Вентильный преобразователь с импульсно-фазовым регулированием напряжения Советский патент 1990 года по МПК H02M7/155 B60L9/12 

СД

Ј

00 00

to

со

31

чен коммутирующий конденсатор 13. Указанное построение устройства обеспечивает уменьшение мощности коммутирующего конденсатора и исключение перезарядного дросселя, так как указанное включение тиристоров 10-и 11 позволяет регулировать длительность

прохождения тока нагрузки через конденсатор 13 практически независимо от длительности коммутаций. При этом значительно уменьшается величина емкости конденсатора 13 и ограничивается его максимальное напряжение. 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано на железнодорожном подвижном составе в качестве главного преобразователя переменного тока в постоянный (в режиме тяги) и обратно (в режиме рекуперативного торможения). Цель изобретения - снижение массы и габаритов. Устройство содержит тиристорный мост на тиристорах 1 - 4, в диагональ переменного тока которого включена вторичная обмотка 6 силового трансформатора, выполненная в виде двух секций, зашунтированных конденсаторами 7, 8. В выходную диагональ тиристорного моста включена нагрузка 5, а также последовательно соединенные дополнительные тиристоры 9, 12, включенные в том же направлении, что и основные. Последовательно соединенные дополнительные тиристоры 10, 11 включены между общей точкой соединения анодов тиристоров 1, 9, 2 и общей точкой соединения секций обмотки 6. Между катодами тиристоров 9, 10 включен коммутирующий конденсатор 13. Указанное построение устройства обеспечивает уменьшение мощности коммутирующего конденсатора и исключение перезарядного дросселя, т.к. указанное включение тиристоров 10, 11 позволяет регулировать длительность прохождения тока нагрузки через конденсатор 13 практически независимо от длительности коммутаций. При этом значительно уменьшается величина емкости конденсатора 13 и ограничивается его максимальное напряжение. 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к силовой тиристор- ной преобразовательной технике, 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 - снижение массы и габаритов преобразователя путем уменьшения мощности коммутирующего конденсатора и исключения перезаряд- ного дросселя.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема преобра- „зователя; на фиг. 2 и 3 - диаграммы его работы соответственно в режимах выпрямления и инвертирования.

Преобразователь (фиг. 1) содержит выпрямительный тиристорный мост, состоящий из тиристоров 1-4, через который нагрузка 5 (электрические машины, соединенные последовательно со сглаживающим дросселем) подключена к вторичной секционированной обмотке 6 силового трансформатора. Параллельно каждой секции обмотки трансформатора включены конденсаторы 7 и 8 (входные). Аноды первого 9 и третьего 10 дополнительных тиристоров соеди- нены с анодной группой плеч выпрямительного моста (анодами тиристоров 1 и 2). Тиристор 10 соединен последовательно с четвертым дополнительным тиристором 11, а катод последнего подключен к средней точке вторичной обмотки 6 трансформатора. Катод.второго дополнительного тиристора 12 соединен с катодной группой плеч выпрямительного моста (катодами тиристоров 3 и 4), а его анод - с катодом первого дополнительного тиристора 9 и одним из выводов коммутирую- -i щего конденсатора 13, подключенного

5

0

5

0

5

0

5

0

5

другим выводом к общей точке тиристоров 10 и 11.

Работа преобразователя в режиме выпрямления и инвертирования поясняется с помощью диаграмм, показанных на фиг. 2 и 3, где кривые U и i( соответственно напряжение на вторичной обмотке трансформатора и ток, потребляемый из питающей сети. Кривая V/L иллюстрирует напряжение коммутирующего конденсатора 13. Полярность напряжения U 4 и U показана условно и соответствует обозначениям на фиг. 1, Остальные диаграммы, представленные на фиг. 2 и 3, иллюстрируют интервалы открытого и закрытого состояний тиристоров преобразователя, причем цифры 1-12 соответствуют номеру тиристора на фиг. 1,

Преобразователь работает следующим образом.

В интервале времени t ток нагрузки замыкается вне обмоток 6 трансформатора (.буферный период) через тиристоры 10 и 12 и коммутирующий конденсатор 13. После перезаряда конденсатора 13 до заданного напряжения U отпираются тиристоры 1 и 3. Дополнительные тиристоры 10 и 12 запираются напряжением U2 конденсатора 13 (в интервале t4). В следующем интервале времени t$ ток нагрузки вводят в обмотки 6 трансформатора, для чего отпирают дополнительные тиристоры 10 и 11. Тиристор 1 запирается напряжением одной секции вторичной обмотки 6 трансформатора, в которую скачком вводится ток нагрузки, что возбуждает колебательный процесс во входном контуре, включающем в себя конденсаторы 7 и 8,. индуктивность рассеяния обмоток трансформатора и сопротивление питающей сети. В ре-.. зультате колебательного процесса ток i,| в первичной обмотке трансформатора плавно нарастает до значе5

ния тока нагрузки. В этот момент отпирают тиристор 2. Тиристоры 10 и 11 запираются напряжением U1/2, колебательный процесс прекращается, ток нагрузки вводится во всю вторичную обмотку 6 силового трансформатора и далее идет процесс выпрямления вторичного напряжения U в интервале времени t, в котором отперты тиристоры 2 и 3.

