CS201108B1

CS201108B1 - Connection of the singlephase multistage tyristor convertor for feeding the traction engines

Info

Publication number: CS201108B1
Application number: CS3976A
Authority: CS
Inventors: Jan Rejent
Original assignee: Jan Rejent
Priority date: 1976-01-04
Filing date: 1976-01-04
Publication date: 1980-10-31

Description

Vynález se týká zapojení jednofázového vícestupňového tyristorového měniče pro napájení trakčních motorů střídavé elektrické trakce.The invention relates to a single-phase multistage thyristor converter for supplying AC traction motors.

Rozvoj polovodičové techniky a zvláště řízených polovodičových prvků výkonové úrovně přinesl rozsáhlé možnosti řešení plynulé bezeztrátové a bezkontaktní regulace trakčních motorů jednofázové střídavé elektrické trakce. Tyristorová regulace trakčního výkonu se vyznačuje celou řadou známých předností, jako jsou například možnost plynulého bezkontaktního bezeztrátového řízení výkonu v celém rozsahu, s malými nároky na údržbu a s vysokou účinností. Použití řízených polovodičových prvků má však i některé nevýhody, k nimž patří také zhoršení účiníku během fázové regulace napětí. Uvedená nevýhoda se zpravidla omezuje použitím několikastupňového postupného řízeni při zapojení několika nesymetrických polovičně řízených můstků do série. Při větším počtu těchto můstků v sérii nelze však již zpravidla optimálně využít napěťové parametry výkonových polovodičových prvků vzhledem k tomu, že celkové výstupní stejnosměrné napětí pro trakční motory bývá omezeno konstrukčními možnostmi motoru, kromě toho je při více stupních větší celkový počet polovodičových prvků, větší nároky na ostatní pomocná zařízení, komplikace transformátoru a větší celkové ztráty v tyristorovém měniči.The development of semiconductor technology and especially controlled power level semiconductor elements has brought extensive possibilities for the solution of continuous lossless and contactless control of traction motors of single-phase AC electric traction. Thyristor control of traction power is characterized by a number of known advantages, such as the possibility of continuous contactless lossless power control over the whole range, with low maintenance and high efficiency. However, the use of controlled semiconductor elements also has some disadvantages, including the deterioration of the power factor during phase voltage regulation. This disadvantage is generally limited by the use of a multi-stage sequential control by connecting several unsymmetrical half-controlled bridges in series. However, with a larger number of these bridges in series, the voltage parameters of the power semiconductor elements can no longer be optimally used, since the total DC output voltage for traction motors is usually limited by the design possibilities of the motor. other auxiliary devices, transformer complications, and greater total losses in the thyristor converter.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje zapojení podle vynálezu tím, že diody a ty201108The above drawbacks eliminate the circuitry of the invention by providing diodes and ty201108

201 108 ristory osou spojeny do alespoň dvou nesymetrických můstků se vzájemně časově přesazeným řízením tyristorů téže polarity, přičemž každý z můstků je zapojen svými střídavými přívody na samostatné vinutí napájecího transformátoru a stejnosměrné vývody těchto můstků jsou zapojeny paralelně na trakční motor vždy přes vyhlazovací tlumivku.201 108 are connected by axes to at least two unbalanced bridges with mutually offset thyristor control of the same polarity, each bridging is connected by its alternating leads to a separate transformer winding and the DC outlets of these bridges are connected in parallel to the traction motor always through a smoothing choke.

Tento způsob zapojení jednofázového vícestupňového tyristorového měniče umožňuje při zachováni možnosti postupného otevírání více stupňů a tudíž dobrém účinku během napělové regulace, využití vysokonapělových výkonových polovodičových prvků, a tím minimalizaci jejich celkového počtu a současně snížení celkových ztrát v tyristorovém měniči na minimum.This method of connecting a single-phase multistage thyristor transducer, while maintaining the possibility of progressively opening multiple stages and hence good effect during voltage control, utilizes high-voltage power semiconductor elements, thereby minimizing their total number while minimizing overall losses in the thyristor transducer.

