Выпрямительно-инверторный преобразователь электроподвижного состава Советский патент 1991 года по МПК B60L9/12 

Фиг

Изобретение относится к транспорту и может быть использовано во входных преобразователях электровозов переменного тока для питания как коллекторных, так и бесколлекторных тяговых двигателей.

Цель изобретения - повышение КПД.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема выпрямительно-инверторного преобразователя электроподвижного состава, выполненная с использованием запираемых тиристоров; на фиг. 2 - принципиальная схема выпрямительно-инверторного преобразователя электроподвижного состава, выполненная на тиристорах; на фиг. 3 и 4 - временные диаграммы изменения токов и напряжений в преобразователе соответственно для выпрямительного и инверторного режимов работы; на фиг. 5 - временные диаграммы токов и напряжений в элементах узла коммутации.

Выпрямитсльно-инверторный преобразо- вагель э 1ектроподвижного состава содержит i нговый фансформатор 1 (фиг. 1), первичная обмотка которого через токосъемник подсоединена к контактной сети 2 пере- (яо тока, однофазные мосты главных три, торов 3 10, выводами переменного юка подсоединенные к вторичной обмотке 11 яговиго трансформатора 1, а выводами посменного тока - к нагрузкам 12 и 13, к ;:, ;i из которых представляет собой цепь и ii K.ie .сиаггльно соединенных сглаживаю- цен, реактора 14 и коллекторного тяго- ,.)- двигателя 1 с независимой обмот- чой возбуждения (не показано). Преобразо- . г(мь содержит акже мост на диодах it ч, выводами переменного тока под- -.иОченный к вторичной обмотке 11, а вы- ;. нами постоянного тока - к фильтро- ому иденсатору 20, и запираемые тиристоры 2 и 22, подключенные между од- гоименными выводами однофазных мостов : 1оВных тиристоров и диодного моста. На Фиг 2 запираемые тиристоры 21 и 22 казаны г виде тиристоров, снабженных общим |.ухтактным узлом 23 принудительной коммутации 23, содержащим две це- . очки попарно последовательно соединенных коммутирующих тиристоров 24 и 25 и заряд- ыч тиристоров 26 и 27, которое анодами и катодами подключены к выводам постоянного тока диодного моста 16-19, коммутирующую цепь из соединенных после- .i- вательно реактора 28 и конденсатора 29, ве целочки попарно последовательно сое- ..иненных зарядных диодов 3 и 31 и возвратных диодов 32 и 33, катодами и анодами подключенные к выводам постоянного тока диодного моста 16- 19, коммутирующий ; паиеформатор, первичная обмотка 34 кото- подключена между общими точками (.оочинения зарядных тиристоров 26 и 27 и разрядных диодов 30 и 31, а вторичная .ютка ЗГ между общими точками соеди- чч:ня р прядных диодов 30 и 31 и возвратных диодов 32 и 33, анодную группу 36 и 37 и катодную группу 38 и 39 распределительных тиристоров, подсоединенные к общей точке 40 соединения зарядных тиристоров 26 и 27 и к выводам постоянного тока однофазных мостов главных тиристоров 3-6 и 7-10.

Выпрямительно-инверторный преобразователь работает в выпрямительном режиме следующим образом.

0 В исходном состоянии конденсатор 20 заряжен до амплитуды питающего напряжения Ун (фиг. 3) Предположим, первоначально приводили ток тиристоры 4, 6 и 7,9, образовывая буферный контур для протека5 ния токов 1:2, Ьз нагрузок 12 и 13. В момент времени ti включаются тиристоры 3 и 10. На интервале времени ti-.ta осуществляется естественная коммутация тиристоров 4 и 9, в процессе которой о токи нагрузок 12 и 13 под действием напря/ке0 ния Ун (полярность Un показана на фиг. 1 и 2 стрелкой) перетекают из коммутируемых тиристоров во вторичную обмотку 11, и замыкаются по цепям: 12, 6, 11,3, 12 и 13, 10, 11, 7, 13. В момент времени 1з начинается первый этап гашения сетевого тока включением запираемых тиристоров 21 и 22. На интервале времени t3...t4 под действием напряжения U20, превышающего мгновенные значения сетевого напряжения Ь н, ток, равный по величине току одной наQ грузки, вытесняется из тиристоров 6 и 7 и обмотки 11 и нарастает в конденсаторе 20 (w), частично его разряжая. В момент времени 14 ток ц становится равен половине своего первоначального значения и замыкается по цепи: 11, 3, 12, 21, 20, 22, 13,

