RU2689786C1 - Control method of multi-zone rectifier-inverter converter of single-phase alternating current - Google Patents

Control method of multi-zone rectifier-inverter converter of single-phase alternating current Download PDF

Info

Publication number
RU2689786C1
RU2689786C1 RU2018121872A RU2018121872A RU2689786C1 RU 2689786 C1 RU2689786 C1 RU 2689786C1 RU 2018121872 A RU2018121872 A RU 2018121872A RU 2018121872 A RU2018121872 A RU 2018121872A RU 2689786 C1 RU2689786 C1 RU 2689786C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
converter
rectifier
transistor
inverter
voltage
Prior art date
Application number
RU2018121872A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Александрович Баринов
Станислав Васильевич Власьевский
Юрий Владимирович Газизов
Алексей Олегович Линьков
Олег Валерьевич Мельниченко
Александр Юрьевич Портной
Сергей Геннадьевич Шрамко
Дмитрий Андреевич Яговкин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Транспортные прогрессивные технологии"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Транспортные прогрессивные технологии" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Транспортные прогрессивные технологии"
Priority to RU2018121872A priority Critical patent/RU2689786C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2689786C1 publication Critical patent/RU2689786C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/06—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
    • H02P7/18—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
    • H02P7/24—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02P7/28—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
    • H02P7/285—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only
    • H02P7/292—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using static converters, e.g. AC to DC

Abstract

FIELD: electrical engineering.SUBSTANCE: control method of multi-zone rectifier-inverter converter of single-phase alternating current relates to electrical engineering, in particular to conversion equipment, and can be used as a control method for multi-zone rectifier-inverter converter on electric rolling stock (electric locomotives and electric trains), which receives power from single-phase alternating current contact network. In each half-period of the mains voltage, the rectifier circuit of the converter is shunted by a chain by switching on the transistor, control of which is performed by supplying to its base of the unlocking control signal in the rectifier mode, and non-contact disconnection of the chain is performed by switching off the transistor, control of which is performed by supplying to its base of the control signal in the rectifier mode at the first control zone. Method of multi-zone rectifier-inverter converter of single-phase alternating current control is implemented in device containing transformer, rectifier-inverter converter based on parallel thyristor bridges, chain of series-connected diode and transistor, circuit of rectified converter current.EFFECT: technical result consists in shunting circuit of rectified current converter with a chain connected between cathode and anode buses of converter and assembled based on series connection of diode, and transistor, connected by cathode diode to cathode bus and collector of transistor to anode buses of converter, and in contactless disconnection of the chain at the required instants of time by switching off the transistor.1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к преобразовательной технике, и может быть использовано в качестве способа управления многозонным выпрямительно-инверторным преобразователем на электроподвижном составе (электровозах и электропоездах), получающем питание от контактной сети однофазного переменного тока.The invention relates to electrical engineering, in particular, to converter equipment, and can be used as a method of controlling a multi-zone rectifier-inverter converter on an electric rolling stock (electric locomotives and electric trains), powered by a single-phase AC contact network.

Эксплуатация многозонных выпрямительно-инверторных преобразователей (ВИЛ) на электровозах переменного тока, построенных на управляемых вентилях - тиристорах, сопровождается низким энергетическим показателем - коэффициентом мощности в режимах тяги при выпрямлении переменного тока сети в постоянный ток двигателя и рекуперативного торможения при инвертировании постоянного тока генератора в переменный ток сети. Снижение коэффициента мощности электровоза происходит за счет достаточно большого угла сдвига фаз ϕ между первой гармоникой тока и напряжения в первичной обмотке трансформатора. Это вызывает значительное потребление электровозом реактивной и снижение использования активной составляющих энергии сети.Operation of multi-zone rectifier-inverter converters (VIL) on AC electric locomotives built on controlled thyristor valves is accompanied by a low energy indicator - power factor in thrust modes when rectifying AC mains to DC motor and regenerative braking when inverting generator DC into AC network current. The reduction in the power factor of an electric locomotive occurs due to a sufficiently large phase angle ϕ between the first harmonic of the current and voltage in the primary winding of the transformer. This causes a significant consumption of reactive electric locomotive and a reduction in the use of active components of the network’s energy.

Для повышения коэффициента мощности в силовую схему ВИЛ, а именно к его выходным выводам (к катодной и анодной шинам) подключают силовой неуправляемый вентиль - диод, с помощью которого уменьшается реактивная и увеличивается активная составляющие полной энергии переменного тока, потребляемой из сети двигателями постоянного тока в режиме тяги электровоза при выпрямлении переменного тока в постоянный и возвращаемой в сеть генераторами постоянного тока в режиме рекуперативного торможения электровоза при инвертировании постоянного тока в переменный. С целью исключения образования короткого замыкания (чего нельзя допустить) при подключении диода к шинам преобразователя диод в режиме выпрямителя надо подключить катодом к катодной и анодом к анодной шинам, а в режиме инвертора, наоборот, катодом к анодной и анодом к катодной шинам. В этом случае между катодной и анодной шинами надо подключать избирательно два диода - один для режима выпрямителя, а другой для режима инвертора, причем при переходе преобразователя из режима выпрямителя в инвертор и наоборот потребуется один из диодов выключать, что потребует в каждой цепи диода иметь выключающее устройство. Если подключение диода в режиме инвертора сделать таким же, как и в режиме выпрямителя, то это потребует последовательного подключения к диоду одного контактного или бесконтактного устройства, способного как включать, так и выключать диод в нужные моменты времени на интервалах полупериодов переменного напряжения сети в режимах работы как выпрямителя, так и инвертора.To increase the power factor in the VIL power circuit, namely, to its output terminals (to the cathode and anode busbars) a power uncontrolled valve is connected - a diode with which the reactive component is reduced and the active components of the total AC energy consumed from the mains electric locomotive traction mode when rectifying alternating current to direct current and returned to the network by direct current generators in regenerative braking mode of electric locomotive at direct current inversion in alternating. In order to avoid the formation of a short circuit (which cannot be allowed), when connecting a diode to the converter buses, the diode in the rectifier mode must be connected to the cathode and anode by the cathode anode bus and cathode to the anode and cathode bus in the inverter mode. In this case, between the cathode and anode tires, two diodes must be connected selectively - one for the rectifier mode and the other for the inverter mode, and when the converter goes from rectifier mode to the inverter and vice versa, one of the diodes will need to be turned off, which will require device. If the diode connection in the inverter mode is made the same as in the rectifier mode, this will require a serial connection to the diode of a single contact or contactless device capable of both turning the diode on and off at the required time points at half-intervals of the AC mains voltage in the operation modes as a rectifier and inverter.

Известны различные способы включения диода между катодной и анодной шинами ВИЛ при его работе в режимах выпрямителя и инвертора с целью повышения их коэффициентов мощности, а также различные способы выключения диода при переводе преобразователя из режима выпрямителя в режим инвертора и наоборот. Одним из таких способов включения и выключения диода является последовательное подключение к диоду управляемого полупроводникового прибора - транзистора, который своим открытием включает диод и закрытием отключает.There are various ways to turn on the diode between the cathode and anode buses of VIL during its operation in rectifier and inverter modes in order to increase their power factors, as well as various ways to turn off the diode when converting the converter from rectifier mode to inverter mode and vice versa. One of such methods of switching the diode on and off is a series connection to the diode of a controlled semiconductor device - a transistor, which by its opening turns on the diode and turns it off by closing.

Известен способ управления многозонным выпрямителем однофазного переменного тока [Патент на изобретение №2322749. Заявка №2006140957/09 от 20.11.2006, опубликовано: 20.04.2008, Бюл. №11], содержащим четыре зоны на основе параллельных тиристорных мостов. Способ заключается в регулировании выпрямленного напряжения выпрямителя на всех зонах регулирования и в переводе накопленной в индуктивности цепи выпрямленного тока электромагнитной энергии в нагрузку путем шунтирования цепи выпрямленного тока неуправляемым вентилем - диодом, катод которого присоединен к катодной, а анод к анодной шинам выпрямителя. Благодаря диоду уменьшается реактивная и увеличивается активная составляющие полной энергии переменного тока, потребляемой двигателями из сети при выпрямлении переменного тока в режиме тяги, что повышает коэффициент мощности выпрямителя, а значит, и электровоза. Отключение диода от анодной шины при прекращении режима выпрямления производится с помощью силового контакта тормозного переключателя. Достоинством данного способа управления многозонным выпрямителем является повышение коэффициента мощности электровоза на всех четырех зонах регулирования напряжения за счет перевода накопленной в индуктивности цепи выпрямленного тока электромагнитной энергии в нагрузку путем шунтирования цепи выпрямленного тока неуправляемым вентилем - диодом. Недостатком данного способа управления многозонным выпрямителем является то, что отключение диода от анодной шины при прекращении режима выпрямления производится с помощью механического силового контакта тормозного переключателя, снижающего надежность работы выпрямителя.A known method of controlling a multi-zone single-phase AC rectifier [Patent for invention No. 2322749. Application No. 2006140957/09 dated November 20, 2006, published: April 20, 2008, Byul. No. 11], containing four zones based on parallel thyristor bridges. The method consists in regulating the rectified rectifier voltage in all control zones and converting the electromagnetic energy accumulated in the inductance of the rectified current circuit into the load by shunting the rectified current circuit with an uncontrolled valve - a diode whose cathode is connected to the cathode and the anode to the rectifier anode busbars. Thanks to the diode, the reactive component is reduced and the active components of the total energy of the alternating current consumed by the motors from the network are increased when rectifying the alternating current in the thrust mode, which increases the power factor of the rectifier, and hence the electric locomotive. Disconnection of the diode from the anode bus when termination of the rectification mode is performed using the power contact of the brake switch. The advantage of this method of controlling a multi-zone rectifier is to increase the power factor of an electric locomotive in all four voltage regulation zones by transferring the rectified current of electromagnetic energy accumulated in the circuit to the load by shunting the circuit of the rectified current by an uncontrolled valve-diode. The disadvantage of this method of controlling a multi-zone rectifier is that the disconnection of the diode from the anode bus when termination of the rectifying mode is performed using a mechanical power contact of the brake switch, which reduces the reliability of the rectifier.

