Преобразователь переменного токаВ пОСТОяННый Советский патент 1981 года по МПК H02M7/12 

Изобретение относится к преобразо ванию электроэнергии перёме.нного тока в постоянный и может быть исполь зовано на тяговых подстанциях электрифицированных железных дорог постоя ного тока,. Известны выпрямительно-поворртны преобразователи тяговых подстанций, в которых использованы конденсатор1л для уменьшения потребляемой реактивной мощности l . Однако в известных преобразовате лях требуется большая установленная мощность, так как весь ток нагрузки протекает через конденсаторы. Известен также преобразователь переменного тока в постоянный, содер жащий трехфазный трансформатор и три-выпрямительных моста, выполненны на тиристорах, в диагонали переменного тока которых включены коммутиру 1цие конденсаторы, при этом по постоянному току выпрямительные мосты свя заны с выходными выводами, а один вы вод каждого коммутирующего конденсатора подключен к соответствующей фазе вторичной обмотки трансформатора 2. Недостатками указанного преобразователя являются плохие энергетические показатели, так как в этом режиме конденсаторы не участвуют в работе, и плохая устойчивость в инверторном режиме, Цель изобретения - улучшение энергетических показателей и повышение устойчивости. Поставленная цель достигается тем, что объединенные аноды тиристоров каждого моста соединены с плюсовым выводом преобразователя через дополнительный тиристор, а с минусовым выводом - через дополнительный . диод, включенный в обратном направлении, объединенные катоды тиристоров каждого моста соединены с минусовым выводом преобразователя через второй дополнительный тиристор, а с плюсовым выводом - через второй дополнительный диод, включенный в прямом направлении. Кроме того, с целью повьпаения устойчивости в инверторном режиме, параллельно коммутирующему конденсатору каждой фазы через первичную обмотку импульсного трансформатора и ог -У раничивающий резистор, подключен дополнительный выпрямительный мост, к выводам постоянного тока которого чеоез стабилитрюн подключен зашунтированный резистором, тиристцр, анод которого соединен через другой стабилитрон с его управляющим электродом, а две вторичные обмотки упомянутого импульсного трансформатора соединены каждая с блоком управления тиристорами данной фазы.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема преобразователя; на фиг, 2 - схема управления основными вентилями; на фиг. 3 - диаграммы работы преобразователя.

Предлагаемый преобразователь содержит трехфазный преобразовательный трансформатор 1, основные управляемые вентили 2-7, соединенные с выводами вентильных обмоток трансформатора 1 непосредственно, коммутирующие .управляемые вентили 8-13, соединенные С теми же выводами трансформатора 1 через коммутирующие конденсаторы 14-16, дополнительные управляемые вентили 17-19, подключенные анодами к плюсовому выводу преобразователя и катодами, к анодам вентилей 2,4 и б, дополнительные управляемые вентили 20-22, подключенные катодами к минусовог/iy выводу преобразователя и анодами к катодам вентилей 3,5 и 7, дополнительные неуправляемые вентили 23-25, подключенные катодами к плюсовому выводу преобразователя и анодами к общим точкам основного, коммутирующего и дополнительного управляемых вентилей катодной группы соответствующих фаз; дополнительные неуправляемые вентили 26-28, подключенные анодами к минycoвo выводу преобразователя и катодами к общим точкам управляемых вентилей анодной группы соответствующих фаз.

Схема управления основными вентилями в каждой фазе содержит импульсный трансформатор 29, первичная обмотка которого через выпрямительный мост 30 и ограничивающий резистор 31 подключена к коммутирующему конденсатору 15. к выводам выпрямительного моста 30 подклк)чена последовательная цепочка из стабилитрона 32,и тиристора 33, зашунтированного резистором 34, а к аноду и управляющему электроду тиристора 33 присоединен другой стабилитрон 35. Каждая из двух втори ных обмоток трансформатора 29 вклчена на вход блока управления 36, управления с которого подаются на основной управляемые вентили 4 и 5 данной фазы. Преобразователь «эжет работать в инверторном или в выпрямительном режимах.

В инверторном режиме преобразоваTe ii. работает следующ11м образом. В интервалах между коммутирующими участвуют в работе основной и дополнительный управляемое вентили в анодной группе одной файы и в катодной группе фазы. Допустим, в данный момент to (фиг. 3) ток протекает

1ГО цепи плюсовой вывод преобразователя - вентили 17 и 2 - вентильные обмотки фаз а и с - вентили 7 и 22 минусовый вывод преобразователя. В момент t, , близкий к моменту равенства мгновенных значений напряже.НИИ фаз а и Ь, на вентили 18 и 13 подают управляющие импульсы и эти вентили открываются, происходит перезаряд конденсатора 15 и коммутация с фазы а на фазу Ь.

