SU1365314A1 - Выпр мительно-инверторный преобразователь - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области электротехники и может быть использовано в электроподвижном составе железных дорог переменного тока. Цель изобретени  - упрощение, снижение установленной мощности и улучшение массогабаритных показателей. Благодар  использованию упрощенного узла принудительной коммутации тиристоров, включающего коммутирующий конденсатор 17, перезар дный тиристор 18 и дроссель 19, и обеспечению гашени  регулирующего тиристора 14 током перезар да коммутационного конденсатора достигаетс  улучшение регулировочных свойств устройства. При этом обеспечиваетс  независимость коэффициента регулировани  возбуждени  от тока нагрузки и длительности коммутации . 3 ил. (Л

Description

00 О5

ел

оо

N

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и предназначено дл  использовани  в электроподвижном составе железных дорог переменного тока.

Цель изобретени  - упрощение,снижение установленной мощности и улучшение массогабаритных показателей.

На фиг.1 представлена принципиаль на  электрическа  схема преобразовател ; на фигф2 и 3 - временные диаграммы его работы, отражающие характер изменени  напр жений и токов в различных элементах схемы соответ -ст- венно в т говом и инверторном режимах его работы.

Выпр мительно-инверторный преобразователь содержит силовой трансформатор , вторична  обмотка которого, выполненна  из двух секций 1 и 2, шунтированных конденсаторами 3 и А, сое 1динена с нагрузкой, состо щей, например , из  кор  т гового электродвигател  5- и сглаживающего реактора 6, через выпр мительно-инверторный ти- ристорный мост, включающий тиристоры 7-10. Анодна  группа плеч этого моста соединена с анодом первого дополнительного тиристора 11, катод которого подключен к средней точке вторичной обмотки силового трансформатора и аноду второго дополнительного тиристора 12. Устройство дл  регулировани  возбуждени  т гового электродвигател  имеет два вывода дл подключени  обмотки 13 возбуждени  т гового электродвигател , к которым подключен регулирующий тиристор 14,

f

0

ричной обмотки и ток первичной обмотки; ,2, i ,4 , Цв - импульсы токов на тиристорах 7-12, 14 и 18; 20+ - 25+ и 20- 25- - импульсы управлени  соответственно положительной и отрицательной пол рности;

- моменты времени подачи соответствующих импульсов.

Преобразователь в выпр мительном режиме работает следующим образом (фиг.2).

Допустим, что в положительный полупериод питающего напр жени  ЭДС силового трансформатора направлена так, как показано стрелкой на фиг.1. Ток нагрузки протекает в начале полупериода напр жени  по буферному контуру , образованному тиристорами 8 и 10 и обмоткой 13 возбуждени , шунтированной резистором 15. В момент времени t , импульсом управлени  20+ включают тиристор 11. Ток нагрузки переходит из тиристора 8, который закрываетс , в тиристор 11, К нагруз-- ке подюлючаетс  напр жение секции 2 вторичной обмотки силового трансформатора . Происходит колебательный процесс во входном контуре, образованным конденсаторами 3 и 4 входной емкости и секции 1 и 2 вторичной обмотки , характерный дл  преобразователей с импульсно-фазовым регулированием.

Через врем , равное половине пери- 5 ода собственных колебаний входного контура, в момент времени t подают импульс управлени  21+ на тиристор 7. Ток двигателей переходит из тиристора 11, который закрываетс , в тирис5

0

щунтированный резистором 15 и встреч- 40 тор 7, к нагрузке прикладьшаетс  напно включенным диодом 16, причем анод регулирующего тиристора 14 соединен с катодной группой плеч выпр митель- но-инверторного тиристорного моста. Преобразователь содержит также узел принудительной коммутации, выполненный на коммутирующем конденсаторе 17, перезар дном тиристоре 1 8 и дросселе 19, причем коммутирующий конденсатор подключен одной обкладкой к катоду второго дополнительного тиристора 12 и аноду перезар дного тиристора 18, другой обкладкой - к аноду регулирующего тиристора 14, а перезар дный тиристор 18 подключен через дроссель 19 к катоду регулирующего тиристора 14.

На фиг о 2 и 3 прин ты следующие обозначени ; U, i - напр жение втор жение всей вторичной обмотки трансформатора , колебательный процесс во входном контуре прекращаетс .

Дл  запирани  тиристора 10 подает45 с  импульс управлени  22+ в момент времени t на тиристор 12. Напр жение на коммутирующем конденсаторе 17 имеет пол рность, показанную на фиг.-1 без скобок, и величину,превьш1ающую

50 текущее значение напр жени  на секции 2 вторичной обмотки силового трансформатора . Ток нагрузки переходит из тиристора 10, который закрываетс , и секции 2 вторичной обмотки в тиристор

55 12 и коммутирующий конденсатор 17. Нагрузка подключена к секции 1 вторичной обмотки и коммутирующему конденсатору 17. Происходит колебательный процесс во входном контуре.

