Высоковольтный импульсный преобразователь постоянного тока Советский патент 1977 года по МПК H02M3/135 H02P5/16 B60L15/04 

(54) ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА

3

которого через стабилитрон соеаинен с его управляющим электродом.

На фиг. 1 дана принцип- -льная схизма высоковольтного преобразоП|;теля; на фиг. 2 а, б, в Времен :Э диаграммы, соответствующие р/л.шнччым уровням выходного напряжения.

Преобразователь подключен к контактной сет л 3, 3 кВ через фильтр, соаержащий реактор 1 и конденсатор 2. Преобразоьател содержит главный тир сторньг1 -чюк пз последовательно соединенных тиристоров 3 Зд , коммутирующую LC -цепь из конценоатора 4 и дросселя 5. Имеется также вспомогательный (перезарядный) тиристорный блок из послецовательно соединенных тиристоров 6 - 6g , зашунтиръванных,в обратном направлении цепью из последовательно соепиненных циодов iQ-l и тиристора TQ , анод которого соединен с его управляющим электродом посредством импульсного стабилитрона 1 . Последователно с перезарядным тиристорным блоком бд QQ включен Вспомогательный (коммутирующий) тиристорный блок 8e,-Sg.

К выходу преобразователя (точка А) поключен силовой диодный блок , а к общей точке вспомогательных тиристорйых блоков GQ - 6g и SQ - Sg - резис гор 1О. Общая точка конденсатора 4 и

дросселя 5 соединена с диодным- блоком, 1.остояш.им из послецовательно соединенных диодов HQ - 11J . в некоторых вариантах выполнения преобразователя этот блок Иожет отсутствовать.

К выходу А преобразователя присоеци- иена нагрузка .12, т.е. тяговые двигатели электропоезда с якорными обмотками Я и обмотками возбуждения ОВ , присоединенные к земле 13. Между выходом преобразовптеля и нагрузкой 12 включен сгла кивающий реактор 14.

1лавный тиристорньлй блок За - 3g за- шунтирован в обратном направлении диодным блоком 15а 15е .

Рассмотрим работу преобразователя по этапам регулирования, начиная от момента первоначальног о включения двигателя

Первый этап регулирования характеризуется очень малым выходным напряжением когда используют амплитудную модуляцию. При этом включакуг тиристорные блоки 60 - бе и 80 - 8 g . Главные тиристоры 3,д ™ 3g не включают.

Пусть (фиг. 2 а) в исходном состоянии, т.е. до момента Ч конденсатор 4 заряжен яо 3,3 кВ с полярностью, показанной на фиг. 1. В KfDMeHT включают тиристорный блок 6д 6 , в результате чего происх(,.дит перезаряд кондеисатора 4 на обратную

полярность, заканчивающийся к моменту ij. В момент окончания перезаряда между точками В и С появляется напряжение, которое включает тиристор 7е через стабилитрон Г7г . В результате опять происходит перезаряд конденсатора 4, и на. нем восстанавливается первоначальная полярность, показанная на фиг. 1.

Пусть ток нагрузки 12, обозначенный -а фиг. 2а через i,i, не равен нулю. Моменты равенства этого тока и тока перезаряда конденсатора ( -i обозначены, на фиг. 2а через к

Если блок 8cj - Sg включают после момента , как показано на фиг. 2а, а именно в момент i, то тиристор 7 выключается приложенным к блоку обратным напряжением от источника, а перзаряд конденсатора 4 заканчивается через блоки 8а - 8д и нагрузку 12. При этом напряжение на нагрузке 12 в течение открытого состояния блока BQ - 8е остается равным нулю.

К моменту t, напряжение на конденсаторе 4 становится равным напряжению источника, ТОК конденсатора прекращается. Ток дросселя 5 замыкается по контуру, .содержащему диоды HQ,- 11 j и тиристоры 80 - 8е .-Когда этот ток уменьщается до нуля, тиристоры вд - 8g выключаются. Таким образом, если тиристоры 8с(- 8g включают после момента 9 , то на нагрузке напряжение, равно нулю (1Гд О).

Пусть при дальнейщем регулировании, сдвигая момент t, включения тиристоров

делаю т t, - (фиг. 2б). До

80 - 8 момента t 2 процесс протекает как опиС момента t.

сано ранее, (j момента t, перезаряд конденсатора 4 продолжается по контуру, содержащему тиристоры 8 - 8g , диоды 130- 15 е и дрсх:сель 5. При этом от момента tj ДО момента 9 к нагрузке приложено напряжение источника: С момента 9 , когда ток конденсатора 4 сравнвается с током нагрузки i i, , перезаряд конденсатора продолжается током, равным току нагрузки , пока напряжение конденсатора не сравняется с напряжением источника (момент t )

Ток конденсатора в этот момент падает до нуля, а реактивный ток дросселя замыкается через вентили HQ- 11 и 8ь как было рассмотрено на фиг. 2 а. При изменении момента включения тиристоров а в пределах от 9 до - длительнос импульса выходного напряжения преобразователя меняется соответственно от нуля примерно до

Рассмотренный этап характеризуется тем, что тиристоры З - 3g не включают а включают только тиристоры бд - 6д и вд - 8g по сигналам системы управления: кроме тогэ, тиристор 7g включается приложённым к нему прямым напряжением.

Для перехода к следующему этапу (фиг.2 момент включения тиристоров SQ - 8g сдвигают вперед, чтобы они включились к моменту t окончания подготовительного перезаряда конденсатора 4. .Тогда тиристор 7д включен не будет. Главный тиристор- ный блок Зд - Зд включают до момента t (на фиг. 2в- в момент i ). При этом работа предложенного преобразователя не отличается от прототипа. Регулирование выХодного напряжения осуществляется сдвигом момента t включения Зд- 3g относительно момента i включения 8д - 8g . Это позволяет увеличивать выходное напряжение Ьрактически до напряжения источника.

Эффективность предложенного устройства по сравнению с прототипом определяется возможностью плавного регулирования выходного напряжения практически от нулевоG

го значония. Экспериментальная проверка показала, что преобразователь по предложенной схеме при частоте 4ОО Гц обеспечивает минимальный коэффициент заполнения 0,5%, а преобразователь по схеме прототипа - 4%.

Ф

ормула изобретения

Высоковольтный импульсный преобразователь ПОСТОЯЙНО1Х) тока,подключенный к входным зажимам н к цепи нагрузки, которая за,;шунтирована в обратном направлении силовым диодным блоком, и содержащий сило.вой тиристорный блсчс, параллельно которому .присоединены включенные последовательно перезарядный и коммутирующий тиристорные блоки, первый из которых шунтирован коммутирующей L С - цепью, отличаю|щ и и с я тем, что, с целью расширения диапазона регутшрования напряжения на нагруэ ке, перезарядный тиристорный блок шунтирован в обратном направлении цепью из последовательно соединенных диод еж и тиристора, анод которого через стабилитрон соединен с его управляющим электродом.

Уд

fPus. 2 а