Известен зависимый многозонный инвертор однофазного переменного тока [Патент на изобретение №2561068. Заявка №2014119292/07 от 13.05.2014, опубликовано: 20.08.2015, Бюл. №23], содержащий четыре зоны на основе параллельных тиристорных мостов с шунтированием цепи выпрямленного тока инвертора неуправляемым вентилем - диодом, катод которого присоединен к анодной, а анод к катодной шинам инвертора. Включение диода позволяет уменьшить угол запаса δ инвертора, обусловленный уменьшением угла коммутации γ инвертора, что уменьшает угол сдвига фаз ϕ. Уменьшение угла ϕ снижает реактивную и повышает активную составляющие полной энергии переменного тока, возвращаемой генераторами в сеть при инвертировании постоянного тока в переменный при рекуперативном торможении, что приводит к повышению коэффициента мощности инвертора. Отключение диода от анодной шины при прекращении режима инвертирования производится с помощью силового контакта тормозного переключателя. Достоинством такого зависимого многозонного инвертора является повышение его коэффициента мощности на всех четырех зонах регулирования напряжения при сохранении регулирования напряжения на этих зонах в широком диапазоне. Недостаток такого зависимого многозонного инвертора заключается в том, что даже при увеличенном коэффициенте мощности на всех зонах регулирования отключение диода от анодной шины при прекращении режима инвертирования производится с помощью силового контакта тормозного переключателя, снижающего надежность работы инвертора.Known dependent multi-zone inverter single-phase AC [Patent for invention No. 2561068. Application No. 2014119292/07 dated May 13, 2014, published on: August 20, 2015, Bull. No. 23], containing four zones on the basis of parallel thyristor bridges with shunting of the inverter rectified current circuit by an uncontrolled valve - a diode, the cathode of which is connected to the anode one, and the anode to the cathode busses of the inverter. The inclusion of the diode allows to reduce the stock angle δ of the inverter, due to a decrease in the switching angle γ of the inverter, which reduces the phase shift angle ϕ. Reducing the angle ϕ reduces the reactive and increases the active components of the total energy of alternating current returned by generators to the network when inverting DC to AC during regenerative braking, which leads to an increase in inverter power factor. Disconnection of the diode from the anode bus when the inversion mode is terminated is performed using the power contact of the brake switch. The advantage of such a dependent multi-zone inverter is to increase its power factor in all four voltage control zones while maintaining the voltage control on these zones in a wide range. The disadvantage of such a dependent multi-zone inverter is that even with an increased power factor in all control zones, disconnecting the diode from the anode bus when the inversion mode is terminated is performed using the power contact of the brake switch, which reduces the reliability of the inverter.

Наиболее близким к заявляемому решению по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является способ управления многозонным выпрямительно-инверторным преобразователем однофазного переменного тока [Патент на изобретение №2561913. Заявка №2014115762/07 от 18.04.2014, опубликовано: 10.09.2015, Бюл. №25] с высоким коэффициентом мощности на всех зонах регулирования, в котором осуществляется шунтирование цепи выпрямленного тока преобразователя двумя цепочками, каждая из которых выполнена из последовательно соединенных силовых неуправляемого вентиля - диода и управляемого вентиля - тиристора и подключена между катодной и анодной шинами. В первой цепочке катод диода подключают к катодной шине, а анод тиристора к анодной шине преобразователя. Во второй цепочке катод диода подключают к анодной шине, а анод тиристора к катодной шине преобразователя. Бесконтактное отключение диода каждой цепочки при переходе преобразователя из режима выпрямителя в инвертор и наоборот производится с помощью управляемого вентиля - тиристора, который своим запертым состоянием отключает соответствующую цепочку. Достоинством данного способа управления многозонным выпрямительно-инверторным преобразователем является повышение коэффициента мощности преобразователя в режимах выпрямителя и инвертора на всех четырех зонах регулирования напряжения за счет шунтирования цепи выпрямленного тока одной из двух (первой или второй) цепочек и бесконтактное отключение каждой из них с помощью тиристора от анодной или катодной шины при переходе преобразователя из режима выпрямителя в режим инвертора и наоборот, что повышает надежность работы преобразователя по сравнению с предыдущими контактными схемами перехода. Недостатком данного способа управления многозонным выпрямительно-инверторным преобразователем является то, что для каждого режима работы преобразователя нужна своя отдельная цепочка из последовательно соединенных диода и тиристора, шунтирующая цепь выпрямленного тока и присоединенная к катодной и анодной шинам преобразователя, т.е. необходимо иметь две цепочки согласно двум режимам работы преобразователя. В режиме выпрямителя работает только первая цепочка и не работает вторая, причем первая цепочка присоединена катодом диода к катодной и анодом тиристора к анодной шинам преобразователя, а в режиме инвертора работает только вторая цепочка и не работает первая, причем вторая цепочка присоединена анодом диода к катодной и катодом тиристора к анодной шинам преобразователя. Кроме того, в каждой цепочке находится управляемый вентиль - тиристор, который включается на период работы преобразователя в режиме выпрямителя или инвертора и выключается при окончании работы преобразователя в одном из этих режимов. Таким образом, тиристор выступает только в роли бесконтактного ключа на время работы преобразователя, но не выполняет роли регулятора, способного влиять на величину коэффициента мощности преобразователя в режимах выпрямителя или инвертора.The closest to the claimed solution for the combination of essential features and the achieved result is the method of controlling a multi-zone rectifier-inverter converter of single-phase alternating current [Patent for invention №2561913. Application No. 2014115762/07 dated 04.18.2014, published: 09/10/2015, Byul. No. 25] with a high power factor in all control zones, in which the converter rectifies the current of the converter by two chains, each of which is made of a series-connected power uncontrolled valve - a diode and a controlled valve - thyristor and connected between the cathode and anode buses. In the first chain, the cathode of the diode is connected to the cathode bus, and the anode of the thyristor to the anode bus of the converter. In the second chain, the cathode of the diode is connected to the anode bus and the anode of the thyristor to the cathode bus of the converter. Contactless disconnection of the diode of each chain when the converter goes from rectifier mode to inverter and vice versa is performed using a controlled thyristor valve, which, with its locked state, turns off the corresponding chain. The advantage of this method of controlling a multi-zone rectifier-inverter converter is to increase the power factor of the converter in the rectifier and inverter modes in all four voltage control zones by shunting the rectified current circuit of one of the two (first or second) chains and contactlessly disconnecting each of them using a thyristor from anode or cathode bus when the converter goes from rectifier mode to inverter mode and vice versa, which increases the reliability of operation A comparison with previous contact transfer schemes. The disadvantage of this method of controlling a multi-zone rectifier-inverter converter is that for each mode of operation of the converter, a separate chain of series-connected diode and thyristor is needed, shunting the rectified current circuit and connected to the cathode and anode buses of the converter, i.e. It is necessary to have two chains according to two modes of operation of the converter. In the rectifier mode, only the first chain works and the second one does not work, the first chain is connected to the cathode diode and the thyristor anode to the anode bus of the converter, and only the second chain works in the inverter mode and the first chain does not work, and the second chain is connected to the cathode anode. the thyristor cathode to the anode bus of the converter. In addition, in each chain there is a controlled valve - thyristor, which is turned on for the period of converter operation in the rectifier or inverter mode and turns off at the end of the converter operation in one of these modes. Thus, the thyristor acts only as a contactless key for the operating time of the converter, but does not play the role of a regulator that can influence the value of the power factor of the converter in rectifier or inverter modes.

Задача, решаемая изобретением, заключается в разработке способа управления многозонным выпрямительно-инверторным преобразователем однофазного переменного тока с высоким коэффициентом мощности и высокой надежностью работы преобразователя на всех зонах регулирования выпрямленного напряжения в режимах выпрямителя и инвертора, в которых осуществляется шунтирование цепи выпрямленного тока преобразователя цепочкой, состоящей из последовательно соединенных силовых диода и транзистора (или другого полностью управляемого электронного ключа) и присоединенной катодом диода к катодной, а коллектором транзистора к анодной шинам преобразователя, а также управление включением и выключением транзистора в необходимые моменты времени на интервале каждого полупериода напряжения сети.The problem solved by the invention is to develop a method for controlling a multi-zone single-phase alternating current rectifier-inverter converter with a high power factor and high reliability of the converter in all zones of rectified voltage regulation in rectifier and inverter modes, in which the converter rectified current chain is shunted. from a series-connected power diode and transistor (or other fully controlled electronic key) and a cathode-connected diode to the cathode, and a collector of the transistor to the anode bus of the converter, as well as controlling the on and off of the transistor at the required time points in the interval of each half-period of the mains voltage.

Для решения поставленной задачи в известном способе управления многозонным выпрямительно-инверторным преобразователем однофазного переменного тока, содержащем несколько зон на основе параллельных тиристорных мостов, заключающемся в регулировании выпрямленного напряжения преобразователя на всех зонах в режимах выпрямителя и инвертора и шунтировании цепи выпрямленного тока преобразователя одной из двух цепочек, состоящих из последовательно включенных силовых диода и тиристора, и бесконтактном отключении каждой из них с помощью своего тиристора от анодной или катодной шины при переходе преобразователя из режима выпрямителя в инвертор и наоборот, увеличение коэффициента мощности и повышение надежности работы преобразователя в режимах выпрямителя и инвертора при регулировании их выпрямленного напряжения осуществляют путем шунтирования цепи выпрямленного тока преобразователя цепочкой, состоящей из последовательно соединенных силовых диода и транзистора и присоединенной катодом диода к катодной и коллектором транзистора к анодной шинам преобразователя, и управления включением транзистора с помощью подачи на его базу отпирающего сигнала управления в режиме выпрямителя в момент времени ωt=0 в первом полупериоде напряжения сети, ωt=π во втором полупериоде напряжения сети и т.д., а в режиме инвертора в моменты времени соответственно ωt=π-20° в первом полупериоде, ωt=2π-20° во втором полупериоде напряжения и выключением транзистора с помощью подачи на его базу запирающего сигнала управления в режиме выпрямителя на первой зоне регулирования в моменты времени ωt=αрег в первом полупериоде, ωt=π+αрег во втором полупериоде напряжения и на остальных зонах выше первой в моменты времени ωt=10° в первом полупериоде, ωt=π+10° во втором полупериоде напряжения, а в режиме инвертора на всех зонах в моменты времени ωt=π в первом полупериоде, ωt=2π во втором полупериоде напряжения.To solve this problem in a well-known method of controlling a multi-zone single-phase AC rectifier-inverter converter containing several zones based on parallel thyristor bridges, which consists in regulating the rectified voltage of the converter in all zones in the rectifier and inverter modes and shunting the rectified current circuit of the converter in one of two chains consisting of a series-connected power diode and thyristor, and contactless disconnecting each of them with the help of its thyristor from the anode or cathode bus when converting the converter from rectifier mode to inverter and vice versa, increasing the power factor and increasing the reliability of the converter in rectifier and inverter modes when adjusting their rectified voltage is performed by shunting the rectified current circuit of the converter with a chain consisting of series-connected power diode and transistor and cathode-connected diode to the cathode and collector of the transistor to the anode bus of the converter, and control of turning on the transistor by supplying the unlocking control signal to its base in the rectifier mode at the time ωt = 0 in the first half-period of the mains voltage, ωt = π in the second half-period of the supply voltage, etc., and in the inverter mode at the time, respectively ωt = π-20 ° in the first half-period, ωt = 2π-20 ° in the second half-period of voltage and turning off the transistor by applying a control locking signal to its base in rectifier mode in the first control zone at times ωt = α reg in the first half-period, ωt = π + α reg during WTO Ωt = 10 ° in the first half-period, ωt = π + 10 ° in the second half-period of voltage, and in the inverter mode on all zones at times ωt = π in the first half-period, ωt = 2π in the second half-period of voltage.

