Многозонный выпрямительно-инверторный преобразователь Советский патент 1992 года по МПК B60L9/12 

Изобретение относится к электротехнике, разделу электрического транспорта и предназначено для использования, преимущественно, на электроподвижном составе железных дорог переменного тока

Известен многозонный вентильный преобразователь с плавным регулированием выпрямленного напряжения по авт.св. № 385770, в котором используется зонно-фа- зовое регулирование выпрямленного напряжения, при этом зоны образуют секции вторичной обмотки трансформатора при соотношении напряжений 1:1:2 с выпрямительными мостами, соединенными последовательно-параллельно Недостатком таких преобразователей является мно- гоэлементность и сложность устройства, что снижает надежность его работы и повышает стоимость преобразователя.

Цель изобретения - повышение надежности

На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема многозонного 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.

Многозонный преобразователь содержит управляемые вентильные плечи 1-7, трансформатор 8 с первичной 9, с секциони- рованной 10, 11 и несекционированной 12 вторичными обмотками и цепь нагрузки 13, состоящую из сглаживающего реактора 14, якоря двигателя постоянного пульсирующего) тока 15, обмотки возбуждения 16. К объединенным одноименным электродам анодной группы вентильных плеч-1-3 и катодной группы вентильных плеч 6-7 подключена нагрузка 13. Начало, конец и средний вывод секционированной вторичной обмотки подключены к катодам анодной группы плеч 1-3, выводы несекционированной обмотки - к анодам 6 и 7 катодной группы плеч Одиночные вентильные плечи 4. 5 анодами подключены к началу и концу секционированной вторичной обмотки трансформатора, а катодами соответственно к онцу и началу несекционированной обмотки

На фиг.2 и 3 приняты следующие обозначения.

со

с

Ч

XI

ы

XI СЛ

Јь

LJ2 - напряжение вторичных обмоток трансформатора:

1тНт7 - импульсы тока по вентильным плечам 1-7;

UB, UHHB напряжение на нагрузке в выпрямительном и инверторном режимах. Цифрами обозначены номера открытых вен-, тильных плеч, согласно фиг,1.

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

На первой зоне регулирования при открытии вентильных плеч 2, 4, б (полярность напряжения на вторичных обмотках такова, что под действием приложенного напряжения ток протекает от начала обмоток к концу) в конце полупериода открываются вентильное плечо 1, коммутирующее 2, и плечо 7, 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 7. Фазовое управление осуществляется вентильным плечом 2. В конце полупериода коммутируют вентильные плечи 3 с 2 и б с 7, а при смене полярности питающего напряжения коммутирует плечо 4 с 5. В данном полупериоде буферный контур создается вентильными плечами 3, 4 и 6, а фазовое управление осуществляется плечом 2. Таким образом, на первой зоне регулирования напряжение на нагрузке изменяется плавно от 0 до 0,25 полного, при этом ток нагрузки в один полупериод протекает по секции 11, а в другой - по секции 10 вторичной обмотки трансформатора.

На второй зоне при полном открытии вентильных плеч 2, 4 и 6 и фазовом регулировании плечом 1 к выпрямленному напряжению секции 11 плавно добавляется напряжение секции 10. В другой полупериод при полном открытии вентильных плеч 2,

5,7 и фазовом регулировании плечом 3 к напряжению секции 10 добавляется плавно напряжение секции 11. В конце первого полупериода осуществляется коммутация с плеча б на 7, в конце другого - с плеча 7 на

6.Таким образом, на второй зоне регулирования напряжение на нагрузке изменяется

плавно от 0,25 до 0,5 полного.

При полностью открытых вентилях 1, 4, 6 (соответственно 3, 5, 7 в другой полупериод) осуществляется синхронный переход с секций 10, 11 на несекционированную обмотку 12 по принципу, аналогичному синхронному переходу со II на II зону регулирования на электровозах ВЛООР, ВЛ85, то есть вместо суммарного напряжения секций 10, 11 к нагрузке прикладывается напряжение обмотки 12. Алгоритм синхронного перехода между II и III зонами регулирования в режимах, выпрямления и

инвертирования приведен в таблице (х - тиристорное плечо открыто).

