Вентильный преобразователь с импульсно-фазовым регулированием напряжения Советский патент 1989 года по МПК H02M7/155 B60L9/12 

lit

сл о

sj

О5

IsD

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано на железнодорожном подвижном составе в качестве главного преобразователя переменного тока в постоянный и обратно. Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей и повышение КПД. Устройство состоит из выпрямительного тиристорного моста, каждое плечо которого состоит из двух последовательно соединенных тиристоров 1, 3

2, 4

и 5, 7

6, 8. Между общими точками соединения этих тиристоров включены секции 9, 10 вторичной обмотки трансформатора соответственно. Коммутирующий конденсатор 13 подключен к выводам переменного тока тиристорного моста, а именно к общим точкам соединения тиристоров 4, 6 и 3, 5. Указанное выполнение преобразователя позволяет исключить из цепи коммутации перезарядный дроссель и улучшить распределение напряжений между тиристорами. 3 ил.

Фие. 1

3

Изобретение относится к силовой тиристорной преобразовательной тех- нике 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),

Цель изобретения - улучшение мас согабаритных показателей и повьшени КПД преобразователя путем упрощения коммутирующего узла.

На фиг. 1 представлена принципиа ная электрическая схема преобразователя на фиг. 2 - временные диаграммы его работы в режиме вьтрямления; на фиг. 3 - то же, в | ежиме инвертирования .

Преобразователь (фиг.1) содержит выпрямительный тиристорный мост состоящий из тиристоров 1-8. К общи точкам тиристоров 1,3 и 2,А анодной группы плеч выпрямительного моста

подключена секция 9 вторичной обмотки силового трансформатора, секция 10 которого включена между общими точками тиристоров 5,7 и 6,8 катодной группы плеч того же моста. Параллельно секциям 9 и 10 подключены конденсаторы 11 и 12 соответственно . К выводам переменного тока выпрямительного моста,т.е. к катода тиристоров 3,4 (анодам тиристоров 5,6), подсоединен коммутирующий конденсатор 13. Анодная группа плеч вьшрямительного тиристорного моста соединена с отрицательным выводом для подключения нагрузки 14, а ка- тодная группа - с ее положительным выводом.

Работа преобразователя в режиме вьшрямления поясняется диаграммами на фиг. 2, а в режиме инвертирова- ния - на фиг. 3. Кривые U и i - характерные для такого типа преобразователя нашряжение на вторичных обмотках 9 и 10 силового трансформатора и ток в его первичной обмот- ке, т.е. потребляемый из питающей сети,соответственноJ ч напряжение на коммутирующем конденсаторе 13 о Остальные временные диаграммы иллюстрируют интервалы открытого

и закрытого состояний тиристоров 1-8 выпрямительного моста, т.е. номера временных диаграмм совпадают с номерами тиристоров. Полярность на

0

з 0

5

0 0

З Q

пряжений и, и Uj показана условно и соответствует обозначению на фиг. 1. Интервал времени t соответствует буферному периоду, в котором ток нагрузки замыкается вне полуобмоток 9 и 10 силового трансформатора через тир-исторы 1,3,5, 7. С момента подачи отпирающего импульса на тиристор 2 начинается интервал tj - включение тока нагрузки в секции 9 и 10 трансформатора (коммутация). Тиристор 1 при этом запирается напряжением U секции 9, в которую мгновенно вводится ток нагрузки, что возбуждает колебательный процесс во входном контуре, включающем конденсаторы 11 и 12, индуктивность рассеяния обмоток силового трансформатора, а также сопротивление питающей сети. В ре- зультате указанного, процесса ток 1 по косинусоидальному закону плавно нарастает до значения тока нагрузки (без учета принужденного тока входного контура и затухания колебательного процесса). В этот момент отпирается тиристор 8 и ток нагрузки . также включается в секцию 10 трансформатора . Напряжением U последней запирается тиристор 7. Колебательный процесс во входном контуре прерывается и начинается интервал t - период вьшрямления (отперты 5 тиристоры 2,3,5 и 8),

Изменением момента начала интер- в ала t-j регулируется среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке 14.