Через полупериод собственных колебаний входного контура, в момент времени t. подаетс  импульс управлени  23+ на тиристор 9. К этому моменту времени коммутирующий конденсатор перезар жен током нагрузки до напр жени , равного первоначальному, с пол рностью, показанной на фиг.1 в скобках. Ток нагрузки переходит из секции 1 вторичной обмотки, тиристора 12, который закрываетс , и коммутирующего конденсатора 17 в тиристор 9 и протекает по буферному контуру , образованному тиристорами 7 и 9. Колебательный процесс во входном контуре прекращаетс .

Дл  подготовки коммутирующего конденсатора к коммутации тока в тиристоре 9 в отрицательный полупериод питающего напр жени  на перезар дный тиристор 18 в момент времени t подаетс  импульс управлени  24+. Коммутирующий конденсатор перезар жаетс  до напр жени , равного первоначальному, с пол рностью, показанной на фиг.1 без скобок, через перезар дный тиристор 18, дроссель 19 и диод 16. Импульс 24+ подают .в любой момент вре-

от

до

t - 5:j3

t 2

где

гп

п

лупериод собственных колебаний перезар дного контура.

При подаче импульса управлени  24+ в момент времени t5 он совпадает по времени с импульсом 23+, что позвол ет уменьшить количество импульсов управлени  преобразователем. Однако подача импульса 24+ с задержкой по отношению к моменту времени t увеличивает врем  восстановлени  запирающих свойств на тиристоре 12, особенно при опережающем гашении тока в первичной обмотке силового трансформатора , по сравнению с окончанием полупериода питающего напр жени .

Дл  работы преобразовател  в режиме прерывистых токов импульс управлени  20+ подают одновременно на тиристоры 11 и 10. Дл  первоначально- го зар да коммутирующего конденсатора и запуска преобразовател , а также при работе преобразовател  в области малых нагрузок импульсы 22+, 23+, 24+ перенос т в начало следующего полупериода питающего напр жени . После нарастани  тока двигателей импульсы управлени  22+, 23+, 24+ устанавливают в конце положительной по10

25

15

луволны напр жени  дл  повьшгени  коэффициента мощности преобразовател  .

Регулирование напр жени  на т говых двигател х достигаетс  изменением фазы подачи импульсов 2П+, 21+,

Регул тор возбуждени  работает следующим образом. .

Плавное регулирование возбуждени  достигаетс  путем импульсного шунтировани  обмоток 13 возбуждени  регулирующим тиристором 14. Дл  этого подают импульс управлени  25+ в момент времени tj на регулирующий тиристор, который открьшаетс  и шунтирует обмотку возбуждени  т гового электродвигател , снижа  средний ток, протекающий по обмотке возбуждени . Импульс управлени  25+ подают с опережением на определенный угол момента времени t, когда регулирующий тиристор 14 закрываетс  под действием пр мого падени  напр жени  на диоде 16, так как протекающий по диоду ток перезар да коммутирующего конденсатора 17 превьш1ает ток в регулирующем тиристоре 14, Коэффициент регулировани  возбуждени  при условии посто нства 30 тока нагрузки и тока обмотки возбуждени  в течение полупериода питающего напр жени  равен:

20

д ll-lsalJi RiI- R,3+(1-J ,

IB где у,

don

оп

.2()

Т

коэффициент регулировани  возбуждени ;

относительное врем  проводимости регулирующего тиристора;

R

I

R

15

относительное врем  перезар да коммутирующего конденсатора; сопротивление обмотки возбуждени  13; сопротивление резистора, посто нно шунтирующего обмотку возбуждени . Коэффициент регулировани  возбуждени  измен ют от максимального, когда импульсы 25+, 24+ подаютс  одновременно , до минимального допустимого дл  т гового электродвигател , увеличива  относительное врем  проводимости регулирующего тиристора у.

Аналогично преобразователь работает в отрицательный полупериод питающего напр жени .

В инверторном режиме преобразс ва- тель работает следующим образом.

Дл  обеспечени  рекуперативного торможени  при последовательном соединении обмоток возбуждени  т говый электродвигатель перевод т в генераторный режим. Дл  этого реверсируют обмотку 13 возбуждени  ,или  корь 5 т гового электродвигател  (реверсор на фиг.1 не показан). В начале положительной полуволны напр жени  т,ок генератора замыкаетс  в буферном контуре . образова;нном тиристорами 8 и 10 и регул тором возбуждени  (фиг.1