Na připojeném výkrese je zapojení jednofázového vícestupňového tyristorového měniče pro napájení trakčních motorů podle vynálezu. Na dvě samostatná sekundární vinuti transformátoru g jsou připojeny dva nesymetrické můstky 1, g, g, J a 2, 4, 6, 8 sestávající z výkonových diod g,.J, resp. 8, 6 a řízených polovodičových výkonových prvků 1, g, resp. 2, 4. Katody řízených polovodičových prvků g, 4 ® výkonových diod J, 8 jsou spojeny a připojeny na zápornou svorku trakčního motoru 10. Anoda řízeného polovodičového prvku 1 a anoda výkonové diody g jsou spojeny a připojeny přes vyhlazovací tlumivku 11 na kladnou svorku trakčního motoru 10. Na tuto svorku jsou přes vyhlazovací tlumivku 12 připojeny anody výkonové diody 6 a řízeného polovodičového prvku 2.The attached drawing shows the connection of a single-phase multistage thyristor converter for supplying traction motors according to the invention. Two unbalanced bridges 1, g, g, J and 2, 4, 6, 8 consisting of power diodes g, j and j are connected to two separate transformer secondary windings. 8, 6 and controlled semiconductor power elements 1, g, respectively. The cathodes of the controlled semiconductor elements g, 4 ® of the power diodes J, 8 are connected and connected to the negative terminal of the traction motor 10. The anode of the controlled semiconductor element 1 and the anode of the power diode g are connected and connected via a smoothing choke 11 to the positive terminal of the traction motor. The anodes of the power diode 6 and of the controlled semiconductor element 2 are connected to this terminal via a smoothing choke 12.

V prvém stupni se řídí např. řízené polovodičové prvky 1 a Po dosažení jejich plného otevření se na vyhlazovací tlumicky JI, 12 přivádí jednopulsní průběhy sekundárních napětí U transformátoru g navzájem časově posunuté. Napětí na zátěži, tj. trakčním stejnosměrném motoru 10, odpovídá velikostí i průběhem otevření prvního můstku vzhledem k tomu, že vyhlazovací tlumivky 11, 12 se uplatňují jako napětový dělič. Stejným způsobem se potom otevírají výkonové řízené polovodičové prvky g a 2. Proudy i^, resp. i^g, jsou polovičními proudy stejnosměrného proudu ϊ^θ trakčního motoru 10. Nesymetrie odebíraných proudů ip ig ze sekundárního vinutí transformátoru g se navzájem kompenzuje.In the first stage, the controlled semiconductor elements 1 are controlled, for example. After reaching their full opening, one-pulse waveforms of the secondary voltages U of the transformer g are shifted in time relative to each other to the smoothing dampers. The voltage on the load, i.e., the traction DC motor 10, corresponds to the magnitude and course of opening of the first bridge, since the smoothing chokes 11, 12 are applied as a voltage divider. The power controlled semiconductor elements g and 2 are then opened in the same way. 1? g, are the half currents of the direct current ϊ? θ of the traction motor 10. The asymmetry of the drawn currents ip ig from the secondary winding of the transformer g is compensated for one another.

Rozměry, váha a zvláště cena tyristorových měničů jsou z výše uvedeného důvodu výhodnější, dochází k minimalizaci počtu výkonových polovodičových prvků. Rovněž ztráty ve vlastním tyristorovém měniči a tudíž i nároky na jeho chlazení jsou v zapojení jednofázového vícestupňového tyristorového měniče podle vynálezu minimální vzhledem k tomu, že ztráty ve výkonovém polovodičovém prvku rostou pomaleji než napětové parametry tohoto výkonového polovodičového prvku. Minimalizace počtu výkonových polovodičových prvků má svůj význam i pro zvýšení spolehlivosti funkce celého zařízení tyristorového měniče. Při vhodném počtu můstků vzhledem k celkovému proudu zátěže tvořené stejnosměrnými trakčními motory odpadá rovněž potřeba paralelního řešeni výkonových polovodičových prvků, což zlepšuje i proudové využití těchto součástek a zjednodušuje konstrukci zařízení tyristorového měniče. Vzhledem k celosvětové tendenci zvyšování parametrů výkonových polovodičových prvků je zapojení jednofázového vícestupňového tyristorového měniče jednou z cest jak tyto vysoké parametry optimálně využít.The dimensions, weight and especially the cost of the thyristor transducers are advantageous for the above-mentioned reason, the number of power semiconductor elements is minimized. Also, losses in the thyristor converter itself and hence its cooling requirements are minimal in the wiring of the single-stage multistage thyristor converter according to the invention, since losses in the power semiconductor element increase more slowly than the voltage parameters of the power semiconductor element. Minimizing the number of power semiconductor devices is also important for increasing the reliability of the entire thyristor converter. With a suitable number of bridges relative to the total load current generated by the DC traction motors, there is also no need for a parallel solution of power semiconductor elements, which also improves the current utilization of these components and simplifies the design of the thyristor converter device. Due to the worldwide trend of increasing the power semiconductor parameters, the connection of a single-phase multistage thyristor converter is one of the ways to optimally use these high parameters.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Connection of single-phase multistage thyristor converter for traction motor supply consisting of power transformers, diodes, thyristors, smoothing inductors, the diodes and thyristors are connected to at least two asymmetric bridges with mutually offset thyristor control of the same polarity, each bridge connected by its alternating leads on a separate winding of the supply transformer, characterized in that the DC outlets of these bridges are connected in parallel to the traction motor (10) in each case via the respective smoothing choke (11), respectively. 12 /.