SU1091292A1 - Выпр мительно-инверторный преобразователь - Google Patents

Abstract

ВЫПРЯМИТЕЛЬНО-1тВЕРТОРНЫЙ. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий силовой трансформатор, вторична  обмотка которого выполнена из двух секций, шунтированных конденсаторами, и соединена с выводами дл  подключени  нагрузки через выпр мительный тиристорный мост, анодна  группа плеч которого соединена с анодом первого дополнительного тирис тора, а катодна  с катодом в.торрго дополнительного тиристора , узел принудительной коммута ции, выполненный в виде коммутирующего конденсатора, соединенного одним вьшодом с катодом первого дополнительного тиристора, а другим со средней точкой вторичной обмотки трансформатора, и цепь из последовательно включенных тиристора и дроссел , подключенных параллельно коммутирующему конденсатору, отличающийс  тем, что, с целью повыпени  коэффициента мощности путем осуществлени  принудительной комkn мутации всех плеч тиристорного моста и обоих дополнительных тиристоров, анод второго дополнительного тиристора соединен с катодом первого дополнительного тиристора.

Description

Изобретение относитс  к силовой тиристорной преобразовательной технике и предназначено, в основном, дл  «использовани  на железнодорожном подвижном составе в качестве главного преобразовател  переменного тока в посто нный (в режиме т ги J и обратно (в режиме рекуперативного торможени ).

Известен вьшр мительно-инверторный преобразователь, содержащий силовой трансформатор, вторична  обмотка которого разделена на две секции , управл емый мост, два плеча с принудительной коммутацией, на выход которого подключены т говые двигатели , причем к выходным зажимам подключена цепочка управл емых вентилей , средн   точка которых соединена со средней точкой трансформатора и св зана через блок принудительной коммутации с одним из зажимов цепи т говых двигателей, параллельно каждой из вторичных полуобмоток трансформатора включен отдельный конденсатор J.

Недостатком устройства  вл етс  наличие трех отдельных узлов принудительной коммутации.

Наиболее близким к предлагаемому по технической суцности:  вл етс  выпр мительно-инверторный преобразователь , содержащий силовой трансформатор , вторична  обмотка которого выполнена из двух секций, шунтированных конденсаторами, и соединена с вы .водами дл  подключени  нагрузки через выпр мительный тиристорный мост анодна  группа плеч которого соединена с анодом первого дополнительного тиристора, а катодна  - с катодом второго дополнительного тиристора , узел принудительной коммутации, выполненный в виде коммутирующего конденсатора, соединенного одним выводом с катодом первого дополнительного тиристора, а другим - со средней точкой вторичной обмотки трансформатора , и цепь из последовательно включенных тиристора и дроссел ,, подключенных параллельно коммутирующему конденсатору C2j.

Недостатком известного устройства  вл етс  отсутствие принудительной коммутации двух тиристорных плеч и второго дополнительного тиристора,, цл  надежной работы которых моменты их переключений ограничиваютс  некоторыми предельными значени ми, чтЫ

снижает коэффициент мощности преобразовател .

Цель изобретени  - повьшение коэффициента мощности преобразовател  путем осуществлени  принудительной коммутации всех плеч тиристорного моста и обоих дополнительных тиристоров .

Дл  достижени  указанной цели в вьтр мительно-инверторном преобразователе , содержащем силовой трансформатор , вторична  обмотка которого выполнена из двух секций, щунтиро-. ванных конденсаторами, и соединена с выводами дл  подключени  нагрузки через выпр мительный тиристорный мост, анодна  группа плеч которого соединена с анодом первого доп-олнительного тиристора, а катодна  - с катодом втйрого дополнительного тиристора , узел принудительной коммутации , выполненный в виде коммутирующего конденсатора, соединенного одним вьшодом с катодом первого дополнительного тиристора, а другим со средней точкой вторичной обмотки трансформатора, и цепь из последовательно включенных тиристора и дроссел , подключенных параллельно коммутирующему конденсатору, анод второго дополнительного тиристора соединен с катодом первого дополнительного тиристора,.

На фиг. 1 изображена принципиальна  схема преобразовател ; на фиг.2временные диаграммы рабочего процесса ( в режиме т ги ),

Выпр мительно-инверторный преобразователь содержит выпр мительный тиристорный мост, состо щей из тиристоров 1-4,через который нагрузка {т говые электрические мащины )5 подключена к вторичной секционированной обмотке 6 силового трансформатора , параллельно каждой секции которой включены конденсаторы 7. Коммутирующий узел, состо щий из коммутирующего конденсатора 8, а также тиристора 9 и дроссел  10,подключен, одним выводом общей точке дополнительных тиристоров 11 и 12, а вторым - к средней точке вторичной обмотки трансформатора 6.