На третьей зоне регулирования в один полупериод при открытых вентильных плечах 3, 4, 7 и фазовом управлении плечом 2 к

0 выпрямленному напряжению обмотки 12 добавляется плавно напряжение секции 11. В конце полупериода коммутируют вентильные плечи 1 с 2, а при смене полярности питающего напряжения - плечи 5 с 4, затем

5 б с 7, а фазовое управление осуществляется вентильным плечом 2, то есть во второй полупериод к выпрямленному напряжению обмотки 12 добавляется плавно напряжение секции 10. В конце полупериода коммутиру0 ет вентильное плечо 3 с 2. Таким образом, на третьей зоне регулирования напряжение на нагрузке изменяется от 0,5 до 0,75 полного.

На четвёртой зоне при полностью от5 крытых вентильных плечах 2, 4, 7 и фазовом управлении плечом 1 (во второй полупериод соответственно при открытых вентильных плечах 2, 5, б и фазовом управлении плечом 3) напряжение на нагрузке изменяется от

0 0,75 полного значения до полного.

Алгоритм работы преобразователя в режиме инвертирования аналогичен режиму выпрямления. Отличие заключается в том, что соответствующие вентильные плечи от5 крыты в основном в непроводящем полупериоде. Формы напряжения инвертора по зонам регулирования с указанием номеров открытых вентильных плеч приведены на фиг.З.

0 Предлагаемый преобразователь в сравнении с известным проще по устройству при сохранении всех рабочих параметров (диапазон регулирования напряжения, количество зон и т.п.).

5 Упрощение устройства повышает надежность его в работе при использовании вентилей с равноценными показателями наработки на отказ, упрощается обслуживание, снижаются трудозатраты и эксплу50 атационные расходы.

Формула изобретения Многозонный выпрямительно-инвер- торный преобразователь, содержащий 55 трансформатор с секционированной и несекционированной вторичными обмотками, одиночные и объединенные одноименными электродами в анодную и катодную группы управляемые вентильные плечи, выводы секционированной вторичной обмотки соединены с катодами соответствующих вентильных плеч анодной группы, а выводы несекционированной вторичной обмотки - с соответствующими анодами вентильных плеч катодной группы, катодная и анодная группы вентилей соединены последовательно через выводы для подключения нагрузки, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, число одиночных вентильных плеч выбрано кратным количеству выводов несекционированной вторич0

ной обмотки, при этом одиночные вентильные плечи анодами подключены к выводам секционированной вторичной обмотки, а катодами - к выводам несекционированной вторичной обмотки так, что через одиночные вентильные плечи начало секционированной вторичной обмотки соединено с концом несекционирозанной вторичной обмотки, а конец секционированной - с началом несекционированной вторичной обмотки.

Использование: электропривод электроподвижного состава железнодорожного транспорта. Сущность изобретения: уменьшение числа вентильных плеч за счет соответствующего соединения составных элементов преобразователя при одновременном упрощении органа управления. В частности, число одиночных вентильных плеч выбрано кратным количеству выводов несекционированной вторичной обмотки. Обеспечивается снижение единичной стоимости устройства, уменьшаются расходы на его обслуживание и ремонт. 3 ил

Алгоритм синхронного перехода между II и.Ill зонами регулирования

Ф./.

i/,

ГУ

V я w

ИГ

W

У///77А

У///////////Л7Л

7////////////7//Л

J

W/////A

v/y/m

у///////////у/,

/////////Т/ЯШ

г,

/.g I К

UT

х

г

)

.2

2Г

гт

У//////Л

1777/Zb

У////Л

У////Л

Ј

У//7Я7/////////Л

у///////////////

м

/////////////1

1

1У//7/У////Л Я(

Г

а.

v

(1зот)

Риг.З