RU2168839C1

RU2168839C1 - Method of control over multizonal a c converter

Info

Publication number: RU2168839C1
Application number: RU2000106412A
Authority: RU
Inventors: С.В. Власьевский; В.В. Литовченко; А.Н. Савоськин
Original assignee: Власьевский Станислав Васильевич; Литовченко Виктор Васильевич; Савоськин Анатолий Николаевич
Priority date: 2000-03-17
Filing date: 2000-03-17
Publication date: 2001-06-10

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: invention refers to conversion equipment used on electric rolling stock supplied with power from A C contact network. Method is realized with the use of gear made of one transformer, multizonal converter on controllable rectifier tubes and load. Transformer has primary winding connected to source of supply voltage and secondary winding manufactured in the form of several sections connected in series with leads-out from each section. Number of sections equals number of regulation zones. Converter is composed of several networks, each containing pair of rectifier tubes connected in series and linked with extreme points between D C buses of load in parallel and with middle points to proper leads-out of secondary winding of transformer. During operation in any of m regulation zones voltage control pulses at start of every half-period are fed with preset enabling angle not only to corresponding rectifier tube of first zone and pair of rectifier tubes of m-1 zone but to proper pair of rectifier tubes in first zone and to all rectifier tubes in second, third and so on to m-2 regulation zones. EFFECT: increase energy indices of proposed converter. 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано на электроподвижном составе, получающем питание от контактной сети переменного тока. The invention relates to electrical engineering, in particular to a conversion technique, and can be used on an electrically rolling composition, powered by a contact AC network.

Известен способ управления преобразователем переменного тока [1], содержащим однофазный трансформатор, имеющий первичную обмотку, подключенную к источнику питающего преобразователь напряжения, вторичную обмотку, выполненную в виде нескольких последовательно соединенных секций с выводами от каждой из них, и несколько цепочек, каждая из которых содержит пару последовательно соединенных управляемых вентилей, подключенных крайними точками между шинами постоянного тока параллельно, а средними точками - к соответствующим выводам вторичной обмотки трансформатора, причем первые две цепочки, подключенные к выводам первой секции вторичной обмотки, образуют первую зону, следующая пара вентилей, подключенная к выводу второй секции, образует вторую зону и так далее до m-й зоны, заключающийся в том, что при работе на любой m-й зоне регулирования в начале каждого полупериода питающего преобразователь напряжения подают импульс управления на соответствующий вентиль 1-й зоны с заданным углом отпирания, затем с задержкой на угол коммутации подают импульс управления на вентиль m-1 зоны и с регулируемым углом отпирания на вентиль m-й зоны регулирования. A known method of controlling an AC converter [1], containing a single-phase transformer having a primary winding connected to a source of voltage supplying the converter, a secondary winding made in the form of several series-connected sections with leads from each of them, and several chains, each of which contains a pair of serially connected controlled valves connected in parallel by the extreme points between the DC buses, and by the middle points to the corresponding terminals again transformer windings, the first two circuits connected to the terminals of the first section of the secondary winding, form the first zone, the next pair of valves connected to the output of the second section, forms the second zone and so on to the m-th zone, which consists in the fact that during operation on any m-th control zone, at the beginning of each half-cycle of the supply voltage converter, a control pulse is supplied to the corresponding valve of the 1st zone with a given unlock angle, then, with a delay to the switching angle, a control pulse is supplied to the m-1 zone valve and with an adjustable angle of unlocking to the valve of the m-th regulation zone.

Недостатком такого способа является увеличение угла коммутации в преобразователе и, как следствие, снижение энергетических показателей. The disadvantage of this method is the increase in the angle of switching in the converter and, as a consequence, the decrease in energy performance.

Этот недостаток частично устраняется в способе управления путем одновременной подачи импульсов управления на соответствующий вентиль 1-й зоны и пару вентилей (m-1)-й зоны с заданным углом отпирания [2]. This drawback is partially eliminated in the control method by simultaneously supplying control pulses to the corresponding valve of the 1st zone and a pair of valves of the (m-1) -th zone with a given unlock angle [2].

Недостатком этого способа является хотя и меньшее, но сохраняющееся потребление преобразователем реактивной энергии и пониженные энергетические показатели. The disadvantage of this method is although less, but the remaining consumption of the converter of reactive energy and reduced energy performance.

Целью изобретения является повышение энергетических показателей преобразователя за счет снижения потребления реактивной энергии. The aim of the invention is to increase the energy performance of the Converter by reducing the consumption of reactive energy.