и 3)„ В момент времени t подают импульс управлени  22+ на тиристор 12, Ток генератора переходит из тиристора 10, который закрьгоаетс  под действием напр жени  на коммутирующем конденсаторе 17, превышающем напр жение на секции 2 вторичной обмотки (пол рность напр жени  показана на фиг.1 без скобок), в секцию 2 вторичной обмотки силового трансформатора, тиристор 12 и коммутирующий конденсатор 17. Происходит колебательный процесс во входном контуре. Ток генератора протекает против ЭДС трансформатора и энерги  передаетс  из цепи выпр мленного тока в сеть переменного тока. Через врем , равное полупериоду собственных колебаний входного контура, когда коммутирующий конденсатор перезар жен током генератора до напр жени , равного первоначальному (пол рность показана на фиг.1 в скобках), в момент времени t, подают импульс управлени  23+ на тиристор 9. Ток из тиристора 12, ко- торьш закрываетс  под действием на- . пр жени  на коммутирующем конденсаторе 17, превьшающем напр жение на секции 1 вторичной обмотки силового трансформатора, и коммутирующего конденсатора 17 переходит в секцию вторичной обмотки 1 и тиристор 9. Ток генератора протекает по вторичной обмотке против ЭДС силового трансформатора . Колебательньш процесс во входном контуре прекращаетс . Дл  перезар да коммутирующего конденсатора в момент времени t подают импульс управлени  24+. В момент вре- мени t подают импульс управлени  20+ на тиристор 11 Тиристор 8 под действием напр жени  на секции 2 вторичной обмотки закрываетс , ток переходит в тиристор 11, Во входном кон

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

туре возникает колебательный процесс, который прекращаетс  до окончани  положительной полуволны питающего напр жени  через полупериод собственных колебаний входного контура подачей в момент времени t,j импульса управлени  21+ на тиристор 7. Ток генератора переходит в буферньй контур, образованный тиристорами 7 и 9.

Регул тор возбуждени  работает также, как в выпр мительном режиме работы выпр мительно-инверторного преобразовател . Процессы в отрицательный полупериод протекают аналогично .

Дл  образовани  буферного контура в режиме прерывистых токов импульс 21+ подаетс  одновременно на тиристоры 7и9, а21--на тиристоры 8 и 10.

Дл  запуска преобразовател  и первоначального зар да коммутирующего конденсатора, а также дл  быстрого самовозбуждени  т гового двигател  и работы при малых токах генератора импульсы 22+, 23+, 24+ (22-, 23-, 24-) перенос т в конец предьщущей полуволны питающего напр жени  После нарастани  тока импульсы устанавливают в начало полуволны питающего напр жени  дл  повышени  коэффициента мощности преобразовател ..

Регулирование выпр мленного напр жени  преобразовател  достигают изменением фазы подачи импульсов 20+, 21+, (21-, 20-). При работе преобразовател  запирание регулирующего ти- ристора происходит при перезар де коммутирующего конденсатора через дроссель независимо от принудительного запирани  катодных плеч тирис торного моста.

Кроме того, наличие в преобразователе упрощенного узла принудительной коммутации и гашение регулирующего тиристора регул тора возбуждени  током перезар да коммутирующего конденсатора позвол ет существенно упростить преобразователь, снизить установленную мощность вентилей, сократить количество импульсов управлени , необходимых дл  работы преобразовател  в выпр мительном и инвертор- ном режимах, что упрощает систему управлени . В преобразователе достигаетс  улучшение его регулировочных свойств, обеспечение независимости коэффициента регулировани  возбуждени  от тока коммутации.

нагрузки и

10

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Выпр мительно-инверторный преобразователь , содержащий силовой трансформатор , вторична  обмотка которого выполнена из двух секций, кажда  из которых зашунтирована конденсатором, и соединена с цепью нагрузки через тиристорный мост, анодна  группа плеч которого соединена с анодом первого дополнительного тиристора, катод которого подключен к средней точке вторичной обмотки силового трансформатора и аноду второго дополнительного тиристора, peгyлkтop возбуждени  с двум  выводами дл  подключени  обмот-20 ки возбуждени  т гового электродвигател , к которым подключен регули13653148

   длительности рующий тиристор, зашунтированный

   резистором и встречно включенным диодом , причем анод регулирующего тиристора соединен с катодной группой плеч тиристорного моста, и узел принудительной коммутации, отличающий- с   тем, что, с целью упрощени , снижени  установленной мощности и улучшени  массогабаритных показателей , узел принудительной коммутации включает коммутирующий конденсатор, перезар дный тиристор и дроссель, причем коммутирующий конденсатор 15 подключен одной обкладкой к катоду второго дополнительного тиристора и аноду перезар дного тиристора,другой обкладкой - к аноду регулирующего тиристора, а , перезар дный тиристор через дроссель подключен к катоду регулирующего тиристора .

   w

   27

   25

   is h

   iiO tH

   in

   /«Л.

   t s t s

   W2 (2S222St

   22+

   2324

   :0iи

   ifo

   // //2

   if4 if8

   25

   112 .324W21