Шунтирование в режимах выпрямителя и инвертора цепи выпрямленного тока преобразователя цепочкой, состоящей из последовательно соединенных силовых диода и транзистора и присоединенной катодом диода к катодной и коллектором транзистора к анодной шинам преобразователя, и управление в каждом полупериоде напряжения сети включением транзистора с помощью подачи на его базу отпирающего сигнала управления в режиме выпрямителя в моменты времени ωt=0, ωt=π, а в режиме инвертора в моменты времени ωt=π-20°, ωt=2π-20° и выключением транзистора с помощью подачи на его базу запирающего сигнала управления в режиме выпрямителя на первой зоне регулирования в моменты времени ωt=αper, ωt=π+αрег и на остальных зонах выше первой в моменты времени ωt=10°, ωt=π+10°, а в режиме инвертора на всех зонах в моменты времени ωt=π, ωt=π, отличают заявляемое решение от прототипа. Наличие существенных отличительных признаков свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию патентоспособности «новизна».Shunting in the modes of a rectifier and inverter of a rectified current circuit of a converter with a chain consisting of a series-connected power diode and transistor and a cathode diode connected to the cathode and collector of the transistor to the anode bus of the converter, and controlling the transistor in each half-period by turning on the transistor by supplying unlocking control signal in the rectifier mode at times ωt = 0, ωt = π, and in the inverter mode at times ωt = π-20 °, ωt = 2π-20 ° and turning off the transistor using odachi at its latch control signal base in the rectifier mode to the first control zone at timings ωt = αper, ωt = π + α registration and other areas above the first instants ωt = 10 °, ωt = π + 10 °, and the inverter mode in all zones at times ωt = π, ωt = π, distinguish the proposed solution from the prototype. The presence of significant distinctive features indicates the compliance of the proposed solution to the patentability criterion of "novelty."

Благодаря шунтированию в режимах выпрямителя и инвертора цепи выпрямленного тока преобразователя цепочкой, состоящей из последовательно соединенных силовых диода и транзистора и присоединенной катодом диода к катодной и коллектором транзистора к анодной шинам преобразователя, и управлению в каждом полупериоде напряжения сети включением транзистора с помощью подачи на его базу отпирающего сигнала управления в режиме выпрямителя в моменты времени ωt=0, ωt=π, а в режиме инвертора в моменты времени ωt=π-20°, ωt=2π-20°, и выключением транзистора с помощью подачи на его базу запирающего сигнала управления в режиме выпрямителя на первой зоне регулирования в моменты времени ωt=αрег, ωt=π+αрег и на остальных зонах выше первой в моменты времени ωt=10°, ωt=π+10°, а в режиме инвертора на всех зонах в моменты времени ωt=π, ωt=2π, осуществляется увеличение коэффициента мощности преобразователя на всех зонах регулирования и повышение надежности его работы.Due to shunting in rectifier and inverter modes of a rectified current converter circuit, a chain consisting of a series-connected power diode and transistor and a cathode diode connected to the cathode and collector of the transistor to the anode bus of the converter, and controlling the transistor by applying to its base in each half-period of the network unlocking control signal in the rectifier mode at times ωt = 0, ωt = π, and in the inverter mode at times ωt = π-20 °, ωt = 2π-20 °, and turning off the transistor by applying to its base a locking control signal in the rectifier mode in the first control zone at times ωt = α reg , ωt = π + α reg and in the remaining zones above the first at times ωt = 10 °, ωt = π + 10 ° , and in the inverter mode on all zones at times ωt = π, ωt = 2π, the power factor of the converter is increased in all control zones and the reliability of its operation is increased.

Это обусловлено следующим. Шунтирование цепи выпрямленного тока преобразователя цепочкой, состоящей из последовательно соединенных силовых диода и транзистора и присоединенной катодом диода к катодной и коллектором транзистора к анодной шинам преобразователя, и управление в каждом полупериоде напряжения сети включением транзистора с помощью подачи на его базу отпирающего сигнала управления в режиме выпрямителя в моменты времени ωt=0, ωt=π, а в режиме инвертора в моменты времени ωt=π-20°, ωt=2π-20° и выключением транзистора с помощью подачи на его базу запирающего сигнала управления в режиме выпрямителя на первой зоне регулирования в моменты времени ωt=αрег, ωt=π+αрег и на остальных зонах выше первой в моменты времени ωt=10°, ωt=π+10°, а в режиме инвертора на всех зонах в моменты времени ωt=π, ωt=2π, приводит к уменьшению угла ф, что уменьшает реактивную и увеличивает активную составляющие полной энергии переменного тока. В результате это ведет к увеличению коэффициента мощности преобразователя на всех зонах регулирования. Последовательное подключение к диоду транзистора, который своим выключением с помощью подачи на его базу запирающего сигнала управления в режиме выпрямителя на первой зоне регулирования в моменты времени ωt=αрег, ωt=π+αрег и на остальных зонах выше первой в моменты времени ωt=10°, ωt=π+10°, а в режиме инвертора на всех зонах в моменты времени ωt=π, ωt=2π, бесконтактно отключает цепочку от анодной шины преобразователя, что повышает его надежность работы.This is due to the following. Shunting the rectifier circuit of the converter by a chain consisting of a series-connected power diode and transistor and a cathode connected to the cathode and collector of the transistor to the anode bus of the converter, and controlling the transistor in each half-period of the network by turning on the transistor control in rectifier mode at times ωt = 0, ωt = π, and in the inverter mode at times of time ωt = π-20 °, ωt = 2π-20 ° and turning off the transistor by supplying a blocking signal to its base ala control in rectifier mode, the first control zone at timings ωt = α reg, ωt = π + α registration and other areas above the first instants ωt = 10 °, ωt = π + 10 °, and an inverter at all zones at time points ωt = π, ωt = 2π, leads to a decrease in the angle φ, which reduces the reactive and increases the active components of the total energy of the alternating current. As a result, this leads to an increase in the power factor of the converter in all control zones. Serial connection to the diode of the transistor, which is turned off by supplying a control locking signal to the base in the rectifier mode at the first control zone at times ωt = α reg , ωt = π + α reg and at other zones above the first at times ωt = 10 °, ωt = π + 10 °, and in the inverter mode, in all zones at times ωt = π, ωt = 2π, disconnects the chain from the anode bus of the converter without contact, which increases its reliability.

Причинно-следственная связь «шунтирование в режимах выпрямителя и инвертора цепи выпрямленного тока преобразователя цепочкой, состоящей из последовательно соединенных силовых диода и транзистора и присоединенной катодом диода к катодной и коллектором транзистора к анодной шинам преобразователя - управление в каждом полупериоде напряжения сети включением транзистора с помощью подачи на его базу отпирающего сигнала управления в режиме выпрямителя в моменты времени ωt=0, ωt=π, а в режиме инвертора в моменты времени ωt=π-20°, ωt=2π-20° и выключением транзистора с помощью подачи на его базу запирающего сигнала управления в режиме выпрямителя на первой зоне регулирования в моменты времени ωt=αрег, ωt=π+αрег и на остальных зонах выше первой в моменты времени ωt=10°, ωt=π+10°, а в режиме инвертора на всех зонах в моменты времени ωt=π, ωt=2π - уменьшение угла сдвига фаз ср -уменьшение реактивной и увеличение активной составляющих полной энергии переменного тока - увеличение коэффициента мощности на всех зонах регулирования», а также «последовательное подключение к диоду транзистора, который своим выключением бесконтактно отключает цепочку от анодной шины преобразователя - повышение надежности работы преобразователя в режимах выпрямителя и инвертора» явно не вытекает из существующего уровня техники и является новой.Causal connection “shunting in the modes of a rectifier and inverter of a converter rectified current circuit by a chain consisting of a series-connected power diode and transistor and a cathode diode connected to the cathode and collector of the transistor to the anode bus of the converter - control in each half-period of the mains voltage by turning on the transistor using feed on its base of the unlocking control signal in the rectifier mode at times ωt = 0, ωt = π, and in the inverter mode at times ωt = π-20 °, ωt = 2π-20 ° and off transistor by supplying to its base a locking control signal in the rectifier mode on the first control zone at times ωt = α reg , ωt = π + α reg and on the remaining zones above the first at times ωt = 10 °, ωt = π + 10 °, and in the inverter mode in all zones at times ωt = π, ωt = 2π - a decrease in the phase angle cf — reduction of the reactive and increase in the active components of the total AC energy - an increase in the power factor in all control zones, as well as “ serial connection to the transistor diode, which By its switching off, the contactless circuit from the anode bus of the converter is disconnected - increasing the reliability of the converter in the rectifier and inverter modes does not clearly follow from the existing level of technology and is new.

Наличие новых причинно-следственных связей «существенные отличительные признаки - результат» свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию патентоспособности «изобретательский уровень».The presence of new causal relationships "significant distinctive features - result" indicates the compliance of the declared decision with the patentability criterion of "inventive step".

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема четырехзонного выпрямительно-инверторного преобразователя по заявляемому способу управления.FIG. 1 shows a circuit diagram of a four-zone rectifier-inverter converter according to the present control method.