Технический результат достигается тем, что одновременно с подачей импульсов управления на указанные вентили с заданным углом отпирания подают подобные импульсы управления на соответствующую пару вентилей 1-й зоны и на все вентили 2-й, 3-й и т.д. до (m-2)-й зон регулирования. The technical result is achieved by the fact that simultaneously with the supply of control pulses to these valves with a given unlock angle, these control pulses are fed to the corresponding pair of valves of the 1st zone and to all valves of the 2nd, 3rd, etc. to the (m-2) th regulation zones.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема m-зонного преобразователя; на фиг. 2 - диаграмма процессов работы вентильных плеч преобразователя. In FIG. 1 is a schematic diagram of an m-band converter; in FIG. 2 is a diagram of the operation processes of valve arms of a converter.

Устройство (фиг. 1) содержит трансформатор, имеющий первичную обмотку 1 и вторичную обмотку, выполненную в виде последовательно соединенных секций 2, 3, 4, 5, и 6 и несколько (шесть) параллельно включенных между шинами постоянного тока 7 и 8 цепочек, каждая из которых содержит пару 9, 10; 11, 12; 13, 14; 15, 16; 17, 18 и 19, 20 последовательно соединенных управляемых вентилей, а их средние точки подключены к соответствующим выводам вторичной обмотки трансформатора. Первые две цепочки 9, 10 и 11, 12, подключенные к выводам первой секции 2, образуют первую зону регулирования, следующая пара 13, 14, подключенная к выводу второй секции 3, образует вторую зону и так далее до m-й зоны (m=5). К выводу многозонного преобразователя подключена нагрузка 21 между шинами 7 и 8 постоянного тока. The device (Fig. 1) contains a transformer having a primary winding 1 and a secondary winding made in the form of series-connected sections 2, 3, 4, 5, and 6 and several (six) in parallel connected between DC busbars 7 and 8 of the chain, each of which contains a pair of 9, 10; 11, 12; 13, 14; 15, 16; 17, 18 and 19, 20 in series connected controlled valves, and their midpoints are connected to the corresponding terminals of the secondary winding of the transformer. The first two chains 9, 10 and 11, 12 connected to the terminals of the first section 2 form the first regulation zone, the next pair 13, 14 connected to the terminal of the second section 3 forms the second zone and so on up to the mth zone (m = 5). The output of the multi-zone Converter connected load 21 between the buses 7 and 8 of direct current.

Способ управления заключается в следующем. The control method is as follows.

Например, при работе на m-й зоне регулирования (m=4) в начале полупериода с полярностью напряжения, обозначенной сплошной стрелкой, продолжают проводить ток вентили 10 и 17 (фиг. 2). С заданным углом отпирания α_o подают импульсы управления на вентиль 9 первой зоны, соответствующий указанной полярности напряжения, соответствующую пару вентилей 11, 12 первой зоны, пару вентилей 13,14 второй (m-2=2) зоны и пару вентилей 15, 16 третьей (m-1=3) зоны.For example, when working on the m-th control zone (m = 4) at the beginning of the half-cycle with voltage polarity indicated by a solid arrow, the valves 10 and 17 continue to conduct current (Fig. 2). With a given unlock angle α _o, control pulses are applied to the valve 9 of the first zone corresponding to the indicated voltage polarity, the corresponding pair of valves 11, 12 of the first zone, a pair of valves 13.14 of the second (m-2 = 2) zone and a pair of valves 15, 16 of the third (m-1 = 3) zones.

Все указанные вентили включаются и через них начинают протекать токи, определяемые током нагрузки 21, которая имеет индуктивный характер, и токами замкнутых накоротко секций вторичной обмотки трансформатора. При этом ток в каждой секции вторичной обмотки трансформатора вначале спадает до нуля, а затем меняет направление и увеличивается до значения тока нагрузки. В соответствии с этим токи в вентилях 11, 12, 13, 14 и 15 в начале коммутации возрастают, а затем спадают до нуля (фиг. 2). Токи вентилей 10 и 17 спадают, а вентилей 9 и 16 возрастают на протяжении всей коммутации (угол γ_o). Продолжительность коммутации определяется скоростью изменения тока в обмотках трансформатора и будет минимальной, так как эквивалентная индуктивность в контуре коммутации при всех замкнутых накоротко секциях трансформатора будет наименьшей.All these valves are turned on and currents flow through them, determined by the load current 21, which is inductive in nature, and by the currents of the short-circuited sections of the secondary winding of the transformer. In this case, the current in each section of the secondary winding of the transformer initially decreases to zero, and then changes direction and increases to the value of the load current. In accordance with this, the currents in the valves 11, 12, 13, 14 and 15 at the beginning of switching increase and then fall to zero (Fig. 2). The currents of the valves 10 and 17 decrease, and the valves 9 and 16 increase throughout the entire switching (angle γ _o ). The duration of the switching is determined by the rate of change of current in the transformer windings and will be minimal, since the equivalent inductance in the switching circuit for all short-circuited transformer sections will be the smallest.