Работа преобразовател  и узла принудительной коммутации в режиме т ги по сн етс  диаграммами на фиг.2

Крива  и представл ет собой кривую на вторичной обмотке 6 силового трансформатора, а крива  i-. - алгебраическую сумму токов в секци х вторичной обмотки 6 силового трансформатора (эта сумма равна приведенному , току первичной обмотки трансфор матора, т.е. току в контактной сети). Интервал времени t соответствует паузе, когда ток нагрузки не протекает по обмоткам трансформатора, а замыкаетс  по плечам вьшр мительного моста с тиристорами 1 и 3. Этот интервал заканчиваетс  подачей управл ющего импульса на дополнительный тиристор 12, при зтом тиристор 3 при нудительно запираетс . . Колебательный процесс за врем  t2 приводит к возрастанию тока до величины тока нагрузки. В этот момент следующим импульсом отпираетс  тиристор 4, а дополнительный тиристор I2 запираетс  суммой напр жени  конденсатора 8 и одной секции трансформатора. Колебательный процесс прекращаетс  и начинаетс  период выпр млени  (через плечи моста с тиристорами 1 и 4 и вторичную 06- мотку 6 трансформатора). Процесс коммутации (интервал вре мени t) сопровождаетс  наложением полупериода собственных колебаний входного контура на кривую вторичного напр жени  U. Изменением фазы подачи первого импульса регулируетс  среднее значе ние выпр мленного напр жени  на т говых машинах. Период времени выпр млени  t заканчиваетс  принудительным запиранием тиристора I с одновременным отпиранием дополнительного тиристора 11. Колебательный про цесс за врем  t. приводит к снижению тока i до относительно небольшой величины принужденного тока конденсаторов 7 В этот момент отпираетс  тиристор 2, а тиристор 11 принудител но запираетс , и ток нагрузки переводитс  в цепь, образованную тирис торами 2 и 4. Колебательный процесс в период коммутации t, также сопровождаетс  наложением полупериода со ственных колебаний в контуре вторич ных обмоток 6 трансформатора и конденсаторов 7 на кривую напр жени  U В следующем полупериоде напр жени  сети отпираетс  дополнительный тиристор 12, затем отпираетс  тиристор 3 и устанавливаетс  период выпр млени  полного напр жени  вторичной обмотки по тиристорам 2 и 3. В конце рассматриваемого полупериода осуществл етс  запирание тиристора 2 с одновременным отпиранием дополнительного тиристора II, а затем отпирание-тиристора 1 с одновременным запиранием тиристора И, в результате чего ток нагрузки выводитс  из вторичной обмотки трансформатора и протекает по тиристорам I и 3 моста. Процесс принудительной коммутации тиристоров происходит следующим образом.. Перед отпиранием дополнительного тиристора 12 коммутирующий конденсатор 8 зар жен напр жением, имеющим пол рность, показанную на фиг.1. Ток нагрузки протекает по тиристорам 1 и 3. При отпирании тиристора 12 в контуре, состо щем из тиристора 3, одной секции вторичной обмотки 6 трансформатора, конденсатора 8 и дополнительного тиристора 12, действует суммарное напр жение ( одного знака ) , способствующее запиранию тиристора 3 и отпиранию тиристора 12. Ток нагрузки (i) мгновенно коммутирует из тиристора 3 в дополнительный ТИРИСТОР.12 и коммутирующий конденсатор 8. По мере разр да коммутирующего конденсатора 8 током нагрузки напр жение на конденсаторе 8 (U-) уменьшаетс , однако на тиристоре 3 сохран етс  достаточно большое обратное напр жение. Так как ток нагрузки (ij.)  вл етс  пульсирую1цим и период коммутации tj происходит всегда при значении ij близком к минимальному, а к максим ,альному значению тока нагрузки, то при одинаковом времени обоих коммутаций конденсатор 8 зар жаетс  больше с пол рностью, показанной на фиг,1, вплоть до срыва принудительной коммутации. Дл  симметрировани  напр жени  на конденсаторе 8 в момент времени tg отпираетс  тиристор 9 и конденсатор 8 разр жаетс  как током нагрузки, так и током i колебательного контура, состо щего из конденсатора 8, тиристора 9 и дроссел  10. Колебательный процесс прекращаетс  в момент достижени  током 12 нулевого значени  (tg). Пол рность напр жени  на конденсаторе 8 измен етс  на противоположную и к моменту окончани  периода t длстигает своего исходного значени . Если величина пульсаций тока нагрузки в процессе работы преобразовател  мен етс , то

момент отпирани  тиристора 9 должен регулироватьс  так, чтобы поддерживать напр жение на конденсаторе 9 симметричным.