На фиг. 2 показаны процессы работы на первой и четвертой зонах регулирования четырехзонного выпрямительно-инверторного преобразователя в режиме выпрямителя по заявляемому способу управления.FIG. 2 shows the processes of operation in the first and fourth control zones of the four-zone rectifier-inverter converter in the rectifier mode by the present control method.

На фиг. 3 показаны процессы работы на первой и четвертой зонах регулирования четырехзонного выпрямительно-инверторного преобразователя в режиме инвертора по заявляемому способу управления.FIG. 3 shows the processes of operation in the first and fourth control zones of a four-zone rectifier-inverter converter in the inverter mode by the present control method.

Заявляемый способ управления многозонным выпрямительно-инверторным преобразователем однофазного переменного тока осуществляется, например, в устройстве, содержащем однофазный трансформатор, четырехзонный выпрямительно-инверторный преобразователь на основе параллельных тиристорных мостов, цепочку из диода и транзистора, цепь выпрямленного тока преобразователя (потребитель тока в режиме выпрямителя или источник напряжения в режиме инвертора).The inventive method of controlling a multi-zone single-phase alternating current rectifier-inverter converter is carried out, for example, in a device containing a single-phase transformer, a four-zone rectifier-inverter converter based on parallel thyristor bridges, a chain of a diode and a transistor, a rectified converter current circuit (current in rectifier mode or voltage source in inverter mode).

Однофазный трансформатор имеет первичную обмотку 1, подключенную к источнику 2 питающего напряжения сети, и вторичную обмотку, выполненную в виде трех последовательно соединенных секций 3, 4, 5 с выводами 6, 7, 8, 9 от каждой из них. Первые две малые секции 3 и 4 имеют равное количество витков, а третья большая секция 5 имеет в два раза большее количество витков по сравнению с ними, т.е. равна сумме первых двух секций 3 и 4.A single-phase transformer has a primary winding 1 connected to the source 2 of the mains supply voltage, and a secondary winding made in the form of three sections 3, 4, 5 connected in series with terminals 6, 7, 8, 9 from each of them. The first two small sections 3 and 4 have an equal number of turns, and the third large section 5 has twice the number of turns compared to them, i.e. equal to the sum of the first two sections 3 and 4.

Четырехзонный выпрямительно-инверторный преобразователь выполнен из параллельных тиристорных мостов, состоящих из нескольких цепочек тиристорных плеч. Каждая цепочка содержит пару 10-11, 12-13, 14-15 и 16-17 последовательно соединенных тиристорных плеч. Все четные 10, 12, 14 и 16 тиристорные плечи образуют катодную 18, а все нечетные 11, 13, 15 и 17 тиристорные плечи анодную 19 группы плеч преобразователя. Катоды всех тиристорных плеч катодной группы 18, соединенные в одну общую точку схемы, образуют катодную шину 20, а аноды всех тиристорных плеч анодной группы 19, соединенные в другую общую точку схемы, образуют анодную шину 21 преобразователя. Средние точки цепочек подключены к соответствующим выводам секций 3, 4, 5 вторичной обмотки трансформатора.Four-zone rectifier-inverter converter is made of parallel thyristor bridges, consisting of several chains of thyristor arms. Each chain contains a pair of 10-11, 12-13, 14-15 and 16-17 series-connected thyristor arms. All even 10, 12, 14, and 16 thyristor shoulders form a cathode 18, and all odd 11, 13, 15, and 17 thyristor shoulders anode 19 groups of transducer arms. The cathodes of all the thyristor arms of the cathode group 18, connected to one common point of the circuit, form the cathode bus 20, and the anodes of all the thyristor arms of the anode group 19, connected to another common point of the circuit, form the anode bus 21 of the converter. The middle points of the chains are connected to the corresponding terminals of sections 3, 4, 5 of the secondary winding of the transformer.

Неуправляемый вентиль - диод 22 и транзистор 23 образуют цепочку 24, в которой диод 22 и транзистор 23 последовательно соединены между собой, т.е. эмиттер транзистора 23 соединен с анодом диода 22. Катод диода 22 подключен к катодной 20, а коллектор транзистора 23 к анодной 21 шинам преобразователя.Uncontrolled valve - the diode 22 and the transistor 23 form a chain 24, in which the diode 22 and the transistor 23 are sequentially interconnected, i.e. The emitter of the transistor 23 is connected to the anode of the diode 22. The cathode of the diode 22 is connected to the cathode 20, and the collector of the transistor 23 to the anode 21 bus of the converter.

Цепь 25 выпрямленного тока преобразователя включает в себя сглаживающий реактор 26 и электрическую машину 27 постоянного тока, включенные между собой последовательно. Цепь 25 подключена со стороны сглаживающего реактора 26 к катодной 20, а со стороны электрической машины 27 к анодной 21 шинам преобразователя.The rectifier converter current circuit 25 includes a smoothing reactor 26 and a DC electric machine 27 connected in series with each other. The circuit 25 is connected from the side of the smoothing reactor 26 to the cathode 20, and from the side of the electric machine 27 to the anode 21 busbars of the converter.

Способ управления многозонным выпрямительно-инверторным преобразователем заключается в увеличении коэффициента мощности и повышении надежности работы преобразователя в режимах выпрямителя и инвертора при регулировании им выпрямленного напряжения путем шунтирования цепи выпрямленного тока преобразователя цепочкой, состоящей из последовательно соединенных силовых диода и транзистора и присоединенной катодом диода к катодной и коллектором транзистора к анодной шинам преобразователя, и управления в каждом полупериоде напряжения сети включением транзистора с помощью подачи на его базу отпирающего сигнала управления в режиме выпрямителя в моменты времени ωt=0, ωt=π, а в режиме инвертора в моменты времени ωt=π-20°, ωt=2π-20°, и выключением транзистора с помощью подачи на его базу запирающего сигнала управления в режиме выпрямителя на первой зоне регулирования в моменты времени ωt=αрег, ωt=π+αрег и на остальных зонах выше первой в моменты времени ωt=10°, ωt=π+10°, а в режиме инвертора на всех зонах в моменты времени ωt=π, ωt=2π.The method of controlling a multi-zone rectifier-inverter converter is to increase the power factor and increase the reliability of the converter in the rectifier and inverter modes when it regulates the rectified voltage by shunting the converter's rectified current circuit with a chain consisting of a series-connected power diode and transistor and a cathode-connected diode to the cathode and the collector of the transistor to the anode bus transducer, and control in each half-period of the voltage with This is done by turning on the transistor by supplying the unlocking control signal to its base in the rectifier mode at times ωt = 0, ωt = π, and in the inverter mode at times ωt = π-20 °, ωt = 2π-20 °, and turning off the transistor by applying to its base a locking control signal in the rectifier mode in the first control zone at times ωt = α reg , ωt = π + α reg and in the remaining zones above the first at times ωt = 10 °, ωt = π + 10 ° , and in the inverter mode on all zones at times ωt = π, ωt = 2π.

Так, на 1-й зоне увеличение коэффициента мощности и повышение надежности работы преобразователя в режимах выпрямителя и инвертора при регулировании его выпрямленного напряжения осуществляют путем шунтирования цепи 25 выпрямленного тока преобразователя цепочкой 24, состоящей из последовательно соединенных силовых диода 22 и транзистора 23 и присоединенной катодом диода 22 к катодной шине 20 и коллектором транзистора 23 к анодной шине 21 преобразователя, и управления в каждом полупериоде напряжения сети включением транзистора 23 путем подачи на его базу отпирающего сигнала управления в режиме выпрямителя с фазой α=0, α=π и в режиме инвертора с фазой β=π-20°, β=2π-20° и выключением транзистора 23 с помощью подачи на его базу запирающего сигнала управления в режиме выпрямителя в моменты времени ωt=αрег, ωt=π+αрег, а в режиме инвертора в моменты времени ωt=π, ωt=2π.Thus, in the 1st zone, an increase in the power factor and an increase in the operational reliability of the converter in the rectifier and inverter modes when regulating its rectified voltage is performed by shunting the converter rectified current circuit 25 by a chain 24 consisting of series-connected power diode 22 and transistor 23 and a cathode-connected diode 22 to the cathode bus 20 and the collector of the transistor 23 to the anode bus 21 of the converter, and control in each half-period of the network voltage by turning on the transistor 23 by applying n its base of the unlocking control signal in the rectifier mode with phase α = 0, α = π and in the inverter mode with phase β = π-20 °, β = 2π-20 ° and turning off the transistor 23 by applying to its base a locking control signal in the rectifier mode at times ωt = α reg , ωt = π + α reg , and in the inverter mode at times ωt = π, ωt = 2π.

На 2, 3 и 4-й зонах регулирования в режиме выпрямителя увеличение коэффициента мощности и повышение надежности работы преобразователя при регулировании его выпрямленного напряжения осуществляют путем шунтирования цепи 25 выпрямленного тока преобразователя цепочкой 24, состоящей из последовательно соединенных силовых диода 22 и транзистора 23 и присоединенной катодом диода 22 к катодной шине 20 и коллектором транзистора 23 к анодной шине 21 преобразователя, и управления в каждом полупериоде напряжения сети включением транзистора с помощью подачи на его базу отпирающего сигнала управления в моменты времени ωt=0, ωt=π и выключением транзистора с помощью подачи на его базу запирающего сигнала управления в ωt=10°, ωt=π+10°.In the 2nd, 3rd and 4th control zones in the rectifier mode, an increase in the power factor and an increase in the operating reliability of the converter while regulating its rectified voltage is performed by shunting the converter rectified current circuit 25 by a chain 24 consisting of series-connected power diode 22 and transistor 23 and connected by a cathode the diode 22 to the cathode bus 20 and the collector of the transistor 23 to the anode bus 21 of the converter, and control in each half-period of the mains voltage by turning on the transistor using chi at its gate on control signal at timings of base ωt = 0, ωt = π and turning off the transistor by supplying at its latch control signal in base ωt = 10 °, ωt = π + 10 °.