После окончания коммутации (угол γ_o) ток проводят вентили 9 и 16 и напряжение на выходе выпрямителя будет равно сумме напряжений секций 2, 3 и 4 вторичной обмотки трансформатора. Далее в пределах полупериода π, для регулирования напряжения в m-й (4-й) зоне, подают импульсы управления с регулируемым углом отпирания (α_рег) на вентиль 18. В результате за время коммутации (угол γ_p), ток с вентиля 16 переходит на вентиль 18 и до конца данного полупериода ток будут проводить вентили 9 и 18, а напряжение на выходе выпрямителя будет равно сумме напряжений секций 2, 3, 4 и 5 вторичной обмотки трансформатора.After the end of the switching (angle γ _o ), the current is carried out by valves 9 and 16 and the voltage at the output of the rectifier will be equal to the sum of the voltages of sections 2, 3 and 4 of the secondary winding of the transformer. Then, within the π half-period, to control the voltage in the mth (4th) zone, control pulses with an adjustable opening angle (α _reg ) are applied to valve 18. As a result, during switching time (angle γ _p ), the current from valve 16 goes to the valve 18 and until the end of this half-cycle the valves 9 and 18 will conduct the current, and the voltage at the rectifier output will be equal to the sum of the voltage of sections 2, 3, 4 and 5 of the secondary winding of the transformer.

При смене полярности напряжения в следующем полупериоде, обозначенном на фиг. 1 пунктирной стрелкой, начинается аналогичный цикл работы других вентилей; в начале полупериода с заданным углом отпирания α_o подают импульсы управления на вентиль 10 и пары плеч 11, 12; 13, 14; 15, 16 (фиг. 2), а затем для регулирования напряжения на m-й (4-й) зоне - импульсы управления с регулируемым углом отпирания α_рег на вентиль 17. Процессы коммутации (угол, γ_o) протекают аналогично, как и в предыдущем полупериоде.When voltage polarity changes in the next half-cycle indicated in FIG. 1 with a dashed arrow, a similar cycle of operation of other valves begins; at the beginning of the half-cycle with a given unlock angle α _o, control pulses are supplied to the valve 10 and pairs of arms 11, 12; 13, 14; 15, 16 (Fig. 2), and then to control the voltage on the m-th (4th) zone - control pulses with an adjustable unlock angle α _reg to valve 17. Switching processes (angle, γ _o ) proceed in the same way as in the previous half-cycle.

Технико-экономическая эффективность предложения определяется тем, что уменьшение угла коммутации приводит к пропорциональному уменьшению угла сдвига основной гармоники тока источника питающего преобразователь напряжения и, как следствие, к повышению коэффициента мощности за счет снижения потребления реактивной энергии. The technical and economic efficiency of the proposal is determined by the fact that a decrease in the switching angle leads to a proportional decrease in the shear angle of the main harmonic of the current source of the supply voltage converter and, as a result, to an increase in power factor due to a decrease in the consumption of reactive energy.

Источники информации
1. Электровоз ВЛ80Р. Руководство по эксплуатации / Под ред. Б.А. Тушканова. М.: Транспорт, 1985, с. 76-115.Sources of information
1. Electric locomotive VL80R. Operation Manual / Ed. B.A. Tushkanova. M .: Transport, 1985, p. 76-115.

2. Авторское свидетельство СССР N 1363403, кл. H 02 М 5/12, 1986 г. 2. Copyright certificate of the USSR N 1363403, cl. H 02 M 5/12, 1986

Claims

A method of controlling a multi-zone AC converter containing a single-phase transformer having a primary winding connected to a source of a voltage supply transformer, a secondary winding made in the form of several series-connected sections with leads from each of them, as well as circuits connected in parallel between DC busbars, each of which contains a pair of series-connected controlled valves, the midpoint of each of the mentioned chains is connected to the corresponding output to the secondary winding of the transformer, the first two circuits connected to the terminals of the first section of the secondary winding form the first regulation zone, the next chain connected to the output of the second section of the secondary winding forms the second regulation zone, the m-th chain connected to the output (m- 1) -th section, forms the (m-1) -th regulation zone, in accordance with the control method when operating in any m-th regulation zone, at the beginning of each half-period of the supply voltage converter, a control pulse is supplied with a given angle unlocking the corresponding valve of one chain of the first regulation zone and a pair of valves of the chain of the (m-1) -th regulation zone, and then within the same voltage half-cycle, a control pulse with an adjustable unlocking angle is applied to the corresponding valve of the chain of the mth regulation zone, characterized in that at the same time as the supply of control pulses with a predetermined opening angle to these valves, these pulses are fed to a pair of valves of another chain of the first regulation zone and to all valves from the 2nd to (m-2) -th regulation zone I.