5 Ю, 11. Под действием разницы напряжений (U2o-Un), встречно приложенной к тиристорам 6 и 7, они восстанавливают свои запирающие свойства. Запираемые тиристоры 21 и 22 по сигналу блока управления (не показаны) выключаются, а тирис0 торы 5 и 8 включаются. Токи , 1м обеих нагрузок замыкаются в буферные контуры, образованные тиристорами 3, 5 и 8, 10, а ток in замыкается через конденсатор 20 по цепи: 11, 18, 20, 17, 11. На

5 интервале t4...t5 осуществляется второй этап гашения сетевого тока, при котором тек спадает к нулю под действием наряжения конденсатора 20, частично заряжая его. Выпрямительно-инверторный преобразователь в инверторном режиме работает

0 следующим образом.

Первоначально, под действием ЭДС тяговых дви ателей 15, работающих в i ене- раторном режиме, токи нагрузки 12 и 13 замыкаются в буферных контурах по цепям тиристоров 4, 6 и 7, 9 В момент вре5 мени te (фиг. 4) включаются запираемые тиристоры 21 и 22. Начинается первый этап принудительной коммутации нарастания сетевого тока, в процессе которого

на интервале времени t t под теи. гнием напряжения I n ток и нристороь г с вытесняется в ции обмотки 11 ч KOI денсатора 20 частично разряжа i то по цепи 11,4 12, 21 20 22 13 9 11 В мо мент времени t- тиристоры 6 и 7 npmh дительно запираются под действием ного напряжения равного разнице (Uio-Lin) Запираемые тиристооы 21 и 22 по сигнату блока ппавления выключаются а тиристоры 5 и 8 включаются Часть суммы токов нагрузок 12 13 превынню щая текущее значение сегевого точа 1И в момент t , замыкается по цепям 12 4 18 20 17 4 12 и 13 Я 14 20 7 8 Г частично коиченеат 2н о i ии пнем напряжения I к шдсн атора 2( t o6f огке И увеличивается i ж ю ас и 20 1s ll 7 20 В момент ts го i ч т иг ч г по не личине i лоь 1 i I которое замыкаются к цепям 12 5 11 i i2 и 13 ° 11, 8 13 Далее на интерв ie tg ti прел ходит процесс есгитвенной ь чм 1с1ции тн ристоров д и 9 и пере о i токов и из обмотки 11 в цепь , онтуроч образованных тиристорами 1 5 8 10

Во втором полупери( T.L питающего напри жения преобразователь работа г в вапрями тельном и инвергорном режьмх ана оп , но описанному више

Из приведенного выше писания i дует, что на первом этат гааннп ее тевого тока в выпрямите )м рг и и i растания сетевого тока в инверюрном ре жиме происходит вывод ичбыючной кр гии коммутации из фитьгрового кпще са тора в i ь (гором этапе накопление шбм очной энергии комм тип в фитьтровом HI iieriodion И i in тельность проце га вывоза избыточной н п гии изменением продолжительнейти проьи дящего оеюяния тирисиров 21 и 22 мож но ре1 лирсвать среди е н ачение напчяже ния на фчтыровом конденсат nr ic i iep Ж1- вая преткомм i щионное зн то ine -anp Ксения на заданном ровне

Изменяя фазовое по л ние имп ть JB включения тириетпг т OIH)I j ивного мое та (3 4) независимо от тиристоров моста (9 10) с IK моц ью б ю i npiB пения можно ocviuu TBHI i ин j РИ i /ьное pei тиротние тягов ли стен 1Ь обеи 12 и 13

Общий и к ныи V3i i HI 2i i рин дитетьной KOMMVidiHH vflb( работаете i дующим ооразом

Hfn его работе генерир кя рующие тока кстслэне к нозьзчюг ся тпя коммутации тирм ю, н5 } ц oj При этом главные THJJUC rnpi i 5 ( i 7 8 т а е ока швантя по во шпик- i-o щих имп тока чк ) ver прин дителььо вык 1ючать гывные тирие к ры не дожидаяе ь он нчательног о ei ua к ч ш жа тирис г )|)ii TMKiuneM i ip н HI ком

ден( ; аиример при необхощмоп и ме п пения времени выво) энер ии комм Tat i i1 конд нсат( ,м 20