После завершения коммутации вентили 1 и 2 запираются, а конденсатор 15 продолжает перезаряжаться до тех пор, прка напряжение на нем не достиг ает уровня стабилизации стабилитронов 32 и 35. После этого появляется ток через управляющий переход тиристо ра 33, он открывается и ток в цепи 29-30-32-33-34 быстро возрастает, на вторичных обмотках 29 возникает импульс напряжения, запускается блок 36 управления и открывается вентиль 4. Под действием напряжения конденсатора 15 вентиль 10 запирается и ток нагрузки протекает в дальнейшем по цепи :плюсовой вьшод преобразователя вентили 18 и 4 - вентильные обмотки фаз Ь и с,-вентили 7 и 22-минусовой вывод преобразователя. Аналогично протекает процесс коммутации и перезаряда конденсатора 16 с фазы с на фазу а в катодной группе после подачи импульсов управления на вентили 20 и 3. Каждый коммутирующий конденсатор дважды перезаряжается.за период напряжения-сети, один раз коммутируя ток в анодной группе, один раз - в катодной.

В выпрямительном режиме импульсы управления на дополнительные управляемые вентили не подают, а на коммутирующие вентили поступают импульсы, сдвинутые по фазе на 180 по сравнению с инверторным режимом. Коммутация тока с фазы на фазу проходит так же, как в инверторном режиме, а вместо дополнительных управляеNEix вентилей в работе участвуют дополнительные неуправляемде вентили. По отношению к на-грузке постоянного тока преобразователь в выпрямительном режиме является источником и ток нагрузки протекает в интервалах через дополнительный неуправляемый Ье.нтиль, например через вентиль 2, вентильные обмотки трансформатора фаз аи с, вентиль 7 и вентиль 25 к пл1осовому выводу преобра.зователя. В момент, близкийк моменту равенства мгновен - ных значений напряжений фаз а и некоторым опережением подают импульс управления на вентиль 10, через него и конденсатор 15 начинает протекать ток, происходит коммутация тока нагрузки с фазы а на фазу Ь и перезаряд конденсатора 15. После завершения ког/мутации вентиль 8 распирается и ток течет по цепи минус преоб.разователя - вентили 27 и 10,4-конденсатор 15 - вентильные обмотки тра сформатора фаз b и с - вентили 7 и 25. Когда конденсатор 15 зарядится до уровня стабилизации стабилитронов 32 и 35, вырабатывается импульс, управления на вентиль 4 и ток коммутируется на него. Аналогично происходят коммутации в других фазах. Для перевода преобразователя из инверторного режима в выпрямительный требуется снять импульсы управления с дополнительных управляемых вен-риле а фазу импульсов упразления коммутирующих вентилей изменить на 180, Для запуска преобразователя, чтобы создать цепь тока в первоначальный . момент,- на один из коммутирующих вентилей ( в вылрямительном режиме) или на коммутирующий и дополнительны вентиль {в инверторном режиме) подают дополнительный импульс со сдвигом на 60 в сторону отстаивания от основного импульса, (На фиг. 3 этот им пульс показан для вентилей 18 и 11 в начале диаграммы), Компенсация реактивной мощности в преобразователе достигается за сче уменьшения угла сдвига фазы между током и напряжением, что в свою очередь обеспечивается коммутирующими конденсаторами. По сравнению с неком пенсированным выпрямителем или инвертором, ведомым сетью, большая часть реактивной мощности, затрачиваемой на междуфазную коммутацию тока,- отбирается не из сети переменного тока, а от коммутирующих кoндeцca торов, Таким образом, предлагаемый преобразователь устойчиво работает в выпрямительном и инверторном режимах с компенсацией реактивной мощности. Управление- вентилями преобразователя устойчивость преобразовател-я и стабилизация напряжения на коммутирующих конденсаторах обеспечиваются сра нительно простой системой управления Формула изобретения 1. Преобразователь переменного тока в постоянный, содержащий трехфазный трансформатор и три выпрямительных моста, выполненных на тиристорах, в диагонали переменного тока . которых включены коммутирующие конденсаторы/ при этом по постоянному току, выпрямительные мосты связаны с выходными выводами, а один вывод каждого коммутирующего конденсатора подключен к соответствующей фазе вто- ричной обмотки трансформатора, отличающийся тем, .что, с целью улучшения энергетических показателей, объединенные аноды тирлсторов каждого моста соединены с плюсовым выводомпреобразователя через дополнительный тиристор, а с минусовым выводом через дополнительный диод,включенный в обратном направлении, объединенные катоды тиристоров каждого моста соединены с минусовым выводом преобразователя через второй дополнительный тиристор, а с плюсовым - через второй дополнительный диод, включенный в прямом- направлении, 2. Преобразователь по п. 1, о т ли,чающийся тем, что,. с целью повышения устойчивости в инверторном режиме, параллельно коммутирующему конденсатору каждой фазы через первичную обмотку импульсного трансформатора и ограничивающий резистор подключен . дополнительный выпрямительный мост, к выходам постоянного тока которого через стабилитрон подключён, зашунтированный резистором тиристор, ан.од которого соединен через другой стабилитрон с его управляющим электродом, а две вторичные обмотки упомянутого импульсного трансформатора соединены каждая с блоком управления тиристорами Данной фазы, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Николаев Г,А, Компенсированный выпрямительно-инверторный агрегат на тиристорах по трехфазной мостовой схеме. Вестник ВНИИ ж,д.,транспорта.М,, Транспорт, 1974, 1. с, 11,, 2,Глазенко Т.А, и др. Полупроводниковые преобразовахели частоты в электроприводах. Л,, Энергия , 1969, с, 29г рис, 16

I HiL

e§ tf.yg

-WlI

;j,tf

/r.yy

i.fe

-

IJL

§ 5