На 2, 3 и 4-й зонах регулирования в режиме инвертора увеличение коэффициента мощности и повышение надежности работы преобразователя при регулировании его выпрямленного напряжения осуществляют путем шунтирования цепи 25 выпрямленного тока преобразователя цепочкой 24, состоящей из последовательно соединенных силовых диода 22 и транзистора 23 и присоединенной катодом диода 22 к катодной шине 20 и коллектором транзистора 23 к анодной шине 21 преобразователя, и управления в каждом полупериоде напряжения сети включением транзистора 23 с помощью подачи на его базу отпирающего сигнала управления в моменты времени ωt=π-20°, ωt=2π-20° и выключением транзистора с помощью подачи на его базу запирающего сигнала управления в моменты времени ωt=π, ωt=2π.In the 2nd, 3rd and 4th control zones in the inverter mode, the power factor is increased and the converter operation reliability is increased while regulating its rectified voltage by shunting the rectified current circuit 25 by the converter 24, consisting of series-connected power diodes 22 and transistor 23 and connected by a cathode the diode 22 to the cathode bus 20 and the collector of the transistor 23 to the anode bus 21 of the converter, and control in each half-period of the mains voltage by turning on the transistor 23 using a hearth At its time points, ωt = π-20 °, ωt = 2π-20 °, and turning off the transistor by applying a control locking signal to its base at times ωt = π, ωt = 2π.

Работа выпрямителя на 1-й зоне осуществляется путем подачи однофазного переменного напряжения от источника питания сети 2 на первичную обмотку 1 трансформатора. Далее секция 4 его вторичной обмотки подает напряжение на средние точки цепочек тиристорных плеч 12-13 и 14-15. Процесс регулирования выпрямленного напряжения выпрямителя на 1-й зоне начинается с конца первого и второго полупериодов, обозначенных на фиг. 1 соответственно сплошной и пунктирной стрелками, т.е. с момента времени ωt=π, ωt=2π, в которые начинают подаваться отпирающие сигналы управления с фазой αрег на управляющие электроды тиристоров плеч 12, 15 в первом полупериоде и 13, 14 во втором. В дальнейшем по мере перемещения фазы отпирающих импульсов указанных плеч от конца полупериода к его началу величина выпрямленного напряжения на выходе выпрямителя (шины 20 и 21) регулируется путем увеличения от 0 до 270 В. Благодаря этому напряжению в двигатель поступает выпрямленный ток.The operation of the rectifier in the 1st zone is carried out by applying a single-phase alternating voltage from the power source of the network 2 to the primary winding 1 of the transformer. Next, section 4 of its secondary winding supplies voltage to the midpoints of the chains of the thyristor arms 12–13 and 14–15. The process of regulating the rectified rectifier voltage in the 1st zone begins at the end of the first and second half periods, indicated in FIG. 1, respectively, solid and dashed arrows, i.e. from the moment of time ωt = π, ωt = 2π, into which the unlocking control signals with the phase α reg begin to be supplied to the control electrodes of the shoulders thyristors 12, 15 in the first half period and 13, 14 in the second. Subsequently, as the phase of unlocking pulses of these shoulders moves from the end of the half-period to its beginning, the amount of rectified voltage at the output of the rectifier (bus 20 and 21) is adjusted by increasing from 0 to 270 V. Due to this voltage, rectified current flows into the motor.

На фиг. 2, а в качестве примера представлены процессы работы выпрямителя на 1-й зоне регулирования в момент времени ωt=90°, когда на тиристоры плеч 12, 15 в первом и 13, 14 во втором полупериодах подаются отпирающие импульсы с фазой αрег=90°. В каждом полупериоде напряжения сети выпрямленный ток выпрямителя поступает не только в двигатель для его преобразования в механическое вращение колесной пары электровоза, но и в индуктивность обмоток сглаживающего реактора и двигателя, в которых накапливается в виде электромагнитной энергии (реактивной энергии), поступившей из сети. В момент времени ωt=0, ωt=π подается отпирающий сигнал на базу транзистора 23, который открывается благодаря приложению к коллектору транзистора 23 в цепочке 24 положительного потенциала ЭДС самоиндукции, наведенной в индуктивности цепи 25 выпрямленного тока. В свою очередь открытие транзистора 23 и диода 22 заставляет коммутировать (закрывать) тиристоры плеч 13, 14 в полупериоде по сплошной стрелке и плеч 12, 15 в полупериоде по пунктирной стрелке. Когда транзистор 23 открывается, то через него происходит разряд электромагнитной энергии в двигатель, а не в сеть, как происходило бы, если бы отсутствовала цепочка 24. В результате через открытые транзистор 23 и диод 22 на интервале времени от ωt=0, ωt=π до ωt=αрег+γр, ωt=π+αрег+γp происходит перевод накопленной энергии в индуктивности цепи 25 выпрямленного тока в потребитель -электрическую машину 27, работающую двигателем при выпрямительном режиме преобразователя. Это приводит к снижению потребления сетью реактивной и увеличению потребления двигателем активной составляющей полной энергии переменного тока, а, следовательно, к уменьшению угла ср и повышению коэффициента мощности выпрямителя. Выпрямленное напряжение, полученное на шинах 20 и 21 благодаря открытию однофазных тиристоров плеч 12, 15 и 13, 14, является обратным (отрицательным) для цепочки 24 (диода 22 и транзистора 23), способным запереть цепочку 24 из диода 22 и транзистора 23. Несмотря на приложение к цепочке 24 обратного напряжения для надежного выключения транзистора 23 на его базу подают запирающий сигнал в моменты времени ωt=αрег, ωt=π+αрег, в результате чего транзистор 23 начнет закрываться (коммутировать) на интервале времени, равном углу γр регулируемой коммутации. Подобный процесс выпрямления на 1-й зоне происходит в каждом полупериоде напряжения сети.FIG. 2, and as an example, the processes of the rectifier operation in the 1st control zone at the time instant ωt = 90 ° are presented, when the thyristors of the shoulders 12, 15 in the first and 13, 14 in the second half-periods are triggered pulses with the phase α reg = 90 ° . In each half-period of the mains voltage, the rectified rectifier current flows not only into the engine to convert it into mechanical rotation of the wheelset of an electric locomotive, but also into the inductance of the smoothing reactor and motor windings, which accumulate in the form of electromagnetic energy (reactive energy) received from the network. At time ωt = 0, ωt = π, a unlocking signal is applied to the base of transistor 23, which opens due to the application of a positive self-induced EMF potential in the inductance of the rectified current circuit 25 to the collector of transistor 23. In turn, the opening of the transistor 23 and the diode 22 causes the thyristors of the shoulders 13, 14 to switch (close) in the half-period along the solid arrow and the shoulders 12, 15 in the half-period along the dotted arrow. When the transistor 23 is opened, then through it there is a discharge of electromagnetic energy into the motor, and not into the network, as would happen if there was no chain 24. As a result, through the open transistor 23 and diode 22 in the time interval from ωt = 0, ωt = π up to ωt = α reg + γ p , ωt = π + α reg + γ p , the accumulated energy is transferred into the inductance of the rectified current circuit 25 into the consumer-electric machine 27, which is operated by the motor in the rectifier mode of the converter. This leads to a decrease in network consumption of the reactive one and an increase in the engine's consumption of the active component of the total AC energy, and, consequently, to a decrease in the angle cp and an increase in the power factor of the rectifier. The rectified voltage obtained on buses 20 and 21 due to the opening of single-phase thyristors of shoulders 12, 15 and 13, 14 is reverse (negative) for chain 24 (diode 22 and transistor 23), capable of locking chain 24 from diode 22 and transistor 23. Despite the application to the chain 24 of the reverse voltage for reliable switching off of the transistor 23 to its base serves the locking signal at times ωt = α reg , ωt = π + α reg , with the result that the transistor 23 will begin to close (switch) at a time interval equal to the angle γ p adjustable switching. A similar rectification process in the 1st zone occurs in each half-period of the mains voltage.

Работа выпрямителя на 2, 3 и 4-й зонах регулирования осуществляется путем подачи напряжения от источника 2 на первичную обмотку 1 трансформатора. Далее секции 3, 4 и 5 подают напряжение на средние точки цепочек тиристорных плеч 10-11, 12-13, 14-15, 16-17 (см. фиг. 1). Процесс регулирования выпрямленного напряжения выпрямителя на этих зонах происходит благодаря подаче в первом и втором полупериодах напряжения сети сигналов управления с фазой α=0, α=π на однофазные тиристоры, соответствующие этим полупериодам и номеру зоны двух плеч моста каждой предыдущей зоны (например, на 2-й зоне - плечи 12, 15 и 13, 14, на 3-й зоне - плечи 14, 17 и 15, 16, на 4-й зоне - плечи 12, 17 и 13, 16), а также сигналов управления с фазой αрег на тиристоры одного плеча другого моста, образующего последующую зону (на 2-й зоне - плечо 10 и 11, на 3-й зоне - плечо 12 и 13, на 4-й зоне - плечо 10 и 11). Несмотря на подачу сигналов управления с фазой α=0 (т.е. в момент времени ωt=0) однофазные тиристоры двух плеч моста каждой предыдущей зоны отпираются несколько позже по времени (примерно в момент времени ωt=3°), в силу того, что приложенное на аноды тиристоров напряжение секций вторичной обмотки трансформатора при ωt=0 равно нулю и только при ωt=3° достигнет необходимой величины, при которой тиристоры начнут открываться и начнется процесс регулирования выпрямленного напряжения выпрямителя.The operation of the rectifier at 2, 3 and 4th zones of regulation is carried out by applying voltage from source 2 to the primary winding 1 of the transformer. Next, sections 3, 4 and 5 apply voltage to the midpoints of the chains of the thyristor arms 10-11, 12-13, 14-15, 16-17 (see Fig. 1). The process of regulating the rectifier voltage in these zones is due to the supply of control signals with phase α = 0, α = π to the single-phase thyristors in the first and second half cycles, corresponding to these half periods and the zone number of the two shoulders of the bridge of each previous zone (for example, 2 th zone - shoulders 12, 15 and 13, 14, on the 3rd zone - shoulders 14, 17 and 15, 16, on the 4th zone - shoulders 12, 17 and 13, 16), as well as control signals with phase α reg on the thyristors of one shoulder of the other bridge, forming the next zone (on the 2nd zone - shoulder 10 and 11, on the 3rd zone - shoulder 12 and 13, on the 4th zone - shoulder 10 and 11). Despite the supply of control signals with phase α = 0 (i.e. at time ωt = 0), the single-phase thyristors of the two arms of the bridge of each previous zone are unlocked somewhat later in time (approximately at the time moment ωt = 3 °), due to the fact that the voltage of the transformer secondary winding sections applied to the anodes of the thyristors at ωt = 0 is zero and only at ωt = 3 ° reaches the required value at which the thyristors will begin to open and the rectifier voltage regulation process will begin.