Pi rfT 1ла 23 ра смотрим на н ым in ,it яич t ) принчт.) ельно о выкпн н нич TI Г ии она 21 к момент t и ш 1 ри м i(jn (т и 4i( i а нчи 1ири т in f к ы мег j (ити I ) а от.итея они в про вот цем v fx оячии I , ,стн г о пер to ir1 id 1ьно , v ющин кон eicai | J 29 заря/к(( с нотягн ос гью чпка мн

Н П (5 (})ИГ 2 ОТ фИ1ЬГрОЬО10 OH1CH

0

5

0

0

атор 2гу

В МОМ( НТ

по цепи тиристоров 25 и 2h времени U вк1Ючаетея KOMMV тирующий тиристор 24 и pacnpt uTHieib ный тнрииор 38 По i тействием напряже ни i ком 1 тир ющего конденсатора 29 ток ирисл Ч i 21 и 6 вытееняекя i к ющии по цени 2е 28

21

м н

5

0

5

21 (17 161 38 29 В t ток чт го KOHTVP i 11 гачн )й с ммс

MOMt Н н| е

u (.i HI ae RC Н„ )

т ирш е rq в i к

токов м 6 и 1 обесточив IK гс я Hi и ч

rPCMtHH ti г1 1ЫЙ ГОК КОМ

ч гир кмце1 коигчра тмьп it г я ю цепа 1 Л И При IP п. к м и п к i

i P) t П ) 06MOIK -NOViVU ТИ) К 1Ц( I О

op i И HI e MI вк)|и1чн и об мо i Зг) навоаикя - ( ioi it не i вне м

К) О| OH llpOllKI I ТОК Н1О|1И1 ОИ ItMOIKH

idMHb по ntnn 3i 3 20 51 (т нчсигетьно Ht ООП нк и ток вторнчнои оГмсн i i ир юте о Tpat е форма ора ii практикски не оказывает втияниь HI ш ти 1ин п ния кон енс атора 20 оо ia хаюпк о бо 1ыпой емкостью Гаьимобраим i ppt мя протеканая н -,бы точно i. i ) lef i it ьно oi i к | t ч к i ир у к ц и i i i ic

ффЧПОр H) 10 ВЮрИЧНПИ ( ()( 1 ЯВ П1..1СЯ ПрЯМО ГО1ЬНЫИ HMIb IbC II РЯ Ы/ I И

с 1м111ит юи равной мпряжиыю п н(лпенс пора 20 Коэффициент три (.фор i i i и комм тир к UK го траче форм п op i rtiirni рают таким чтобы амп 1ит la прямо г 1Ь IK ) импульса напряжения навояичои hi 1К|ьип и обмотке 4 k( i IB я i п iu i 40 ЬО В ка тнныи ичп 1ьс HV чринла швается в обратном направкнии к

ТИрИ rojiav 6 И 21 (.1 ( (. оГи.1 В Я Ое с Г I

I IB НИ I ip К)П IHI I (IIP Я,

не ю ншаюпие питргжн время ныч 1Ю нiloi к BI ртенчя проц с (. комм

1И i 1 1 С Г0 ОН О21 Ю1Ц1М

кон и IK i 29 IK рем-tpH - t ся HI iponutt

МП I Ю IH 1ЯРНОСТЬ В ИЖИМС OIOe d )

оч i )t /op n ваи тя i чаря i KI MMV и л к

л i

ю

ни тро 21 i

шк ие(.( я е жн i

Ч

п

ат ора ое те тв 1нет я мж 1C не a i ора 0 ч( pt i. pi i ( 1, m о но втором поп не | н 11 i KOMMV гации прин urt тьн i п ib inpuc opii 22 и ana юг i то они

iM II f CM HK 1Ю К I I ЮМ Ч И i I

п м о i н, и I тор i 25 u pa up п и ic n HOI 5

M Th| K)IHHt 11MII П l Ы I f h 1 MO I I ) i IK

ч ) и п н те 1Нть че p npiuiopi b V) н i

лавные тиристоры Л, 4 и 9, 10 Процесс ирину дительного выключения тиристоров 3. 4 и 9, 10 в этом случае протекает знало П1ЧНО описанному выше При ном ч.нкна коммутации увеличивается в 2 раза

