Регулируемый преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1991 года по МПК H02M7/12 B60L9/12 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования, преимущественно, на электроподвижном составе железных дорог переменного тока. Цель изобретения - упрощение и поеы-. шение надежности.

На фиг,1 представлена принципиальная электрическая схема регулируемого преобразователя; на фиг.2 и 3 - временные диаграммы его работы, отражающие характер изменения напряжений и токов в различных элементах схемы соответственно в тяговом и инверторном режимах его работы.

Регулируемый выпрямитель содержит управляемые вентильные плечи 1-8, трансформатор 9 с первичной 10, первой с секциями 11, 12 и второй с секциями 13, 14 и вторичными обмотками, цепь нагрузки 15, состоящую из сглаживающего реактора 16 якоря двигателя постоянного (пульсирующего) тока 17, обмотки возбуждения 18. К объединенным одноименным электродам анодной группы вентильных плеч 1-3 и катодной группы вентильных плеч 4.-7 подключена нагрузка 15. Начало, конец и средний вывод первой вторичной обмотки подключены к катодам анодной группы вентильных плеч 1-3, соответствующие выводы второй вторичной обмотки - к анодам 6-8 катодной группы плеч.

Одиночные вентильные плечи 4,5 анодами подключены к началу и концу первой обмотки, а катодами соответственно к концу и началу второй обмотки.

На фиг.2 и 3 приняты следующие обозначения:

U2 - напряжение вторичных обмоток трансфоратора;

i т1 -I т8 - импульсы тока на вентильных плечах 1-8;

UB, UHHB напряжение на нагрузке в выпрямительном и инверторном режимах. Цифрами обозначены номера вентильных плеч, согласно фиг.1.

Преобразователь в выпрямительном режиме работает следующим образом (см.фиг.2).

На первой зоне регулирования при открытии вентильных плеч 2, 4, 6 (полярность напряжения на вторичных обмотках такова, что под действием приложенного напряжения ток протекает от начала обмоток к концу) в конце полуперида открываются вентильное плечо 1, коммутирующее 2 и плечо 8, коммутирующее с 6. При смене полярности напряжения на вторичных обмотках трансформатора открытием вентильного плеча 5 запирается плечо 4 и создается буферный контур для протекания

тока нагрузки по вентильным плечам 1,5 и 8. Фазовое управление осуществляется вентильным плечом 7. В конце полупериода коммутируют вентильные плечи 6, 7 и 3 с 1.

а при смене полярности питающего напряжения коммутируют вентильные плечи 4 с 5. В данном полупериоде буферный контур создается вентильными плечами 3, 4 и 6, а фазовое управление осуществляется вен0 тильным плечом 2. Таким образом, на первой зоне регулирования напряжение на нагрузке изменяется плавно от 0 до 0,25 полного, при этом в один полупериод ток нагрузки протекает по секции 12 первой

5 вторичной обмотки, а в другой - по секции 14 второй вторичной обмотки трансформатора.

На второй зоне при полном открытии вентильных плеч 2, 4, 6 и фазовом регулиро0 вании плечом 1 к выпрямленному напряжению секции 12 плавно добавляется напряжение секции 11. В другой полупериод при полном открытии вентильных плеч 1, 5, 7 и фазовом регулировании плечом 6 к

5 напряжению секции 14 добавляется плавно напряжение секции 13. В конце первого полупериода осуществляется коммутация с плеча 6 на 8, в конце другого - с плеча 1 на 3. Таким образом, на второй зоне регулиро0 вания напряжение на нагрузке изменяется плавно от 0,25 до 0,5 полного.

На третьей зоне регулирования в один полупериод при открытых вентильных плечах 1, 4, 6 и фазовом управлении плечом 7 к

5 выпрямленному напряжению секций 11, 12 добавляется плавно напряжение секции 13. В конце полупериода коммутирует плечо 8 с 7, при смене полярности питающего напряжения открытием вентильного плеча 5

0 запирается 4,затем открытием плеча 6 запирается 8. Фазовое управление осуществляется вентильным плечом 2. Во второй полупериод к выпрямленному напряжению секций 13, 14 плавно добавляется напряже5 ние секции 11. В конце полупериода коммутирует вентильное плечо 3 с 2. Таким образом, на III зоне регулирования напряжения на нагрузке изменяется от 0,5 до 0,75 полного.

0 На четвертой зоне при полностью открытых вентильных плечах 1, 4, 7 и фазовом управлении плечом 8 (во второй полупериод соответственно при открытых вентильных плечах 2, 5, 6 и фазовом управлении

5 плечом 3) напряжение на нагрузке изменяется от 0,75 полного значения до полного.

Алгоритм работы преобразователя в режиме инвертирования аналогичен режиму выпрямления. Отличие заключается в том, что соответствующие вентильные плечи открыты в основном в непроводящем полупериоде. Формы напряжения инвертора по зонам регулирования с указанием номеров открытых вентильных плеч приведены на фиг.З.

Предлагаемый преобразователь достаточно прост при сохранении всех рабочих параметров (диапазон регулирования напряжения, количество зон и т.п.).

Упрощение устройства повышает на- дежность его в работе при использовании вентилей с равноценными показателями наработки на отказ, упрощается обслуживание, снижаются трудозатраты и эксплуатационные расходы.

Формула изобретения

Регулируемый преобразователь переменного напряжения в постоянное, содер- жащий трансформатор с первичной обмоткой, соединенной с входными выводами для подключения источника питания, и двумя вторичными обмотками, каждая из которых выполнена в виде двух секций, а также объединенные одноименными электродами в анодную и катодную группы управляемые вентильные плечи и блок

управления, причем начало, конец и средний вывод первой вторичной обмотки соединены с катодами соответствующих вентильных плеч анодной группы, аналогичные выводы второй обмотки - с соответствующими анодами катодной группы вентильных плеч, а общие точки соединения одноименных электродов указанных групп вентильных плеч соединены соответственно с первым и вторым выходными выводами для подключения цепи нагрузки, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, в него дополнительно введены два одиночных вентильных плеча, которые анодами подключены соответственно к началу и концу первой вторичной обмотки, а катодами - к аналогичным выводам второй обмотки, причем блок управления выполнен обеспечивающим чередование подключения секций вторичных обмоток трансформатора к цепи нагрузки по полупериодам питающего напряжения, а также коммутацию соответствующих вентильных плеч в конце каждого полупериода с переходом на более высокий потенциал выпрямленного напряжения во всех зонах зонно-фазового регулирования выпрямлен ного напряжения, кроме последней,

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования, преимущественно, на электроподвижном составе железных дорог переменного тока. Цель изобретения - упрощение и повышение надежности. Благодаря использованию в регулируемом преобразователе двух одиночных вентильных плеч 4,5, подключенных анодами к началу и концу первой секционированной вторичной обмотки трансформатора 9. а катодами соответственно к концу и началу второй обмотки, а также способу управления, обеспечивающему чередование по полупериодам питающего напряжения подключаемых к нагрузке секций 11-14 вторичных обмоток трансформатора, достигается снижение установленной мощности тиристоров и уменьшается количество усилителей-формирователей импульсов. 3 ил. ё

иг

Чинв (Узона)

W (Шзона)

Uun8 &золо)

UUH§ 11зонех)

Фиг.З