В момент окончани  периода t подаетс  отпирающий импульс на тиристор 4, и в контуре из тиристора 4, одной из секций вторичной обмотки 6 трансформатора, конденсатора 8 и дополнительного тиристора 12 начинает действовать напр жение, способствующее запиранию дополнительного тиристора 12 и отпиранию тиристора 4 Ток нагрузки мгновенно коммутирует из дополнительного тиристора 12 в Тиристор 4,

Рассмотрим принудительное запиранив тиристоров 1, 11 и 2. Перед отпиранием дополнительного тиристора 1 1 коммутирзпощий конденсатор 8 зар жен напр жением, имеющим пол рность , обратную показанной на фиг.1, и превосход щим мгновенное значение напр жени  половины вторичной обмотки 6 трансформатора. Ток нагрузки протекает по тиристору 1, вторичной обмотке 6 трансформатора и тиристору 4. При отпирании дополнитель ного тиристора П в контуре, состо щем из тиристора 1, одной из секций бторичной обмотки 6, конденсатора 8 и дополнительного тиристора 11, дейCTieyeT суммарное напр жение, спо собствукнцее запиранию тиристора 1 и отпиранию дополнительного тиристора 11, поэтому ток нагрузки мгновенно коммутирует из тиристора 1 в тиристор 11 и коммутирукиций ковденсатор 8. По мере разр да конденсатора 8 током нагрузки напр жение на нем (Uj) уменьшаетс j однако на тиристоре 1 сохран етс  обратное напр жение в течение времени, достаточного дл  восстановлени  запирающих свойств тиристора. Дальнейшее, протекание тока нагрузки через кон

денсатор 8 приводит к изменению пол рности напр жени  на нем и к моменту окончани  периода t зто напр жение достигает своего исходного значени , но с пол рностью, как показано .КБ момент окончани  периода t ; подаетс  отпирающий импульс на тиристор 2. Тогда в контуре , образованном тиристором 2, одной из секций вторичной обмотки 6, коммутирующим конденсатором 8 и дополнительным тиристором 11 действует напр жение, запирающее тиристор 11 и отпирающее тиристор 2, и ток нагрузки мгновенно коммутирует из дополнительного тиристора 1I в плечо моста с тиристором 2.

Ограничением нагрузочное способности рассмотренного коммутирующего узла  вл етс  амплитуда напр жени  на коммутирующем конденсаторе 8, емкость которого следует выбирать такой , чтобы избежать перенапр жений на тиристорах преобразовател  при максимальной нагрузке.

Технические преимущества предлагаемого преобразовател  состо т в том, что увеличиваетс  коэффициент мощности вследствие исключени  необходимых при естественной коммутации ограничений предельных,по услови м надежности коммутации, моментов переключени  тиристоров 3 и 4, и дополнительного тиристора 12, улучшаютс  массогабаритные показатели и потери в дросселе 10 в св зи с тем, что через него происходит не весь, а лишь частичный перезар д конденсатора 8, определ емый величиной пульсаций тока нагрузки i.

Экономический эффект от применени  изобретени  складьгоаетс  из экономии энергии за счет уменьшени  потерь энергии в устройствах элек5 троснабжени  при повьопении коэффициента мощности преобразовател .

Claims (1)

1. ВЫПРЯМИТЕЛЬНО-ИНВЕРТОРНЫЙ. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий силовой трансформатор, вторичная обмотка которого выполнена из двух секций, шунтированных конденсаторами, и соединена с выводами для подключения нагрузки через выпрямительный тиристорный мост, анодная группа плеч которо- го соединена с анодом первого дополнительного тиристора, а катодная с катодом второго дополнительного тиристора, узел принудительной коммутации , выполненный в виде коммутирующего конденсатора, соединенного одним выводом с катодом первого дополнительного тиристора, а другим со средней точкой вторичной обмотки трансформатора, и цепь из последовательно включенных тиристора и дросселя, подключенных параллельно коммутирующему конденсатору, отличающийся тем, что, с целью повыпения коэффициента мощности путем осуществления принудительной ком- Sg мутации всех плеч тиристорного моста и обоих дополнительных тиристоров, анод второго дополнительного тиристора соединен с катодом первого дополнительного тиристора.