Из приведенного описания работы выпрямите.: ыю-инвсргорно о преобразователя в обоих режимах работы видно, что в процессе принудительного гашения сетевого тока в выпрямительном режиме и принудительного нарастания тока в инверт рном р - жиме фильтровой конденсатор 20 сохранит однополярное напряжение, содержащее ас большие пульсации, определяемые величиной импульсного тока конденсатора, амплитуда которою не превышает величины выприм- leiinoro гока одной ш и и ps s ч В результате более лучшего испг т:ловании контенсатора в частности, исключения -- lit pepu фяда в течение полупериода сетевой часто ы, спичакт я потери в конденсаторе 2fi и i ири.м орах 21. 22

О||ынич1 inn i максимальной неличин:, перенапряжении 1за счет большой емкое и фи ьтроВ )О конденсатора) на уровне 15 -20 /, от амнлитчды итающего напрая - ни можно ЫКЖР снижав как мо- ч-чш ( самом ьон и чсатро, i IK и с .iMapHL.it пперн в еиловых

и обретения

1 Выпрямительно-инверторный преобр.

ивагель лечгро .мвижтток) состава, одер

-каший по крайней мере три венги 1ьны

однофазных мое1 , чва их которых одними

чиаюналчми подключены к вторит.ой обмен

0

5

ке тягового трансформатора, а другими - к соответствующим тяговым двигателям, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД.он снабжен соединенными последовательно прерывателями и фильтровым конденсатором, последний из которых чен в одну из диагоналей выполненное на диодах третьего моста, другая дна)о- наль которого соединена с вторично, )б моткой тягового трансформатора, причем ,-н :,., выво 1ов прермвателей cm синены -ют егственчо с ..нсдк и ipvnnof i вентилей

М РВОК И КЧТОДНОИ PLyiliiOU B 0;( О ГОСТОВ.

2 I Ipeoo id iosaT 1 IL по ч , отличающийся тем, что и,|-(ыва1 i, выаплнегы на тиристорах с чбщим , ,л и коммутации, коюрмй первыми, BTf)ti 4ми и третьими вы- ВОДЭУИ по 1к.1ючег1 ответственно ч одной диагонали трльег и другим диагоналям первого и втоыт мостов, причем yjai чоммутаци. сосюит из тиристорного и диод- i го мостов, в одни i диагоналей которых нключены соответственно коммутирующая iinib m соединенных последовательно реак- -ори и конденсатора и одна и., обмоток v мм тир юшеги трансформатора, другая п6 мо1ка которого ,од1 тючена к одним из выводов комгнутирующей ЦРПИ и одной из кбм ITOK комм , ирующего трансформатора, и pauipc v.unreiLHbi.N тиристоров, подключен ых одкиг.м, из выводов к одному из ны- аодов к м и| , цепи, причем другие диагонали i р торно о и диодного мостов h -иютсл i.ep1 ыми выводами, а другие

i bvibi распределительных тиристоров - нгорнм и третьими выь дами общего уч- а ь -ммхтации

Ишбретсние относится к транспорт Цель изобретениятс выше пне Выпрямить 1Ьно инвергорный преобрчзоьа reih лекгроподвн-кного сотава с нср/мп тва однофсиных моста i тавныч тиристоров -6 и 7 10, входом гюдкпюченных к нго ричной обмотке 11 тяювою трансфор-м тора 1 Выходы мостов тиристоров i ( и 7 10 подключены к HciipxikiM 12 и 1 представляющим собой цепи по, ic ель но соединенных сглаживающих реакторов It И ГЯ-ГОНЫХ КО LiehTOpHbiv IBHraTfUH 1 г Венгипы ый мост a inoiax 1Ь 19 вхм юм подключен к обмотке 1 1 а выхспомк фильтpoвoмv конденсатор 20 Запирав мь. тиристоры 21 и 22 потктючены меж А ви во1ами постоянного тока вентигьного ч о i на чцот.ах 16 19 и одноименными с i IM ВЫВО I I О И I ИрШ lOfldB i 1 И111 ф ты 5 и i

1 /Ј

тирьс- - /поpar;

Фиг 2

6Г91

a i у гги

д. С

L 9

ot i «V

ое

jfti at и

TZ ll

9 S

L 9

Oi i

B h

e68C29l

Л01ОИ1П l)jVcli I

dchviijo .I Mxoddo чм,(1Р(1) г,нК .j

llldl I 41 ) HUP ID i

J , ГМРС,

пито j doiMi l ,t

fa)

1+ 1