На фиг. 2, б представлены процессы работы выпрямителя на 4-й зоне. Открытие на 4-й зоне в первом и втором полу периодах напряжения тиристоров плеч 12, 17 и 13, 16, на которые подаются сигналы управления с фазой α=0, α=π, приводит к возникновению на шинах 20 и 21 (выходные выводы) выпрямителя выпрямленного напряжения, положительный потенциал которого находится на шине 20, а отрицательный на шине 21. Выпрямленное напряжение, полученное на шинах 20 и 21 является обратным (отрицательным) для цепочки 24 (диода 22 и транзистора 23), способным запереть цепочку 24 из диода 22 и транзистора 23. Несмотря на приложение к цепочке 24 обратного напряжения для надежного выключения транзистора 23 на его базу подают запирающий сигнал в моменты времени ωt=10°, ωt=π+10°, в результате чего транзистор 23 начнет закрываться (коммутировать) на интервале времени, равном углу γр регулируемой коммутации. Открытие диода 22 и транзистора 23 происходит благодаря подаче на коллектор транзистора 23 положительного потенциала ЭДС самоиндукции, наведенной в индуктивности цепи 25 выпрямленного тока, и подаче на базу транзистора 23 отпирающего сигнала управления с фазой α=0, π. В свою очередь открытие диода 22 и транзистора 23 заставляет коммутировать (закрываться) тиристоры плеч 11, 16 в первом полупериоде и плеч 10, 17 во втором полупериоде, которые были открыты ранее в предыдущем полупериоде напряжения благодаря подаче на них соответственно импульсов управления с фазой αрег и α=0. Через открытые диод 22 и транзистор 23 на интервале времени, равном углу γ, происходит перевод накопленной в индуктивности цепи 25 энергии выпрямленного тока в потребитель - электрическую машину 27, работающую двигателем при выпрямительном режиме преобразователя. Это приводит также, как и на 1-й зоне, к увеличению коэффициента мощности выпрямителя на 2, 3 и 4-й зонах выпрямителя. Последовательное подключение к диоду 22 транзистора 23, который своим выключением в каждом полупериоде бесконтактно отключает цепочку 24 от анодной шины 21 преобразователя, приводит к повышению надежности работы преобразователя в режиме выпрямителя на 2, 3 и 4-й зонах.FIG. 2b shows the processes of operation of the rectifier in the 4th zone. Opening on the 4th zone in the first and second floor voltage periods of the thyristors of the shoulders 12, 17 and 13, 16, to which control signals are applied with the phase α = 0, α = π, leads to the occurrence of tires 20 and 21 (output) the rectifier of the rectified voltage, the positive potential of which is located on the bus 20, and the negative potential on the bus 21. The rectified voltage obtained on the buses 20 and 21 is the opposite (negative) for the chain 24 (diode 22 and transistor 23) capable of locking the chain 24 from the diode 22 and the transistor 23. Despite the application to the chain 24 of the reverse voltage for reliable switching off of the transistor 23 to its base serves a locking signal at times ωt = 10 °, ωt = π + 10 °, with the result that the transistor 23 will begin to close (switch) for a time interval equal to the angle γ p adjustable switching. The opening of the diode 22 and the transistor 23 occurs due to the supply to the collector of the transistor 23 of a positive self-induced emf potential induced in the inductance of the rectified current circuit 25, and to the triggering of the control signal with the phase α = 0, π to the base of the transistor 23. In turn, the opening of the diode 22 and the transistor 23 causes the thyristors of the shoulders 11, 16 to switch (close) in the first half-period and the shoulders 10, 17 in the second half-period, which were previously opened in the previous half-period of the voltage due to the supply of respectively control pulses to the phase α reg and α = 0. Through the open diode 22 and the transistor 23 on the time interval equal to the angle γ, the energy of the rectified current accumulated in the inductance of the circuit 25 is transferred to the consumer - the electric machine 27, which operates as a motor in the rectifier mode of the converter. This also leads, as in the 1st zone, to an increase in the power factor of the rectifier at the 2nd, 3rd and 4th zones of the rectifier. Serial connection to the diode 22 of the transistor 23, which, by switching off in each half-period, disconnects the chain 24 from the anode bus 21 of the converter without contact, leads to an increase in the reliability of the converter in the rectifier mode at 2, 3 and 4th zones.

Работа инвертора на 1-й зоне осуществляется путем перевода цепи 25 выпрямленного тока преобразователя из режима потребителя (двигатель 27 постоянного тока с последовательным возбуждением и сглаживающий реактор 26) в режим источника напряжения постоянного тока (генератор 27 постоянного тока с независимым возбуждением, вращение якоря которого осуществляется через механический редуктор от вращения колесных пар электровоза, и сглаживающий реактор 26). Положительный потенциал «+» напряжения генератора 27 прикладывается к анодной шине 21, а его отрицательный потенциал «-» через сглаживающий реактор 26 прикладывается к катодной шине 20. От источника питания сети 2 на первичную обмотку 1 трансформатора подается однофазное переменное напряжение. Далее секция 4 его вторичной обмотки подает напряжение на средние точки цепочек тиристорных плеч 12-13 и 14-15 инвертора. Благодаря соответствующему управлению тиристорами указанных плеч на шинах 20 и 21 возникает выпрямленное напряжение с положительным потенциалом на шине 21 и отрицательным потенциалом на шине 20. В результате преобразователь приобретает режим работы однофазного зависимого от частоты напряжения сети (ведомого сетью) инвертора, в котором напряжение генератора по величине должно быть несколько больше выпрямленного напряжения инвертора. За счет этой разницы величин напряжений постоянный ток генератора 27 через тиристоры плеч 13, 14 в первом полупериоде и 12, 15 во втором полупериоде напряжения сети поступает в обмотку секции 4, а затем путем трансформации в первичную обмотку 1 трансформатора и далее в сеть. С помощью независимого возбуждения генератора такое условие всегда выполняется и через инвертор происходит преобразование (инвертирование) постоянного тока генератора в переменный ток сети.The operation of the inverter in the 1st zone is carried out by transferring the rectified converter circuit 25 from the consumer mode (DC motor 27 with sequential excitation and smoothing reactor 26) to the DC voltage source mode (DC generator 27 with independent excitation, rotation of the armature through a mechanical reducer from the rotation of the wheelset of an electric locomotive, and a smoothing reactor 26). The positive potential of the “+” voltage of the generator 27 is applied to the anode bus 21, and its negative potential “-” through the smoothing reactor 26 is applied to the cathode bus 20. From the power source of the network 2 to the primary winding 1 of the transformer a single-phase AC voltage is applied. Further, section 4 of its secondary winding supplies voltage to the midpoints of the chains of the thyristor arms 12-13 and 14-15 of the inverter. Due to the corresponding control of the thyristors of these shoulders on the tires 20 and 21, a rectified voltage occurs with a positive potential on the bus 21 and a negative potential on the bus 20. As a result, the converter acquires a single-phase frequency-dependent voltage of the network (driven by the network) of the inverter, in which the generator voltage the value should be slightly greater than the inverter rectified voltage. Due to this difference in the voltage values, the direct current of the generator 27 through the thyristors of the shoulders 13, 14 in the first half-period and 12, 15 in the second half-period of the network voltage enters the winding of section 4, and then by transforming into the primary winding 1 of the transformer and further into the network. With the help of independent generator excitation, such a condition is always fulfilled and the inverter converts (inverts) the generator's current into alternating current of the network through the inverter.

Рассмотрим процесс регулирования выпрямленного напряжения инвертора на 1-й зоне (см. фиг. 3, а). В первом полупериоде напряжения сети, обозначенном на фиг. 1 сплошной стрелкой, происходит подача отпирающих сигналов управления с фазой β=0 на однофазные тиристоры плеч 13 и 14, на аноды которых поступает положительный потенциал «+» напряжения генератора 27. В результате открытия в первом полупериоде, соответствующем сплошной стрелке, плеч 13 и 14 возникает режим инвертирования по контуру тока: «+» генератора 27 - тиристорное плечо 13 - секция 4 - тиристорное плечо 14 - сглаживающий реактор 26 - «-» генератора 27. Далее в этом полупериоде подается отпирающий сигнал управления с фазой βрег на однофазное тиристорное плечо 15, которое своим открытием закрывает плечо 13, т.е. происходит процесс фазовой коммутации на интервале γр между плечами 15 (открывается) и 13 (закрывается). Благодаря открытию плеча 15 на интервале γбуф образуется буферный контур разряда электромагнитной энергии сглаживающего реактора 26 и генератора 27: «+» генератора 27 - плечо 15 - плечо 14 - сглаживающий реактор 26 - «-» генератора 27. Затем происходит подача отпирающего сигнала управления с фазой β=π-20° на базу транзистора 23. В результате открытия транзистора 23 и диода 22 через цепочку 24 возникает новая цепь разряда энергии сглаживающего реактора 26 и генератора 27, которая является параллельной цепи буферного контура, образованного ранее открытыми плечами 14 и 15. Через цепочку 24 начинает протекать значительный ток в силу малого сопротивления цепи, который увеличивает ток в генераторе 27. Включение цепочки 24 также приводит к закрытию плеч 14 и 15. Далее в момент времени ωt=π происходит подача запирающего сигнала на базу транзистора 23, в результате чего цепочка 24 выключается и через нее прекращается протекание тока. Выключение цепочки 24 создает потенциальные условия для включения тиристорных плеч 12 и 15. Для этого на плечи 12 и 15 подаются отпирающие сигналы управления с фазой β=π, в результате чего они открываются. С этого момента во втором полупериоде, соответствующем пунктирной стрелке, начинается второй цикл инвертирования постоянного тока генератора в переменный ток секции 4 трансформатора и далее в ток сети. Процессы работы инвертора в этом втором цикле подобны описанному выше с той лишь разницей, что процесс инвертирования происходит через плечи 12 и 15, а процесс протекания тока по буферному контуру происходит через плечи 12 и 13. Последовательное подключение к диоду 22 транзистора 23, который своим выключением в каждом полупериоде напряжения бесконтактно отключает цепочку 24 от анодной шины 21 преобразователя, приводит к повышению надежности работы преобразователя в режиме инвертора на 1-й зоне.Consider the process of regulating the rectified voltage of the inverter in the 1st zone (see Fig. 3, a). In the first half period of the mains voltage, indicated in FIG. 1 solid arrow, supplying unlocking control signals with phase β = 0 to single-phase thyristors of shoulders 13 and 14, the anodes of which receive a positive potential “+” of generator voltage 27. As a result of opening in the first half-period, corresponding to a solid arrow, shoulders 13 and 14 Inverting mode occurs on the current contour: “+” generator 27 - thyristor arm 13 - section 4 - thyristor arm 14 - smoothing reactor 26 - “-” generator 27. Next in this half-period a triggering control signal with the β reg phase is applied to the single-phase thyristor the shoulder 15, which by its opening closes the shoulder 13, i.e. the process of phase switching takes place on the interval γ p between the shoulders 15 (opens) and 13 (closes). Due to the opening of the shoulder 15 on the γ buf interval, a buffer circuit is formed for discharging the electromagnetic energy of the smoothing reactor 26 and generator 27: “+” generator 27 - shoulder 15 - shoulder 14 - smoothing reactor 26 - “-” generator 27. Then the unlocking control signal with phase β = π-20 ° to the base of the transistor 23. As a result of opening the transistor 23 and diode 22 through the chain 24, a new energy discharge circuit of the smoothing reactor 26 and the generator 27 is formed, which is parallel to the circuit of the buffer circuit formed by previously opened heals 14 and 15. Significant current flows through the chain 24 due to the low resistance of the chain, which increases the current in the generator 27. Turning on the chain 24 also causes the shoulders 14 and 15 to close. Then, at the time ωt = π, the locking signal is applied to the base the transistor 23, as a result of which the chain 24 is turned off and current flows through it. Turning off the chain 24 creates potential conditions for turning on the thyristor arms 12 and 15. To do this, unlock control signals with the phase β = π are supplied to the shoulders 12 and 15, as a result of which they open. From this moment in the second half-cycle, corresponding to the dotted arrow, the second cycle of inverting the generator's direct current into alternating current of section 4 of the transformer and further into the network current begins. The processes of the inverter in this second cycle are similar to that described above with the only difference that the inverting process takes place through the shoulders 12 and 15, and the current flowing through the buffer circuit takes place through the shoulders 12 and 13. Serial connection to the diode 22 of the transistor 23, which is turned off in each half-period of the voltage, it disconnects without contact the chain 24 from the anode bus 21 of the converter, leading to an increase in the reliability of the converter in the inverter mode in the 1st zone.