Период tj заканчивается отпиранием тиристора 4. При этом тиристор 3 запирается напряжением U U. Ток нагрузки скачком выводится из полуообмоток 9 трансформатора, что провоцирует колебательный процесс во входном контуре. Ток i питающей сети по косинусоиде снижается до сравнительно небольшого принужденного тока входного контура в интервале t. Одновременно перезаряжается конденсатор 14 до исходного напряжения Uj, но обратной полярности. В момент завершения первого полупериода колебания тока во входном контуре отпирается тиристор 6, а тиристор 5 запирается напряжением и - 11,. Ток нагрузки мгновенно выводится из полуобмотки 10 трансформатора. При этом колебательный процесс go входном контуре прерывается и начинается буферньй интервал (через тиристоры 2,4,6 и 8) следующего полупериода напряжения питающей сети. Ра- 5 бочие процессы преобразователя в этом полупериоде принципиально не отличаются от описанных вьше. Разница состоит в том, что в соответствующих

процесс во входном контуре, в результате чего ток 1, снижается до принужденного тока того же контура также без учета затухания. В этот момент включается тиристор 8. На этом интервал t, заканчивается. Колебательный процесс во входном контуре прекращается, тиристор 7 запирается

интервалах времени вместо тиристора 10 напряжением U полуобмотки 10 тран1 отпирается тиристор 2 (и наоборот), сформатора и начинается буферный интак же, как и тиристоры 3 и 4, 5 и 6,

7 и 8.

Работа преобразователя в режиме

инвертирования поясняется временными

диаграмамми, изображенными на фиг. 3.

Интервал времени t соответствует

процессу введения (коммутации) тока

нагрузки в обмотки 9 и 10 трансфортервап t., в котором ток нагрузки замыкается через тиристоры 2,4,6 и 8. Регулированием длительности ин- 15 терв а t изменяется величина инвертируемого в сеть тока i,.

Рабочие процессы в следукяцем полупериоде (условно отрицательном)

матора. Перед коммутацией ток нагруз- 20 аналогичны описанным выше за исклюки замыкается, например, через тиристоры 1, 3,5 и 7 ((буферный период). В момент начала интервала t, отпирается тиристор 4, а тиристор 3 запирается напряжением Uj - U,. В полуобмотку 9 трансформатора мгновенно вводится ток нагрузки (против на пряжения и,). Это возбуждает колебательный Процесс во входном контуре (аналогично режиму выпрямления), в результате чего ток i, по косинусоиде нарастает приблизительно до тока нагрузки, и в этот момент отпирается тиристор 6. Тиристор 5 запирается разностью напряжений U конденсатора 13 который к зтому времени перезаряжается) и U (полуобмотки 10 трансформатора). В интервале t, колебательный процесс во входном контуре прекращается и происходит инвертирование тока нагрузки в питающую сеть через тиристоры 1,4, 6 и 7. Заканчивается этот интервал моментом включения тиристора 2. При этом тиристор 1 запирается напряжением и полуобмотки 9 трансформатора, ток нагрузки скачком выводится из нее. Возбуждается колебательный

6

во входном контуре, в результате чего ток 1, снижается до притервап t., в котором ток нагрузки замыкается через тиристоры 2,4,6 и 8. Регулированием длительности ин- терв а t изменяется величина инвертируемого в сеть тока i,.

Рабочие процессы в следукяцем полупериоде (условно отрицательном)

0

чением того, что вместо тиристоров 2,4,6,8 включаются тиристоры 1,3,5, 7 соответственно.

5 Формула изобретения

Вентильный преобразователь с им- пульсно-фазовым регулированием на- лряжения, содержащий силовой трансформатор, вторичная обмотка которого выполнена из двух секций, каждая из которых зашунтирована конденсатором, вьшрямительный тирис- торный мост, выход постоянного тока которого образует выходные вьгооды

для подключения нагрузки, а также коммутирующий конденсатор, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей и повьшения ШТД, указанный коммутирующий конденсатор подключен к выводам переменного тока вьшрямитель- ного тиристорного моста, каждое плечо которого выполнено в виде двух последовательно соединенных тиристо- 5 ров,к общей точке соединения которых подключен один из выводов одной из соответствующих секций вторич,ной обмотки.

5

0

(pu.Z

(fue.