, например tj, эти тиристоры запираются не- 55 посредственно напряжением U на- пряжение 1),; секций вторичной об- мотки 6 трансформатора не противо действует этому процессу. Тиристоры 4 и 9 (3 и 9 в следующем полу- периоде) запираются в начале полупериода напряжением } i/i ристоры 11 и 14 (13) запираются напряжением U и,/, но при этом не происходит разряд конденсатора 12i напряжением U последнего в интервале tj запираются тиристоры 10 и 15.

Из анализа, приведенного выше, следует, что все принудительно запираемые тиристоры преобразователя имеют достаточно большое время на восС -тановление их запирающих свойств

Длительность интервалов t, и t перезарядов коммутирующего конденсатора 12 регулируется, например, в зависимости от тока нагрузки, чтобы поддержать напряжение Uj на уровне , необходимом для надежного запирания тиристоров преобразователя, но не зависит от длительности интервалов t- и t , т.е. введения и выведения тока нагрузки в обмотки 6 трансформатора, что позволяет выбирать конденсатор 12 меньше по мощности. Исключение перезарядного дроселя дополнительно снижает массо- габаритные показатели и потери энергии в преобразователе.

Формула изобретения

Выпрямительно-инверторный преобразователь, содержащий силовой трансформатор, вторичная обмотка которого выполнена из двз последовательно соединенных секций, каждая из которых зашунтирована конденсатором и соединена с выходными выводами для подключения нагрузки через выпрямительный тиристорный мост, к анодной группе плеч которого подключен анод переходного тиристора, а также коммутирующий узел, включающий коммутирующие конденсатор и тиристор, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения надежности работы путем увеличения времени выключения принудительно запираемых тиристоров.. Снижения массогабаритных показателей и повышения КПД, в коммутирующий узел дополнительно введены четыре коммутирующих тиристо- ра, причем коммутирующий конденсатор подключен одним выводом к катоду первого и анодам второго и третьего коммутирующих тиристоров, а вторым вьшодом - к катоду четвертого коммутирующего тиристора и аноду пятого коммутирующего тиристора, катодом соединенного с катодной ; группой плеч выпрямительного тиристор- ;ного моста, с анодной группой плеч ;которого соединены аноды первого и ;Четвертого коммутирующих тиристоров, а катоды второго и третьего коммутирующих тиристоров соединены с соответствующими крайними выводами вторичной- обмотки силового трансформатора, к общей точке соединения указанных секций которой подключен катод переходного тиристора.