Работа инвертора на 2, 3 и 4-й зонах осуществляется путем перевода цепи 25 выпрямленного тока преобразователя из режима потребителя (двигатель 27 постоянного тока с последовательным возбуждением и сглаживающий реактор 26) в режим источника напряжения постоянного тока (генератор 27 постоянного тока с независимым возбуждением, вращение якоря которого осуществляется через механический редуктор от вращения колесных пар электровоза, и сглаживающий реактор 26). Положительный потенциал «+» напряжения генератора 27 прикладывается к анодной шине 21, а его отрицательный потенциал «-» через сглаживающий реактор 26 прикладывается к катодной шине 20. От источника питания сети 2 на первичную обмотку 1 трансформатора подается однофазное переменное напряжение. Далее секции 3, 4 и 5 вторичной обмотки трансформатора подают напряжение на средние точки цепочек тиристорных плеч 10-11, 12-13, 14-15, 16-17 инвертора. Благодаря соответствующему управлению тиристорами указанных плеч на шинах 21 и 20 возникает выпрямленное напряжение инвертора с положительным потенциалом на шине 21 и отрицательным потенциалом на шине 20. В результате инвертор приобретает режим работы однофазного зависимого от частоты напряжения сети (ведомого сетью) инвертора, в котором напряжение генератора по величине должно быть несколько больше выпрямленного напряжения инвертора. За счет этой разницы величин напряжений постоянный ток генератора 27 через тиристоры плеч инвертора поступает в обмотки секций вторичной обмотки, а затем путем трансформации в первичную обмотку 1 трансформатора и далее в сеть. С помощью независимого возбуждения генератора такое условие всегда выполняется и через инвертор происходит преобразование (инвертирование) постоянного тока генератора в переменный ток сети.The operation of the inverter in zones 2, 3 and 4 is carried out by transferring the rectified converter current circuit 25 from consumer mode (DC motor 27 with series excitation and smoothing reactor 26) to DC voltage source mode (DC generator 27 with independent excitation, the rotation of the armature of which is carried out through a mechanical reducer from the rotation of the wheelset of an electric locomotive, and a smoothing reactor 26). The positive potential of the “+” voltage of the generator 27 is applied to the anode bus 21, and its negative potential “-” through the smoothing reactor 26 is applied to the cathode bus 20. From the power source of the network 2 to the primary winding 1 of the transformer a single-phase AC voltage is applied. Next, sections 3, 4 and 5 of the secondary winding of the transformer supply voltage to the midpoints of the chains of the thyristor arms 10-11, 12-13, 14-15, 16-17. Due to the corresponding control of the thyristors of these shoulders on buses 21 and 20, a rectified inverter voltage occurs with a positive potential on the bus 21 and a negative potential on the bus 20. As a result, the inverter acquires the operation mode of a single-phase inverter-dependent network voltage (driven by the network), in which the generator voltage the value should be slightly higher than the inverter rectified voltage. Due to this difference in voltage values, the direct current of the generator 27 through the thyristors of the inverter arms enters the windings of the secondary winding sections, and then, by transforming the transformer into the primary winding 1 and further into the network. With the help of independent generator excitation, such a condition is always fulfilled and the inverter converts (inverts) the generator's current into alternating current of the network through the inverter.

Рассмотрим процесс регулирования выпрямленного напряжения инвертора, например, на 4-й зоне (см. фиг. 3, б). В первом полупериоде напряжения по сплошной стрелке начинается первый цикл работы инвертора, заключающийся в том, в момент времени ωt=0 отпираются тиристоры плеч 11 и 16 путем подачи на них отпирающих сигналов управления с фазой β=0. В момент времени ωt=π-βрег открывается тиристор плеча 13 благодаря подачи на его управляющий электрод отпирающего сигнала с фазой βрег. В результате открытия тиристора плеча 13 происходит закрытие (коммутация) тиристора плеча 11 и процесс инвертирования продолжается уже через тиристоры плеч 13 и 16. В момент времени ωt=π-20° транзистор 23 открывается под действием прямого напряжения генератора и подачи на его базу отпирающего сигнала управления с фазой β=π-20° и через цепочку 24 возникает новая цепь с малым сопротивлением (сумма прямых сопротивлений транзистора и диода), которая является параллельной цепи инвертора, состоящей из тиристоров плеч 13, 16 и обмоток секций 4, 5 трансформатора (эта цепь имеет значительно большее сопротивление). Через цепочку 24 начнет протекать значительно больший ток генератора в силу малого сопротивления цепи, чем через цепь инвертора. В тоже время ток в цепи тиристоров плеч 13, 16 и обмоток секций 4, 5 начнет резко снижаться в силу ее большого сопротивления, чем в цепи цепочки 24, что будет способствовать более быстрому закрытию тиристоров плеч 13, 16. Это позволяет устанавливать в инверторе малую величину опережающего угла β, который уменьшает величину угла ϕ, а значит, увеличивает величину коэффициента мощности инвертора. В момент времени ωt=π подается запирающий сигнал на базу транзистора 23. В результате диод 22 и транзистор 23, которые были открыты с момента времени ωt=π-20°, начинают закрываться. Также в момент времени ωt=π на тиристоры плеч 10 и 17 подаются отпирающие сигналы, в результате чего они открываются и во втором полупериоде начинает осуществляться новый цикл процесса инвертирования тока генератора в сеть через тиристоры плеч 10, 17 и обмотки секций 3, 4, 5 трансформатора. В момент времени ωе=2π-βрег открывается тиристор плеча 12 благодаря подачи на его управляющий электрод отпирающего сигнала с фазой βрег. В результате открытия тиристора плеча 12 происходит закрытие (коммутация) тиристора плеча 10 и процесс инвертирования продолжается уже через тиристоры плеч 12 и 17. Далее в момент времени ωt=2π-20° на базу транзистора 23 подается отпирающий сигнал, в результате которого включается цепочка 24. Включение цепочки приводит к выключению плеч 12 и 17. Далее в момент времени ωt=2π на базу транзистора 23 подается запирающий сигнал управления, в результате которого цепочка 24 выключается. С этого момента начинается следующий цикл инвертирования, процессы которого подобны описанным выше. Последовательное подключение к диоду 22 транзистора 23, который своим выключением бесконтактно отключает цепочку 24 от анодной шины 21 преобразователя, приводит к повышению надежности работы преобразователя в режиме инвертора на 4-й зоне.Consider the process of regulating the rectified voltage of the inverter, for example, in the 4th zone (see Fig. 3, b). In the first half-period of the voltage along the solid arrow, the first cycle of the inverter begins, consisting in that, at the time ωt = 0, the thyristors of the shoulders 11 and 16 are unlocked by supplying unlocking control signals with phase β = 0 on them. At time ωt = π-β reg , the thyristor of the shoulder 13 is opened due to the supply to its control electrode of a trigger signal with a phase β reg. As a result of opening the thyristor of the shoulder 13, the thyristor of the shoulder 11 is closed (switched) and the inverting process continues through the thyristors of the shoulders 13 and 16. At the time ωt = π-20 °, the transistor 23 opens under the action of the generator's forward voltage and supplying the unlocking signal to its base control with phase β = π-20 ° and through the chain 24 a new circuit with low resistance (the sum of the direct resistance of the transistor and diode) arises, which is parallel to the inverter circuit, consisting of thyristors of shoulders 13, 16 and windings of sections 4, 5 transformer Ora (this chain has a much greater resistance). Through the chain 24, a much larger generator current will flow due to the low resistance of the circuit than through the inverter circuit. At the same time, the current in the thyristor circuit of the shoulders 13, 16 and the windings of sections 4, 5 will begin to decrease dramatically due to its greater resistance than in the circuit of the chain 24, which will contribute to a faster closure of the thyristors of the shoulders 13, 16. This allows you to install a small the value of the leading angle β, which reduces the angle ϕ, and therefore, increases the value of the inverter power factor. At the time ωt = π, a locking signal is applied to the base of the transistor 23. As a result, the diode 22 and the transistor 23, which have been open since the time ωt = π -20 °, begin to close. Also, at the time ωt = π, the thyristors of the shoulders 10 and 17 are turned on unlocking signals, as a result of which they open and in the second half-period a new cycle of inverting the generator current into the network through the thyristors of the shoulders 10, 17 and windings of sections 3, 4, 5 begins transformer. At time ωe = 2π-β reg , the thyristor of the arm 12 is opened due to the supply of a trigger signal to the control electrode with phase β reg. As a result of opening the thyristor of the shoulder 12, the thyristor of the shoulder 10 is closed (switched) and the inverting process continues through the thyristors of the shoulders 12 and 17. Then, at the time ωt = 2π-20 °, an unlocking signal is applied to the base of the transistor 23, as a result of which the chain 24 turns on Turning on the chain leads to turning off the shoulders 12 and 17. Next, at the time ωt = 2π, a control locking signal is applied to the base of transistor 23, as a result of which the chain 24 is turned off. From this point on, the next inversion cycle begins, the processes of which are similar to those described above. Serial connection to the diode 22 of the transistor 23, which by switching off contactlessly disconnecting the chain 24 from the anode bus 21 of the converter, leads to an increase in the reliability of the converter in the inverter mode in the 4th zone.