Изменением момента начала интер15

значена наРабочие процессы преобразователя в следующем, условно отрицательном, полупериоде питающего напряжения в интервалах времени не отличаются от описанных выше, за исключ нием того, что вместо тиристора 1 в

вала t.j регулируется среднее ние выпрямленного напряжения грузке 5. При значениях выпрямленного соответствующем интервале tfi вклю8чают тиристор 2, а вместо тиристора

напряжения меньших максимального (при ) величина напряжения 1Ь

достаточна для обеспечения переключений тиристоров 1 (2), а при максимальных (), значениях выпрямлен- ного напряжения введение тока нагрузки в обмотки трансформатора осуществляется принудительно, т.е. после окончания интервала времени t,j отпирают тиристоры 11 и 3, а тиристор 12 запирается напряжением U +U2. На

пряжение V в момент окончания интер вала времени t во всех режимах достаточно велико для обеспечения запирания тиристоров 10 и 11.

Период выпрямления . заканчивают, отпирая тиристоры 9 и 11. При этом тиристор 2 запирается напряжением . . В интервалах времени

tj-И

t6 во входном контуре происходит колебательный процесс, в результате которого ток i., плавно снижается до сравнительно небольшого принужденного значения входного контура. В интервале tf происходит переза- 40 в интервале t

L

,, регулируют обеспечивая

ряд коммутирующего конденсатора 13 током нагрузки до заданного напряжения IL , а затем отпирают тиристор 10. Тиристор 9 запирается напряжением U 2 и ток нагрузки выводится из конденсатора 13, протекая по тиристорам 10,. 11 и 3. Изменяя соотношение между интервалами и t величину напряжения U, необходимое схемное время запирания тиристоров преобразователя в широком диапазоне токов нагрузки без применения цепей форсирующего перезаряда (перезарядных тиристоров и дросселя), при меньшей, по сравнению с известным преобразователем, требуемой емкости коммутирующего конденсатора 13.

В конце интервала времени t6 подают отпирающий импульс на тиристор 12,

488296

а тиристоры 3 и 11 запираются напряжением ,/2. Колебательный процесс во входном контуре прекращается и начинается буферный интервал t7, в течение которого происходит перезаряд конденсатора 13, а затем отпираются тиристоры 2 и 4 (или 11 и 4).

Рабочие процессы преобразователя в следующем, условно отрицательном, полупериоде питающего напряжения в интервалах времени не отличаются от описанных выше, за исключением того, что вместо тиристора 1 в

10

соответствующем интервале tfi вклюсоответствующем интервале tfi вклю8чают тиристор 2, а вместо тиристора

2 - и в

тиристор 1 (в интервале t10 ),

тервале t2)

начале интервала tg отпирают тиристор 4 вместо тиристора 3 (в интервале t2)

введение тока i

Работа преобразователя в режиме инвертирования при максимальном выпрямленном напряжении иллюстрируется диаграммами, представленными на фиг. 3.

В интервале времени t. начинается

нагрузки в обмотки 6 трансформатора. При этом отперты тиристоры 10, 11 и 4. В следующем интервале t2 отпирают тиристор 9, тиристор 10 запирается напряжением U 2 конденсатора 13, последний перезаряжается до момента окончания введения нагрузки в обмотки 6 трансформатора. В этот момент отпирают тиристор 1, а тиристоры 9 и 11 запираются напряжением иг(2. В интервале времени t происходит инвертирование, которое заканчивается

0 в интервале t

5

5

L, когда отпирают ти- а тиристор 1 за0

ристоры 10 и 11 пирается напряжением . Ток i, плавно снижается до принужденного тока входного контура, а затем в интервале tj- отпирается тиристор 12. Тиристоры 11 и 4 запираются напряжением Uz+U4/2. . Ток нагрузки выводится из обмоток 6 трансформатора в цепь из тиристоров 10 и 12 и конденсатора 13 и происходит перезаряд последнего. В следующем интервале tg отпираются тиристоры 11 и 3, а тиристор 12 запирается напряжением . Происходит введение тока нагрузки в обмотки 6 трансформатора в следующем, отрицательном, полупериоде питающего напряжения, в котором рабочие процессы протекают аналогично рассмотренным, за. исключением того что вместо тиристоров 1 и 4 отпирают соответственно тиристоры 2 и 3.

Таким образом, преобразователь обеспечивает работу в режиме инвертора, ведомого сетью, т.е. в режиме рекуперативного торможения.

Формула изобретения

Вентильный преобразователь с им- пульсно-фазовым регулированием напряжения, содержащий силовой трансформатор, вторичная обмотка которого выполнена со средней точкой, делящей ее на две секции, каждая из которых эашунтирована конденсатором, и соединена с выводами для подключения нагрузки через выпрямительный тирисСоставитель Т. Добровольские Редактор Н. Лазаренко Техред Л.ОлийныкКорректоре. Кравцова

Заказ 144

Тираж 497

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

торный мост, четыре дополнительных тиристора, анод первого из которых подключен к анодной группе плеч выпрямительного моста, а катод - к первому из выводов коммутирующего конденсатора и аноду второго дополнительного тиристора, соединенного катодом с катодной группой плеч выпрямительного моста, отличающийся тем, что, с целью снижения массы и габаритов, третий дополнительный тиристор подключен анодом к анодной группе плеч выпрямительного моста, а катодом - к второму выводу коммутирующего конденсатора и аноду четвертого дополнительного тиристора соединенного катодом с указанной средней точкой вторичной обмотки силового трансформатора.

Подписное