Процессы работы преобразователя в режимах выпрямителя и инвертора на всех зонах регулирования, описанные в заявочных материалах, были получены путем математического моделирования силовой схемы электровоза типа ВЛ80Р.The processes of operation of the converter in the rectifier and inverter modes on all control zones described in the application materials were obtained by mathematical modeling of a VL80R type electric locomotive power circuit.

Процессы моделирования показали, что по сравнению с преобразователем-прототипом коэффициент мощности предлагаемого преобразователя на 4-й зоне регулирования при номинальной нагрузке в режиме выпрямителя увеличился с 0,86 до 0,89, а в режиме инвертора с 0,82 до 0,87.Simulation processes showed that, compared with the prototype converter, the power factor of the proposed converter in the 4th control zone at nominal load in rectifier mode increased from 0.86 to 0.89, and in inverter mode from 0.82 to 0.87.

Claims (1)

Способ управления многозонным выпрямительно-инверторным преобразователем однофазного переменного тока, содержащим несколько зон на основе параллельных тиристорных мостов, заключающийся в увеличении коэффициента мощности и повышении надежности работы преобразователя в режимах выпрямителя и инвертора при регулировании им выпрямленного напряжения, что осуществляют путем шунтирования цепи выпрямленного тока преобразователя цепочкой, включенной между катодной и анодной шинами преобразователя и собранной на основе неуправляемого вентиля - диода, присоединенного катодом диода к катодной шине, отличающийся тем, что в цепочку дополнительно включают последовательно с диодом управляемый полупроводниковый прибор - транзистор или другой полностью управляемый электронный ключ, присоединенный своим коллектором к анодной шине, причем в каждом полупериоде напряжения сети шунтирование цепи выпрямленного тока преобразователя цепочкой осуществляют путем включения транзистора, управление которым происходит с помощью подачи на его базу отпирающего сигнала управления в режиме выпрямителя в моменты времени ωt=0 в первом полупериоде, ωt=π во втором полупериоде напряжения и в режиме инвертора в моменты времени ωt=π-20 электрических градусов в первом полупериоде, ωt=2π-20 электрических градусов во втором полупериоде напряжения, а бесконтактное отключение цепочки осуществляют путем выключения транзистора, управление которым происходит с помощью подачи на его базу запирающего сигнала управления в режиме выпрямителя на первой зоне регулирования в моменты времени ωt=αрег в первом полупериоде, ωt=π+αрег во втором полупериоде напряжения и на остальных зонах выше первой в моменты времени ωt=10 электрических градусов в первом полупериоде, ωt=π+10 электрических градусов во втором полупериоде напряжения, а в режиме инвертора на всех зонах в моменты времени ωt=π в первом полупериоде, ωt=2π во втором полупериоде напряжения.The method of controlling a multi-zone single-phase alternating current rectifier-inverter converter containing several zones based on parallel thyristor bridges, which consists in increasing the power factor and improving the reliability of the converter in rectifier and inverter modes when adjusting the rectified voltage by it, which is accomplished by shunting the rectified converter current by a chain connected between the cathode and anode bus transducer and collected on the basis of uncontrolled a zero - diode connected to the cathode bus by the cathode of the diode, characterized in that the controlled semiconductor device - a transistor or another fully controlled electronic switch connected by its collector to the anode bus - is additionally connected in series with the diode, and shunting the rectified circuit in each half-period of the network voltage the current of the converter circuit is carried out by turning on the transistor, which is controlled by applying to the base of the unlocking control signal in the mode e rectifier at times ωt = 0 in the first half period, ωt = π in the second half period of voltage and in the inverter mode at times ωt = π-20 electrical degrees in the first half period, ωt = 2π-20 electrical degrees in the second half period of voltage, and contactless disconnection of the chain is carried out by turning off the transistor, which is controlled by supplying to its base a locking control signal in the rectifier mode on the first control zone at times ωt = α reg in the first half period, ωt = π + α reg in the second half The voltage period and the rest of the zones above the first one at time ωt = 10 electrical degrees in the first half period, ωt = π + 10 electrical degrees in the second half period of voltage, and in the inverter mode on all zones at time instants ωt = π in the first half period, ωt = 2π in the second half period of the voltage.
RU2018121872A 2018-06-13 2018-06-13 Control method of multi-zone rectifier-inverter converter of single-phase alternating current RU2689786C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018121872A RU2689786C1 (en) 2018-06-13 2018-06-13 Control method of multi-zone rectifier-inverter converter of single-phase alternating current

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018121872A RU2689786C1 (en) 2018-06-13 2018-06-13 Control method of multi-zone rectifier-inverter converter of single-phase alternating current

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2689786C1 true RU2689786C1 (en) 2019-05-29

Family

ID=67037552

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018121872A RU2689786C1 (en) 2018-06-13 2018-06-13 Control method of multi-zone rectifier-inverter converter of single-phase alternating current

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2689786C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2728891C1 (en) * 2019-12-16 2020-07-31 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) Rectifier-inverter converter of electric stock and method of its control in regenerative braking mode
RU2813219C1 (en) * 2023-02-03 2024-02-08 Общество с ограниченной ответственностью "Электромеханика и диагностика машин и механизмов" Rectifier converter and method for controlling rectifier converter

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1577049A1 (en) * 1988-05-30 1990-07-07 Новосибирский электротехнический институт Dc electric drive
RU2322749C1 (en) * 2006-11-20 2008-04-20 ГОУ ВПО Дальневосточный государственный университет путей сообщения МПС России (ДВГУПС) Method for control of multizone rectifier of single-phase alternating current
US20120227616A1 (en) * 2009-12-18 2012-09-13 Mitsubishi Electric Corporation Electric train drive control device
GB2493308A (en) * 2012-11-06 2013-01-30 Sevcon Ltd Controlling a DC series motor using a three phase inverter
RU2487458C2 (en) * 2008-03-19 2013-07-10 Сименс Акциенгезелльшафт Method of control for multiphase alternating-current rectifier with distributed energy storage units at low output frequencies
RU2561068C1 (en) * 2014-05-13 2015-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) Method to control dependent inverter of single-phase ac current
RU2561913C1 (en) * 2014-04-18 2015-09-10 Станислав Васильевич Власьевский Control method for multizone reversible converter of single-phase direct current

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1577049A1 (en) * 1988-05-30 1990-07-07 Новосибирский электротехнический институт Dc electric drive
RU2322749C1 (en) * 2006-11-20 2008-04-20 ГОУ ВПО Дальневосточный государственный университет путей сообщения МПС России (ДВГУПС) Method for control of multizone rectifier of single-phase alternating current
RU2487458C2 (en) * 2008-03-19 2013-07-10 Сименс Акциенгезелльшафт Method of control for multiphase alternating-current rectifier with distributed energy storage units at low output frequencies
US20120227616A1 (en) * 2009-12-18 2012-09-13 Mitsubishi Electric Corporation Electric train drive control device
GB2493308A (en) * 2012-11-06 2013-01-30 Sevcon Ltd Controlling a DC series motor using a three phase inverter
RU2561913C1 (en) * 2014-04-18 2015-09-10 Станислав Васильевич Власьевский Control method for multizone reversible converter of single-phase direct current
RU2561068C1 (en) * 2014-05-13 2015-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) Method to control dependent inverter of single-phase ac current

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2728891C1 (en) * 2019-12-16 2020-07-31 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) Rectifier-inverter converter of electric stock and method of its control in regenerative braking mode
RU2813219C1 (en) * 2023-02-03 2024-02-08 Общество с ограниченной ответственностью "Электромеханика и диагностика машин и механизмов" Rectifier converter and method for controlling rectifier converter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2322749C1 (en) Method for control of multizone rectifier of single-phase alternating current
US8824179B2 (en) Soft-switching high voltage power converter
US10044278B2 (en) Power conversion device
US9252681B2 (en) Power converter with a first string having controllable semiconductor switches and a second string having switching modules
CN102379081B (en) Power conversion apparatus
RU2561913C1 (en) Control method for multizone reversible converter of single-phase direct current
RU2689786C1 (en) Control method of multi-zone rectifier-inverter converter of single-phase alternating current
RU2716493C1 (en) Control method of multi-zone rectifier-inverter converter of single-phase alternating current
RU192613U1 (en) DEVICE FOR INCREASING POWER RECTIFIER OF RECTIFIER-INVERTER CONVERTER OF SINGLE-PHASE AC
RU2341002C1 (en) Method of inverter control
RU2418354C1 (en) Grid-controlled inverter of single-phase alternating current
RU2740639C1 (en) Control method of multi-zone rectifier-inverter converter of single-phase alternating current
RU2561068C1 (en) Method to control dependent inverter of single-phase ac current
RU2534749C1 (en) Reversible frequency converter
Vlas’ evskii et al. Emergency operation processes in the thyristor rectifier of an alernating current electric locomotive
RU2737075C1 (en) Method for control of network switching of thyristor arms of rectifier-inverter converter
RU54704U1 (en) MULTI-ZONE AC SINGLE RECTIFIER
RU2540110C2 (en) Reversible frequency converter
RU2454782C1 (en) Frequency converter control method
RU2368060C1 (en) Monophase direct current converter
CN1414691A (en) No-harmonic wave pollution high voltage frequency converter energy back feed device and its method
JP2618931B2 (en) Power converter
RU2728891C1 (en) Rectifier-inverter converter of electric stock and method of its control in regenerative braking mode
Raju An SCR-based regenerative converter for VSI drives
RU2573821C2 (en) Method of control in mode of regenerative braking of multizonal rectifying and inverting converter

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200614